sunnuntai 28. heinäkuuta 2013

Se kolmas uusi kartasto

Kuten aiemmin tuli todettua, hyvistä kuukartastoista ei tällä hetkellä ole pulaa. Kartastoista 21st Century Atlas of the Moon ja The Cambridge Photographic Moon Atlas, samoin kuin karttaohjelmisto Virtual Moon Atlas tuli jo arvioitua aiemmin. Nyt on vuorossa kolmas uusi kartasto, Ben Busseyn ja Paul Spudiksen täysin uudistettu painos erinomaisesta The Clementine Atlas of the Moonista.

Sanotaan tärkein heti tähän aluksi: Clementine Atlas on paras kartasto, minkä minä olen Kuusta koskaan nähnyt julkaistun. Ylivoimaisesti. Tässä kuitenkin kannattaa pistää paino sanalle kartasto. Se ei ole pieni kätevä kartta, jonka voi helposti napata mukaansa kaukoputken ääreen, ja jossa sitä on helppo ja mukava käyttää. Siihen tarkoitukseen löytyy sopivampia teoksia, etenkin 21st Century Atlas. Clementine Atlas on se kartasto, jota käytetään ennen ja jälkeen havaintojen, samoin kuin ihan milloin tahansa, kun haluaa perehtyä Kuun kiehtovaan maailmaan.

Vuonna 1994 Kuuta tutkinut Clementine oli alun perin Yhdysvaltain puolustusministeriön alainen teknologiakokeilu, johon NASAn tieteellinen osuus tuli mukaan vähän jälkijunassa. Tavallaan hyvä niin, sillä sen ansiosta hanke oli erittäin halpa, ja toteutettiin nopeasti. Ongelmiakin oli, muun muassa kuvaavan spektrometrin (suomeksi kameran) suodatinten kalibroinnissa, eikä Clementine ohjelmistovirheen vuoksi koskaan päässyt suorittamaan jatkotehtäväänsä, asteroidi 1620 Geographoksen lähiohitusta. Näistä vastoinkäymisistä huolimatta Clementine oli erittäin menestyksekäs lento, jonka aineistoa käytetään jatkuvasti edelleen.

Clementinen päätarkoitus oli Kuun pinnan spektroskooppinen kartoitus eri aallonpituuksilla ultravioletista kaukoinfrapunaan asti. Lisäksi mukana oli mm. laserkorkeusmittari. Lennon päätarkoituksesta johtuen sen kiertorata valittiin siten, että kuvat saatiin otettua lähellä paikallista keskipäivää. Tämän vuoksi kuvissa ei ole juurikaan varjoja, paitsi lähempänä napa-alueita, joille auringonvalo lankeaa aina viistosti. Näin ollen Clementine-kuvista eivät Kuun pinnanmuodot juurikaan erotu, mutta sen sijaan kirkkauserot sitäkin paremmin. Vaikutelma on siis sama kuin katselisi Kuuta kaukoputkella täydenkuun aikaan.

Jo Clementine Atlaksen ensimmäisessä painoksessa Bussey ja Spudis ratkaisivat pinnanmuotojen huonon erottumisen Clementine-kuvissa käyttämällä apuna toista, topografista reliefikarttaa (Mitähän ”shaded relief” mahtaisi olla sujuvaksi suomeksi?). Nyt tuo vanha, USGS:n korkeusmalliin perustunut kartta on korvattu Lunar Reconnaissance Orbiterin Wide Angle Cameran stereokorkeusmalliin yhdistettynä saman luotaimen Lunar Orbiter Laser Altimeter-mittauksiin napa-alueilta. Käytössä on näin ollen paras ja uusin koko Kuun kattava korkeusmalli, joka takaa yhtenäisen ja laadukkaan aineiston. Kartasto sisältää siis kaksi erilaista, kahden eri luotaimen tuottamaa näkymää Kuun pintaan, vaikka sitä vain Clementinen nimellä markkinoidaankin.

