Chang'e-5:n laskeutumisalue

Kiinan Chang'e-5 teki onnistuneen laskeutumisen Kuun pinnalle eilen 1.12.2020. Tätä kirjoittaessani myös näytteenotto niin kairalla kuin kauhallakin on sujunut suunnitellusti. Paluumatka Maahan alkaa noin vuorokauden sisällä.

Kuu 1.12.2020 klo 20.17 Voltissa Nikon Coolpix P900:lla kuvattuna ja vähän GIMPillä muokattuna. Ympyrä osoittaa likimain Chang'e-5:n laskeutumisalueen sijainnin. Kuva: T. Öhman.

 

Laskeutumispaikka on melkoisen piirteetöntä tasankoa pohjoisella Oceanus Procellarumilla eli Myrskyjen valtamerellä noin 170 km Mons Rümkeristä koilliseen. Tämänhetkisten tietojen mukaan Chang'e-5:n koordinaatit ovat noin 43,0567°N 51,9164°W. Laskeutumisalueen löytämisen kannalta paras tuntomerkki on aiemmin nimellä Louville ω tunnettu noin 10 km pitkä ja 500 m korkea laavatasangon keskeltä törröttävä massiivi (kipuka). Chang'e-5 laskeutui siitä noin 10 km koilliseen. Muinainen laavauoma Rima Sharp mutkittelee noin 17 km Chang'e-5:stä länteen.

Laskeutumisalueen geologia pääpiirteissään on melko yksinkertainen. Kyseessä on nuori, eratosheeninen basalttitasanko. Kraatterilaskujen perusteella sen iäksi on määritelty noin 1,3 miljardia vuotta. Pääosa Kuun vulkanismista tapahtui reilut kaksi miljardia vuotta aiemmin, joten Chang'e-5:n näytteet ovat erittäin kiinnostavia monessakin mielessä. Näytteiden tieteellisestä merkityksestä kirjoittelin enemmän toissapäivänä.

Koostumukseltaan laskeutumisalue luokitellaan alhaisen titaanipitoisuuden basaltiksi. Siinä on noin 6–9 paino-% titaania (TiO₂:na ilmoitettuna). Rautaa alueen basaltissa puolestaan on noin 17,5 paino-% (FeO:na ilmoitettuna). Nämä perustuvat tietenkin kaukokartoitustuloksiin, joten kun Chang'e-5:n näytteet saadaan takaisin Maahan ja analysoitua, saadaan yksi tärkeä mittauspiste lisää laboratoriossa määritettyjen pitoisuuksien ja kaukokartoitustulosten korrelointia varten.

En netistä ole onnistunut löytämään täysin itseäni miellyttäviä karttoja Chang'e-5:n laskeutumisalueesta, joten tein sellaiset itse. Tarkan paikan pöllin Phil Stookelta, joka on erilaisten laskeutumisalueiden paikantamisen mestari, joten se pitänee paikkansa. Oma kopioni Stooken kartasta ei tarkimmassa kartassa ole ihan pikselilleen samassa kohdassa, mutta sillä nyt ei omalta kannaltani ole minkäänlaista merkitystä.

Chang'e-5:n laskeutumisalue Oceanus Procellarumin pohjoisosassa. Nimistä Louville ω ei enää nykyään ole virallisesti hyväksytty. Karttaan ei selvyyden vuoksi ole merkitty kaikkia alueen nimettyjä kraattereita. Kuva: NASA / ASU / LROC / WAC /ACT-REACT QuickMap / T. Öhman.

Chang'e-5:n laskeutumisalue. Kuva: NASA / ASU / LROC / WAC /ACT-REACT QuickMap / T. Öhman.

Chang'e-5:n laskeutumisalue. Kuva: NASA / ASU / LROC / NAC /ACT-REACT QuickMap / T. Öhman.

Chang'e-5:n laskeutumisalue. Kuva: NASA / ASU / LROC / NAC /ACT-REACT QuickMap / T. Öhman.