Käytännössä kartasto esittää koko Kuun pinnan 144:llä suurella karttalehdellä, kukin omalla aukeamallaan. Aukeamalla aina vasemmalla on Clementine-kuva ja oikealla korkeusmalli, jonka yhteyteen on lisätty erittäin kattava – käytännössä täydellinen – virallinen nimistö. Lehtijako noudattaa perinteistä 1960-luvulla luotua Lunar Aeronautical Charts -jakoa, jossa mittakaava on 1:1 000 000. Clementine-kuvissa tämä ei ole ongelma, mutta varsinkin lähempänä napoja reliefikartta paikoitellen hieman pikselöityy. Tämä on kuitenkin erittäin minimaalinen kiusa.

Hieman suurempi mielipaha sen sijaan aiheutuu siitä, että vaikka tekijät sanovat korjanneensa ensimmäisen painoksen runsaita paino- ja muita virheitä ja ovat osin näin myös tehneet, hyvin helppojakin tapauksia on silti jäänyt korjaamatta, puhumattakaan vähäisemmistä. Esimerkiksi Ptolemaeuksen pohjoispuolella kartassa lukee Glyden, vaikka siellä toki pitäisi suomalaisten ja osin ruotsalaistenkin iloksi lukea Gyldén. Erittäin kovasti taas kismittää se, että Aristarchus A on kartassa saanut pitää vanhan nimensä, vaikka se on jo vuodesta 1973 tunnettu nimellä Väisälä. Tällainen puolihuolimattomuus on ärsyttävää, sillä kartasto muutoin on niin mainio. Lisäksi lista korjausta vaativista kohdista olisi ollut erittäin helposti saatavilla Kuu-Wikistä.

Jos kartastosta joskus tehdään kolmas uudistettu painos, siihen toivoisin hieman lisää monipuolisuutta, siis todellista atlasmaisuutta. Clementine-aineiston analysointi tuotti erinomaiset globaalit raudan ja titaanin jakaumakartat, jotka ovat erittäin hyödyllisiä esimerkiksi eri-ikäisten mare-basalttiyksiköiden erottelemisessa. Nämä ja muutama muu teemakartta ovat toki kartastossa esillä, mutta näistä ei kovin paljon kostu, sillä kussakin teemassa koko Kuu on ahdettu yhdelle sivulle. Hieman tarkempi näkökulma olisi erittäin tervetullut.

Vaikka karttasivut muodostavat Clementine Atlaksen keskeisimmän osan, on kirjan alussa myös pätevä, tiivis johdatus Kuun geologiaan ja sen tutkimukseen. Jos Paul Spudiksen kirjoihin on tullut tutustuttua enemmänkin, saattaa tekstin vanhempi osa tuntua tutulta. Se ei ole ihme, sillä teksti on kopioitu hänen aiemmasta kirjastaan The Once and Future Moon. No, itseltään varastaminen on kai ainakin moraalisesti sallittua niin kauan kuin kustantaja ei huomaa.

Kaikkinensa The Clementine Atlas of the Moon on siis loistava kartasto Kuusta kiinnostuneille, joilla on jokin toinen kartta kaukoputken ääressä käytettäväksi, tai joita ei käytännön havaitseminen kiinnosta. Täysin uudistettujen LRO:n korkeusaineistoihin perustuvien karttojensa ansiosta se oikeastaan kannattaa hankkia, vaikka ensimmäinen painoskin hyllystä löytyisi, vallankin kun se pehmytkantisuutensa ansiosta ei uutenakaan tällä hetkellä maksa kuin 40 taalaa, ja käytettynä puolet siitä.

Arvio:

 

Ben Bussey & Paul Spudis: The Clementine Atlas of the Moon. Revised and Updated Edition, 2012. Cambridge University Press, 317 s.

maanantai 22. heinäkuuta 2013

Vale, emävale, tietokonesimulaatio?

Viime kuukausina on taas saanut valitettavasti nähdä, kuinka suurella nimellä ja aggressiivisella markkinoinnilla saadaan julkisuudessa ja valitettavasti myös ns. arvostetuissa tiedelehdissä läpi tutkimusta, jonka tieteelliset meriitit ovat hyvin vähissä. Ja koska tiedetoimittajilla ei ole mahdollisuutta olla joka alan asiantuntijoita, maineikkaan tutkijan nimellä suureen ääneen markkinoitu tutkimus menee ensin läpi suuremmissa tiedetoimituksissa, ja tihkuu sitten ennen pitkää sieltä Suomeenkin. Näinhän se menee, ja vika ei siis todellakaan ole toimittajien, vaan lisää rahaa halajavien tutkijoiden ja otsikoita (ja niiden myötä rahaa) haluavien yliopistojen ja tutkimuslaitosten. Ei, tällä kertaa kyse ei ole siitä, että NASA jälleen kerran löytää Marsista vettä (Sivumennen sanoen en tunne yhteen planeettatutkijaa tai planeettatutkimuksesta kiinnostunnutta maallikkoa, joka suhtautuisi vähintään kerran–pari vuodessa julkistettaviin hämmästyttäviin uusiin löytöihin Marsin vedestä minään muuna kuin kestovitsinä, joka vielä nauratti joskus vuosikymmen sitten. Miksi niitä siis jatkuvasti suureen ääneen edelleen toitotetaan tiedeviestimissä?), vaan siitä, kuinka tietokonesimulaatioissa ”löydetään” Kuun kraattereiden keskuskohoumista mineraaleja, jotka ovat muka ”eksoottisia”. Toisesta, melkein vastaavasta ja samaan aikaan sattuneesta mediatapauksesta jaksan ehkä urputtaa joskus myöhemmin.

Nature Geoscience -lehdessä julkaistiin toukokuun lopulla tutkimus nimeltään Projectile remnants in central peaks of lunar impact craters. Suomessakin tuo juttu pääsi Tähdet ja Avaruus -lehden sinänsä ansiokkaisiin uutisiin, kun sitä ensin oli muun muassa Space.comissa hehkutettu. Jo artikkelin otsikointi paljastaa mediapelin: otsikossa ei mitenkään viitata siihen, että kyseessä on vain uusiin tietokonesimulaatioihin ilmestynyt mahdollisuus, vaan valittu sanamuoto herättää lukijan kiinnostuksen antamalla rivien välissä ymmärtää, että törmänneen kappaleen jäänteitä olisi havaittu Kuun kraattereiden keskuskohoumissa. Mistään havainnoista ei kuitenkaan ole kyse, vaan perinteisten tietokonemallintajien kunniatonta perintöä vaalien Z. Yue ja kumppanit eivät turhaan rasita tutkimustaan vertaamalla malliensa tuloksia enemmän tai vähemmän suoriin havaintoihin keskuskohoumista, tai ylipäätään juuri mihinkään todellisuuteen liittyvään.

Lyhyesti sanottuna artikkelin perusajatus on, että Kuussa törmäysnopeuden ollessa riittävän hidas, eli tässä tapauksessa alle 12 km/s, törmänneestä kappaleesta huomattava osa ei höyrysty, sula, lennä heitteleen mukana ulos kraatterista, tai sekoitu törmäyssulaan ja breksioihin, vaan jää mystisesti lillumaan kaiken muun kraatterin kiviaineksin päälle, ja päätyy siitä keskuskohoumaan. Koska oliviini on tyypillinen mineraali monissa meteoriittityypeissä, mutta vähäinen tekijä Kuun yläkuoresta suurimman osan muodostavassa anortosiitissä, esittävät Yue ja kumppanit keskuskohoumissa spektroskooppisesti tunnistettujen oliviinirikkaiden kivilajien olevan törmänneen kappaleen saastuttamia, eivätkä ne näin ollen kertoisi mitään Kuun pinnanalaisesta koostumuksesta. Törmäävien kappaleiden nopeusjakaumien perusteella Yue kollegoineen väittää, että jopa 25%:ssa Kuun suurten kraatterien keskuskohoumista pitäisi löytyä tämä ”eksoottinen” oliviinirikas koostumus.