Yllättävää kyllä, Kuu myös näyttäytyi Suomen taivaalla Chang'e-5:n laskeutumisen ja näytteenoton kannalta kriittisinä päivinä. Sitä piti tietenkin ihailla, vaikka juuri nyt ei satu kameraa kummempaa silmänjatketta mukana olemaankaan. Laitetaan siis tähän loppuun Chang'e-5:n innoittama kuvakavalkadi parilta viime päivältä. Kaikki allaolevat kuvat on napattu Nikon Coolpix P900:lla ilman jalustaa, ja kaikkia on ainakin hivenen säädetty GIMPillä.

Kuu puolisen vuorokautta täysikuun ja puolivarjopimennyksen jälkeen 30.11.2020 klo 22.30 melkoisen paksun stratocumulus-pilvikerroksen läpi. Kuva: T. Öhman.

 

1.12.2020 klo 20.18. Kuva: T. Öhman.

1.12.2020 klo 20.20. Kuva: T. Öhman.

2.12.2020 klo 09.39. Kuva: T. Öhman.

2.12.2020 klo 09.40. Kuva: T. Öhman.

2.12.2020 klo 09.41. Kuva: T. Öhman.

2.12.2020 klo 09.43. Kuva: T. Öhman.

Chang'e-5 ja kuututkimuksen uusi kulta-aika

Kiina laukaisi viime viikolla Chang'e-5 luotaimen onnistuneesti kohti Kuuta. Kyseessä ei ole mikä tahansa kuuluotain. Sen tavoitteena on nimittäin hakea ainakin pari, ehkä jopa nelisen kiloa kuukiviä Maahan analysoitaviksi. Jos kiinalaiset onnistuvat tässä, se on vasta kolmas maa Yhdysvaltojen ja Neuvostoliiton jälkeen, joka moiseen saavutukseen on pystynyt.

Vuosina 1969–1972 amerikkalaiset toivat 382 kg huolellisesti valikoituja kiviä kuudella miehitetyllä Apollo-lennolla. Samoihin aikoihin, vuosina 1970–1976 Neuvostoliitto puolestaan onnistui Luna 16-, 20- ja 24-lennoilla tuomaan muutaman sata grammaa kairasydännäytteitä Kuun lähipuolen itäosista. Sen jälkeen ei uusia kuunäytteitä ole saatu, jollei tuntemattomista paikoista peräisin olevia kuumeteoriittejä lasketa.

Chang’e 5:n suunniteltu laskeutumisalue on merkitty keltaisella soikiolla. Sinisellä on merkitty likimääräiset Apollo-lentojen laskeutumispaikat, punaisella puolestaan Luna-näytteenhakupaikat. Onnistuessaan Chang’e-5:n näytteenhaku laajentaisi merkittävästi näytteiden alueellista jakaumaa. Kuva: Virtual Moon Atlas / ASU / LRO WAC / T. Öhman.

 

Kantorakettiongelmat viivästyttivät Chang’e-5:n lähtöä muutaman vuoden, mutta ainakin toistaiseksi vaikuttaa siltä, että odottaminen on kannattanut ja kuulento on sujunut ongelmitta. Tätä kirjoittaessani Chang’e-5 on asettunut onnistuneesti Kuun kiertoradalle ja laskeutumisosa irtautunut kiertolaisesta ja maahanpaluuosasta. Laskeutuminen, Kuun pehmeän pintamateriaalin eli regoliitin kauhominen palautusämpäriin, sekä kovempien näytteiden kairaus parin metrin syvyydeltä saakka olisi useampien lähteiden mukaan tarkoitus toteuttaa huomenna tiistaina 1.12.2020.

Kiinan kuuohjelma on tietysti huomattavalta osaltaan suurvaltapolitiikkaa. Kyynikonkin on kuitenkin myönnettävä, että Kiina on ainoa avaruusmahti, jolla on monivuotinen, todistetusti toimiva ja loogisesti etenevä kuututkimusohjelma. Mikäli Chang'e-5:n näytteenhaku onnistuu, se olisi merkittävä tekninen saavutus ja mahtava propagandavoitto. Kaikkiaan siis komea sulka Kiinan punaiseen propellihattuun. Ja kuten tiedotusvälineissäkin on huomattu, olisihan se nyt vaan yksinkertaisesti todella siistiä, jos ensimmäistä kertaa 44:ään vuoteen Kuusta saataisiin tunnetusta paikasta uusia näytteitä.

Kaiken pintakiillon ja somehälyn alla on kuitenkin rutkasti painavia tieteellisiä syitä, miksi Chang'e-5:n näytteenhakureissusta kannattaa olla todella innoissaan. Tarkkaa Chang’e-5:n laskeutumispaikkaa ei ole vielä kerrottu, mutta suurin piirtein alue on ollut tiedossa jo vuosikausia. Näytteitä haetaan Kuun lähipuolen luoteisosasta, pohjoiselta Oceanus Procellarumilta eli Myrskyjen valtamereltä. Kaavailtu laskeutumisalue on enimmäkseen basalttitasankoa, mutta sinne sijoittuu myös tavattoman kiehtova Mons Rümkerin nuori, suurten törmäysten heitteleestä ja monimuotoisista tuliperäisistä rakenteista ja kerrostumista koostuva kompleksi. Kirjoittelin Mons Rümkerin ja sen lähialueiden geologiasta Ursa Zeniitti-verkkolehteen muutama vuosi sitten, joten se juttu kannattanee lukaista, jos aihe kiinnostaa enemmän. Kiehtovinta olisi, jos Chang’e-5 laskeutuisi Mons Rümkerille, mutta tämä voi hyvin olla toiveajattelua.

Meneepä Chang’e-5 Mons Rümkerille tai ei, näytteenhakualue sijoittuu kauaksi Apollo- ja Luna-lentojen laskeutumispaikoista. Vaikka näytteitä ei olekaan ihminen hakemassa, saadaan niiden ymmärtämisen kannalta keskeinen geologinen konteksti kohtalaisen hyvin selville. Tästä pitävät huolen Chang’e-5:n laskeutumisosassa olevat panoraamakamera, sekä etenkin maatutka ja spektrometri. Niinpä näytteet – sikäli kun teknisesti erittäin vaativa operaatio onnistuu – avaavat aivan uuden ikkunan Kuun geologiseen historiaan. Samalla ne auttavat ymmärtämään koko aurinkokunnan kehitystä.

Valkoinen suorakaide osoittaa Chang’e-5:n suunnitellun laskeutumisalueen. Mons Rümkerin kiehtova vulkaaninen kompleksi on mahdollinen laskeutumispaikka, mutta turvallisempi basalttitasanko saattaa hyvin viedä voiton. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

 

Aurinkokunnan historia

Chang’e-5:n kaavaillulla laskeutumisalueella sijaitsevat eräät Kuun nuorimmiksi tulkituista basalttitasangoista. Niiden iäksi on määritelty vain hieman toista miljardia vuotta. Valtaosa Kuun laavoista on iältään yli kaksi miljardia vuotta vanhempia.

Kivien syntyiän määrittäminen ei ole aivan yksinkertaista. Eri isotooppimenetelmät kertovat hieman eri asioita, ja Kuun tapauksessa etenkin suuremmat ja pienemmät törmäykset tuppaavat nollaamaan kivien isotoppikellon joko kokonaan tai osittain. Huolellisella ajoitettavien mineraalien ja koko näytteen sekä sen laajemman geologisen kontekstin analysoinnilla pystytään eri ”ikien” joukosta kuitenkin usein määrittämään kiven syntyhetki ja antamaan kohtalaisen tarkka tapahtuma-aika kiveä kohdanneille myöhemmille tapahtumille.

Apollo- ja Luna-näytteet ja niistä määritetyt absoluuttiset, siis vuosissa mitattavat iät kattavat häviävän pienen osan Kuun pinnasta. Näin on, vaikka otettaisiin huomioon, että törmäykset levittävät Kuun ainesta ympäriinsä. Periaatteessa siis lähes missa tahansa Kuun pinnalla voi olla kiviä melkeinpä mistä tahansa muualta. Näin esimerkiksi Tycho- ja Copernicus-kraattereiden ikiä (kenties noin 100 ja 800 miljoonaa vuotta) on yritetty määritellä, vaikka näytteenhakulennot eivät laskeutuneet lähellekään näitä Kuun nuorimpiin kuuluvia suuria kraattereita. Heitteleenä levinneen aineksen alkuperän määrittäminen ja sen seurannaisvaikutusten arviointi vain ovat aika viheliäisiä ongelmia, eikä esimerkiksi Tychon usein mainittu geologisesti nuori sadan miljoonan vuoden ikä välttämättä pidä paikkaansa. 