Copernicuksen synty Yue et al:in (2013) tietokonemallin mukaan. Törmäysnopeus 10 km/s ja duniittisen törmäävän kappaleen läpimitta 7 km. Punaisena kuvattu törmäävästä kappaleesta peräisin oleva aines jää kaivautumiskraatterin reunoille (yläkuva), ja myöhemmässä vaiheessa kerääntyy sitten keskuskohoumaan (alakuva). Ruskealla kuvattu vaipan aines ei yllä lähellekään pintaa, vaikka Copernicuksen keskuskohoumassa oliviinia onkin havaittu. Vaikka tietokonemallissa homma toimii, sillä ei välttämättä ole mitään tekemistä todellisuuden kanssa. Kuva: Yue et al. (2013) / Nature Geoscience

Näissä väitteissä on lukuisia pahoja ongelmia. Kuten vanhempi ja viisaampi kollega muutaman työhuoneen päästä, eli Paul Spudis omassa erinomaisessa blogissaan tästä samaisesta aiheesta painotti, ei oliviinin tunnistaminen sieltä täältä Kuun pinnan spektreistä ole mitenkään kummallista. Oliviinia on havaittu Kuun pinnalla niin eräiden suurempien kraatterien, kuten Copernicuksen keskuskohoumista, kuin eritoten pienempien kraatterien reunoiltakin. Mitään erityisen merkillistä näissä havainnoissa ei pääsääntöisesti siis ole, mutta oliviinin jakauma sinänsä on kiinnostava kysymys. Yuen ja kumppaneiden artikkelissa vain jotenkin merkillisesti oletetaan paitsi oliviinin olevan kovinkin kummallista Kuun pinnalla, myös että kaikki tutkijat kuvittelisivat keskuskohoumissa havaitun oliviinin olevan peräsin Kuun vaipasta tai ainakin alakuoresta. Kuun kerrosjärjestystä ovat kuitenkin suuret törmäysaltaat muokanneet moneen kertaan, ja sen lisäksi Kuussa on ollut runsaasti erilaista magmaattista toimintaa, myös intruusioita, joissa väkisinkin syntyy oliviinirikkaita kivilajeja, joista myöhempien törmäysten on hyvä nostaa oliviinia pintaan koskematta lainkaan Kuun vaippaan. No, ehkä tietokonemallintajat haluavat kuvitella, että kaikki muut luulevat yksinkertaisesti Kuun yläkuoren olevan vain ja ainoastaan anortosiittia, alakuoren noriittia, ja vaipan duniittia. Globaalina yksinkertaistettuna peruslähtökohtana tuo tämänhetkisen tiedon valossa toki edelleen pätee, mutta paikallinen geologinen todellisuus voi olla kuitenkin kovin erilainen.

Tein huvikseni pienen testin Yue et al:in artikkelin väitteille. Valitsin ensin Kuun nimetyistä kraattereista ne, joille on iäksi määritetty varhaisimbrikautinen tai nuorempi, ja näistä edelleen ne, joiden läpimitta on 40–200 km, ja joilla siis kokonsa puolesta pitäisi olla selvä keskuskohouma. Lisäksi poistin joukosta pienen määrän selvästi peittyneitä kraattereita. Jäljelle jäi 215 kraatteria. Tämän jälkeen kaivoin esiin kolme julkaisua, joissa on yritetty määrittää keskuskohoumien koostumuksia. Valitsin näistä tutkimuksista ”oliviinirikkaat” keskuskohoumat varsin väljällä seulalla, jotta mukaan varmasti tulisivat kaikki, joissa spektroskooppisesti on edes jonkinlainen oliviiniin vähänkään viittaava signaali havaittu. Käytännössä tämä tarkoitti yli 22,5 tilavuusprosenttia oliviinia tai ”anortosiittinen troktoliitti” Cahill et al. 2009:n mukaan, ”troktoliitti” tai ”anortosiittinen troktoliitti” Tompkins & Pieters 1999:n mukaan, ja intermediäärinen tai sitä mafisempi koostumus Song et al. 2013:n mukaan. Tunnustan suoraan, että vertailuni lähtökohdissa on jo sinänsä joitakin ongelmia, koska kyseessä ei ole laisinkaan satunnainen otanta, pienten numeroiden statistiikkaan ajaudutaan väistämättä, eivätkä eri spektroskooppisten tutkimusten tulokset järin hyvin vastaa toisiaan, mutta kaikki tämä huomioidenkin alla olevassa taulukossa koottuna olevat tulokset ovat silti mielenkiintoisia.



Ikä
Kokonais-lukumäärä
Havaitut
”oliviinirikkaat” Lukumäärä
Mallin ennuste (25%) Lukumäärä
Kopernikaaninen
23
4
5,75
Eratostheninen
49
5
12,25
Myöhäisimbrinen
88
2
22
Varhaisimbrinen
55
3
13,75
Yhteensä
215
15
53,75
 


Keskuskohoumissa on siis ainakin toistaiseksi havaittu merkittävästi vähemmän ”oliviinirikkaita” (”oliviinipitoinen” olisi geologisesti parempi termi, mutta koska spektroskooppisesti tarkkoja pitoisuuksia ei käytännössä pystytä luotettavasti määrittämään, kutsuttakoon tällä kertaa noita koostumuksia oliviinirikkaiksi) koostumuksia kuin mitä uusi tietokonemalli ennustaa. Korostan sitä, että esimerkiksi kopernikaanisia kraattereita taulukossa on niin vähän, etteivät luvut ole tilastollisesti lainkaan merkittäviä, ja toisaalta voi väittää, että varhaisimbristen kraatterien keskuskohoumista osa on erodoituneita ja osa peittyneitä, eikä niistä siten voisikaan havaita oliviiniä. Eratosthenisten ja myöhäisimbristen kraatterien kohdalla tällaisia ongelmia ei kuitenkaan äkkiä ajatellen pitäisi olla ainakaan kovin merkittävissä määrin, ja silti havainnot ja mallin ennuste eivät laisinkaan vastaa toisiaan: Yue kollegoineen ennustaa merkittävästi enemmän oliviinirikkaita keskuskohoumia kuin mitä toistaiseksi on havaittu. Olisi ollut mielenkiintoista lukea, mitä mieltä artikkelin kirjoittajat ovat tällaisesta epäsuhdasta, mutta koska havaintoihin vertaaminen ei heitä kiinnostanut, jää tämä arvailujen varaan.

Vaikka siis en juurikaan arvosta Yuen ja kollegoidensa artikkelia (Josta myös löytyy – etenkin sen vain sähköisenä julkaistuista liitteistä – runsaasti hupaisia munauksia, jotka osoittavat, ettei kukaan lukenut läpi viimeistä versiota artikkelista, mikä on nykyään valitettavan tavallista.), todettakoon tässä osittaisena vastauksena provokatiiviseen otsikkooni, että en minä suinkaan pidä tietokonesimulaatioita kraatterien synnystä turhina. Päinvastoin, ne ovat erittäin merkittävä apuneuvo yritettäessä ymmärtää äärimmäisen monimutkaista prosessien sarjaa, joka ei kunnolla laboratoriossa tutkittavaksi taivu.

Esimerkkinä mielestäni erittäin ansiokkaasta simulaatioihin perustuvasta tuoreesta tutkimuksesta, joka myös käsittelee törmäävän kappaleen kohtaloa kraatteroitumisprosessissa, mutta josta ei ole pahemmin kylillä huudeltu, mainittakoon Meteoritics & Planetary Science -lehden toukokuun numerossa ollut Ross Potterin ja Gareth Collinsin oivallinen artikkeli. Siinä tutkittiin eri tekijöiden vaikutusta törmäävän kappaleen säilymiseen sulamatta tai höyrystymättä, ja verrattiin tuloksia Morokwengin kraatteriin ja sen synnyttäneeseen meteoriittiin, jonka sulamattomia kappaleita yllätten löydettiin keskeltä törmäyssulaa. Tekijät, joilla Morokwengin meteoriitin säilyminen selittyy, ovat hidas törmäysnopeus, alhainen huokoisuus, pitkänomainen muoto, ja jyrkkä törmäyskulma. Pojasta on selvästi polvi parantunut, sillä kirjoittajista Collinsin väitöskirjatyön yksi ohjaaja oli Yuen tutkimuksen taustapiru ja mediassa paistattelija Jay Melosh, ja Potter puolestaan teki väitöskirjansa Collinsin hellässä huomassa. Sivumennen sanoen, Morokwengin synnyttäneen kappaleen löytöartikkelin ykköskirjoittaja Wolf Maier päätyi sittemmin kaikista mahdollisista paikoista Oulun yliopiston geologian professoriksi.