Jos sitten Kuun absoluuttisia ikiä tunnetaan vain hyvin harvoista paikoista, miten Chang’e-5:n laskeutumisalueen tuliperäiset kivet on määritelty reilun miljardin vuoden ikäisiksi? Vastaus piilee kraatterilaskuissa. Mitä vanhempi taivaankappaleen pinta on, sitä enemmän siihen on ehtinyt syntyä törmäyskraattereita. Suurelta osin tästä syystä esimerkiksi Suomen ikivanhasta kallioperästä tunnetaan jo 12 törmäyskraatteria, vaikka pinta-alaltaan hieman suuremmasta mutta geologisesti monin verroin nuoremmasta Saksasta niitä on löydetty vain kaksi (nekin vain yhdessä törmäystapahtumassa syntyneitä).

Apollo- ja Luna-näytteistä on mitattu laskeutumispaikkojen pintojen absoluuttiset iät. Valokuvista ja muusta kaukokartoitusaineistosta taas puolestaan on määritelty se geologinen yksikkö, johon laskeutumipaikka kuuluu. Näin periaatteessa yhdestä pisteestä määritetty ikä kuvastaa huomattavasti laajempaa aluetta.

Kun lasketaan törmäyskraatterien lukumäärä pinta-alayksikköä kohden eri-ikäisillä geologisilla yksiköillä, saadaan lopputuloksena käyrä, joka kertoo, kuinka monta minkäkin kokoista kraatteria esimerkiksi miljoonaa neliökilometriä kohden pitäisi minkäkin ikäisellä pinnalla olla. Luoteisella Oceanus Procellarumilla kraattereita on vähän, joten pinnan on Kuun mittakaavassa oltava nuorta. Kraatteriliaskut yksin antavat kuitenkin vain pinnan suhteellisen iän, eli niiden avulla voidaan esimerkiksi sanoa, että yksikkö A on vanhempi kuin B, mutta C puolestaan näitä molempia iäkkäämpi. Sen sijaan vuosissa mitattavaa ikää kraatterilaskut eivät yksinään kerro.

1960-luvun avaruuskilpajuoksun ansiosta Kuu on Maan ohella ainoa paikka aurinkokunnassamme, jossa absoluuttiset ja suhteelliset iänmääritykset voidaan yhdistää. Tämä kuunäytteiden ja kraatterilaskujen korrelointi muodostaa perustan koko aurinkokunnan kiinteäpintaisten kappaleiden ajanlaskulle. Näin Chang’e-5:n näytteiden merkitys on ”vain” Kuun geologista historiaa merkittävästi laajempi. Uusilla näytteillä saadaan kraattereiden syntytahtia eli törmäysvuota kuvaavan käyrän heikosti tunnettuun nuoreen päähän yksi tarkasti määritelty kiintopiste lisää. Se vaikuttaa geologisten tapahtumien ikämäärityksiin Merkuriuksesta Arrokothiin saakka.

Kuun koostumus ja magmaattinen kehitys

Kuunäytteiden alkuaine- ja isotooppikoostumus pystytään laboratorioissa määrittämään häkellyttävällä tarkkuudella. Näiden tutkimusten perusteella kivilajien syntyä tutkivat petrologit ovat laatineet yksityiskohtaisia malleja siitä, miten Kuusta tuli sellainen kuin se on. Erityisesti Kuun kiertoradalta tehtyjen spektroskooppisten tutkimusten perusteella kuitenkin tiedetään, että Apollo- ja Luna-näytteet eivät monimuotoisuudestaan huolimatta kattaneet likikään kaikkia Kuussa tavattavia kivilajeja.

Kuun meret muodostavia tummia basaltteja on lukuisia erilaisia geokemiallisin ja rakenteellisin perustein määriteltyjä tyyppejä. Ne kertovat eri aikoina ja eri alueilla vallalla olleista geologisista prosesseista. Samoin Kuun vaaleat ylängöt muodostavat anortosiitit eivät suinkaan ole kaikki yhtä ja samaa, vaan hyvin monimuotoinen kivilajiryhmä. Heitteleen leviämisen ansiosta myös erilaisia anortosiitteja varmasti löytyy Chang’e-5:n näytteistä, vaikka se basalttitasangolle (tai enimmäkseen basalttiselle kompleksille, jos hyvin käy) laskeutuukin. Näin Chang’e-5:n näytteet (toivottavasti) auttavat rinnastamaan erilaisia vain kaukokartoituksen perusteella määriteltyjä kivilajiyksiköitä konkreettisiin laboratorioissa analysoitaviin kiviin.

Kemiallisin perustein Kuu on jaettu kolmeen suuralueeseen eli terraaniin. Nämä ovat ylänköterraani, South Pole – Aitken -terraani, ja Procellarum KREEP -terraani (lyhyesti PKT). Viimeksi mainittu kattaa suuren osan lähipuolesta Oceanus Procellarumin ja Imbriumin törmäysaltaan vaikutuspiirissä. KREEP tarkoittaa kaliumia (kemialliselta merkiltään K), harvinaisia maametalleja (englanniksi rare earth elements, REE) ja fosforia (kemialliselta merkiltään P), sillä näitä on havaittu KREEP-kivissä poikkeuksellisen runsaasti.

Kaliumin ohella KREEP sisältää reilusti myös muita radioaktiivisia alkuaineita, etenkin uraania ja toriumia. Esimerkiksi Kuun kuoren toriumista 40 % on alueella, joka kattaa vain 10 % kuoren tilavuudesta. Radioaktiivisuus tuottaa lämpöä, lämpö puolestaan tuottaa vulkanismia. Niinpä ei olekaan millään lailla merkillistä, että Kuun nuorimmat basaltit löytyvät lännestä PKT:n alueelta: radioaktiivisuus johti siihen, että tuliperäinen toiminta pysyi PKT:n alueella käynnissä jopa miljardeja vuosia pidempään kuin muualla Kuussa. Aukoton tämäkään idea ja päättelyketju ei ole. Vallankaan siihen, miksi PKT sijaitsee juuri lähipuolen luoteisosassa, ei kellään ole tarjota järin vakuuttavaa selitystä.

Useimmat Apollo- ja Luna-näytteet ovat enemmän tai vähemmän Imbriumin altaan heitteleen ja siten PKT-aineksen ”saastuttamia” (tämän vuoksi näytteet esimerkiksi Kuun etäpuolelta olisivat erittäin tervetulleita, mutta se on ihan oma tarinansa). Kapeasti katsoen tässä mielessä Chang’e-5 ei tarjoa mitään täysin uutta. Se laskeutuu kuitenkin esimerkiksi Apollo 12:een, 14:ään ja 15:een verrattuna kauaksi PKT:n toiselle laidalle. Näin näytteet tarjoavat aivan uuden näkökulman PKT:n olemukseen ja Kuun vaipan magmaattiseen kehitykseen vuosimiljardien kuluessa.

Kuun dynamo ja ytimen kehitys

Kuulla ei nykyisin ole Maan tapaista voimakasta kaksinapaista magneettikenttää. Pitkään oltiin vakuuttuneita siitä, että Kuun dynamo lakkasikin toimimasta jo noin kolme ja puoli miljardia vuotta sitten. Vuonna 2017 saatiin Apollo 15:n näytteiden pohjalta kuitenkin vahvoja viitteitä sen puolesta, että magneettikenttä olisi voinut olla voimissaan vielä vaivaiset miljardi vuotta sitten. Hankaluutena on, etteivät nykyisen ymmärryksen mukaan Kuun rautanikkeliytimen virtaukset voineet enää tuossa vaiheessa luoda havaitun kaltaista voimakasta kenttää.