Varsinaiseen asiaan palatakseni, simulaatioiden tekijöiden pitäisi aina muistaa vanha viisaus, ”garbage in, garbage out”. Jos siis mallin peruslähtökohdat ovat älyttömät, saadaan myös älyttömiä tuloksia. On toki paljon mahdollista, että Yue kumppaneineen on lopulta oikeassa, en yritäkään kiistää sitä. Tuurillaan ne laivatkin seilaavat. On vain kovin vaikea nähdä järin suurta merkitystä tutkimuksessa, jonka yksi perusolettamuksista ei vastaa todellisuutta (Oliviini ei ole mitenkään poikkeuksellinen mineraali Kuun pinnalla), jonka yhtä perusmekanismia ei edes yritetä selittää (Mikä pitää raskaamman oliviinirikkaan materiaalin kellumassa kevyemmän anortosiittisen materiaalin päällä koko äärimmäisen turbulenttisen kraatterin synnyn ja muokkautumisen ajan, ja estää sitä sekoittumasta törmäyssulien ja breksioiden kanssa?), ja jonka ennusteita ei edes yritetä verrata havaintoihin. Pistää kieltämättä vaan vähän vihaksi, että iso nimi (Melosh) isosta yliopistosta (Purdue) takaa julkaisun isossa pintaraapaisulehdessä (Nature Geoscience), ja maailma on rähmällään sen edessä, vaikka artikkelin todelliset ansiot ovat hyvin kyseenalaiset, samalla kun kukaan ei huomaa vähän pienempien nimien (Potter & Collins) erinomaista artikkelia yhdessä alan tärkeimmistä täysmittaisia tutkimusartikkeleja julkaisevista lehdistä (Meteoritics & Planetary Science).

Mitä tästä opimme? Emme kai mitään, mutta tulipahan jälleen kerran muistutus siitä, että tiedeuutisointiakin hallitsevat markkinamiehet ja -naiset, eikä sillä, mistä tiedeuutisissa hehkutetaan ja mistä vaietaan ole juuri mitään tekemistä sen kanssa, mikä on oikeasti hyvää tutkimusta.

sunnuntai 21. heinäkuuta 2013

Neljäkymmentäneljä vuotta sitten




Apollo 11:n laskeutumispaikka 44 vuotta  myöhemmin 
nähtynä Houstonin Clear Lakessa 20.7.2013 klo 21.53. 
Scopetech D=60 mm, f=700 mm, H20 mm, Canon Ixus 
70 digipokkari käsivaralla,  ja reipas Photoshoppaus.
Kuva: T. Öhman
Tänä yönä, 44 vuotta sitten, Neil Armstrong otti pienen askeleensa ja suuren harppauksensa. Armstrong ei ole enää harppaustaan muistelemassa, eikä ole moni muukaan. Armstrongia Mare Tranquillitatiksen pinnalle seurannut Neste-mannekiini Buzz Aldrin ja Apollo 11:n komentomodulin pilotti Mike Collins onneksi sentään vielä ovat. Kahdestatoista Kuun pinnalla kävelleestä valkoisesta amerikkalaisesta miehestä ainoastaan kahdeksan on enää elossa, ja Kuuhun laskeutuneista lennoista vain Apollo 16:n miehistö John Young, Ken Mattingly, ja Charlie Duke on kokonaisuudessaan elävien kirjoissa. Kun seuraavan kerran Kuun pinnalla puhutaan englantia, ei tästä valiojoukosta liene keskuudessamme enää ketään.



Kiinalaisista ei koskaan tiedä, joten ehkäpä osa Apollo-astronauteista pääsee todistamaan, kun Kuun pinnalla ylistetään Kiinan kommunistista puoluetta. Ottaen huomioon, että amerikkalaisen avaruusohjelman päätarkoitus oli osoittaa kapitalismin ylivertaisuus kommunismiin nähden, voi siinä vaiheessa Apollo-astronauttien olla hieman vaikea hurrata Kuuhun paluulle. No, tiedäpä häntä. Pistää joka tapauksessa miettimään. En ole ihan varma siitä, mitä se pistää miettimään, mutta pistääpä kuitenkin.

Houston, Clear Lake, 20.7.2013 klo 21.48. Scopetech D=60 mm, f=700 mm, H20 mm, Canon Ixus 70. Kuva: T. Öhman