Jos Chang’e-5:n näytteet osoittautuvat reilun miljardin vuoden ikäisiksi, kuten kraatterilaskujen perusteella oletetaan, saattavat ne mahdollistaa entistä tarkemmat analyysit Kuun muinaisesta magneettikentästä. Kuun ytimellä on luultavasti täytynyt olla kaksi erillistä mekanismia voimakkaan magneettikentän tuottamiseen. Ne olisivat olleet käynnissä eri vaiheissa Kuun historiaa. Tällä hetkellä ei vain näytä siltä, että ytimen hitaan kiteytymisen aiheuttamat konvektiovirtaukset, Kuun etääntyminen Maasta, tai jättimäiset törmäykset pystyisivät selittämään pitkään elänyttä vahvaa magneettikenttää. Uusia ideoita siis tarvitaan. Ne voivat hyvinkin kummuta Chang’e-5:n näytteiden tutkimuksesta. Kun Kuun sisäosien kehitys ymmärretään paremmin,  vaikuttaa se vääjäämättä myös käsityksiin muiden maankaltaisten planeettojen syvimmästä olemuksesta.

Joulukuun jännät hetket käsillä

Mikäli Chang’e-5:n huominen näytteiden keräys onnistuu ja myös paluu Maahan sujuu suunnitellusti, mötkähtää ehkäpä joulukuun 15.–17. päivänä jonnekin Sisä-Mongoliaan hallitusti muutama kilo Kuuta. Kiinalaiset ovat lupautuneet jakamaan näytteitä myös muiden maiden tutkijoille, joten maailman johtavat kuututkijat pääsevät jossain vaiheessa syynäämään uusia kuukiviä parhaissa mahdollisissa laboratorioissa.

Tämä vuosikymmeniä jatkuva tutkimustyö tullee tarjoamaan ainakin osittaisia vastauksia paitsi edellä esiteltyihin kysymyksiin, myös moniin muihin, esimerkiksi taas viime aikoina kovasti esillä olleeseen ongelmaan Kuun sisäosien veden määrästä, alkuperästä ja jakautumisesta. Parasta on tietenkin se, että näytteistä aivan varmasti paljastuu asioita, joita emme tällä hetkellä osaa kuvitellakaan.

Maan ulkopuolisista tarkkaan tunnetuista paikoista haetuista näytteistä kiinnostuneiden kannalta hermoja raastavia hetkiä koetaan kuitenkin jo ennen Chang’e-5:n kaavailtua paluuta. Tulevana lauantai-iltana, siis 5.12.2020, pitäisi Japanin Hayabusa2:n toimittaa Australian Woomeran seudulle pieni annos asteroidia. Hayabusa2 sai viime vuonna poimittua mukaansa hieman Ryugu-asteroidin ainesta niin pinnalta kuin vähän syvemmältäkin. Nämä näytteet tulevat olemaan ensiarvoisen tärkeitä Ryugun kaltaisten, Maata hyvin lähelle tulevien ja siten mahdollisen törmäysvaaran aiheuttavien kappaleiden ominaisuuksien ja niiden torjuntamahdollisuuksien selvittelyssä.

Viisikymmentä vuotta sitten Kuun ja muiden aurinkokuntamme kappaleiden tutkimus oli Yhdysvaltain ja Neuvostoliiton keskinäistä kilpailua. Sittemmin etenkin avaruudesta haettuihin näytteisiin perustuvaa tutkimusta on suvereenisti hallinnut Yhdysvallat. Vaikka sen paremmin Chang’e-5:n kuin Hayabusa2:n onnistumisesta näytteiden palauttamisessa ei vielä ole minkäänlaisia takeita, osoittavat lennot jo tähän mennessä maailman muuttuneen planeettageologien näkökulmasta huomattavasti moninapaisemmaksi. Tämä on tietenkin yksinomaan erinomainen asia.

1960-luvun loppu ja 1970-luvun alkupuoli olivat kuu- ja planeettatutkimuksen kulta-aikaa. Huippuhetkiä on ollut toki lukuisia sen jälkeenkin, mutta ei ole liioittelua sanoa, että toinen kulta-aika on käsillä juuri nyt, 2020-luvun alkuvuosina. Eräät sen jännittävimmistä hetkistä koetaan seuraavan parin viikon aikana. 

---

Tämä juttu ilmestyi myös Ursan Kraatterin reunalta -blogissani. 

 

P.S. Lisätäänpä tähän vielä näkymä Kuuhun tänä iltana, siis 30.11.2020.

Jonnekin suunnilleen noille tienoille Chang'e-5:n pitäisi huomenna yrittää laskeutua. Kuu 30.11.2020 klo 22.30 Nikon Coolpix P900:lla stratocumulusten läpi kuvattuna ja vähän liikaa GIMPillä rääkättynä. Kuva: T. Öhman.

 

Mons Hansteen ja Kuun läntinen vulkanismi digiscopingilla

Kuu on havaintokohteena monessa suhteessa mukava. Se ei vaadi pimeää ympäristöä, ja jo kiikarilla ja vallankin pienellä kaukoputkella siitä näkee lähes loputtomasti yksityiskohtia, kunhan vain oppii katsomaan. Kuusta on myös hyvin helppo napata itselleen kuva muistoksi tai dokumentiksi siitä, mitä tulikaan havaittua. Kauniiden ja yksityiskohtia täynnä olevien kuukuvien ottaminen toki vaatii putkeltä hieman kokoa, kameralta laatua ja kuvankäsittelijältä osaamista, mutta tähtinäytösvieras, satunnaishavaitsija tai perinteiseen havaitsemiseen keskittyvä kuuhullu pärjää paljon vähemmälläkin.

Kuu 4.5.2020 klo 23.25 Nikon Coolpix P900:lla kuvattuna ja vähän liikaa GIMPillä käsiteltynä. 
Kuva: T. Öhman.

Kännykällä tai pokkarilla saa kaukoputken läpi käsivaraltakin napattua omiin tarkoituksiin yleensä aivan kelvollisen kuvan. Ei tuollaisissa räpsyissä toki yhtä runsaasti yksityiskohtia ole kuin mitä omin silmin pystyy näkemään, eivätkä kuvat useinkaan ole esteettisesti järin ansiokkaita, mutta mukavia muistoja ne yhtä kaikki ovat. Tätä kuvaustekniikkaa, jossa joko kännykkä tai pokkari laitetaan “silmän paikalle” ja otetaan kuva okulaarin tuottamasta näkymästä, kutsutaan digiscopingiksi. Sujuvaan suomennosta ainakaan minä en ole sille tavannut, vaikka se on ollut suosittu kuvausmuoto ja digipokkareiden alkutaipaleelta lähtien.

Tapanani on suunnilleen viimeisen vuoden verran ollut, että otan (lähes) aina kuuhavaintojeni yhteydessä Kuusta kuvat niin kameraoptiikalla kuin digiscopingillakin. Tarkoituksena on ainoastaan tuottaa itselleni jonkinmoinen pysyvähkö dokumentti illan annista, eikä niinkään edes yrittää tuottaa varsinaisesti laadukasta kuvaa kuunpinnan yksityiskohdista. Kun omaan muistiin ei ole pahemmin luottamista, auttaa rumakin kuva kummasti havaintojen jälkikäteisselvittelyssä. 

Oceanus Procellarumin lounaisrantaa ja Humorumin
törmäysaltaan länsiosia 4.5.2020 klo 23.28 Nikon
Coolpix P900:lla kuvattuna. Mons Hansteen näkyy
kirkkaana kolmiomaisena täplänä kuvan keski-
kohdasta hollin matkaa alaspäin. Kaikissa kuvissa
pohjoinen suunnilleen ylhäällä. Kuva: T. Öhman.

Kuunpinnan yksityiskohtien näkemisessä kaksi asiaa on ylitse muiden: valaistusolosuhteet ja seeing. Vaikka keli olisi kuinka hyvä ja laitteisto laadukas, jos valo tulee väärästä kulmasta, ei kohdetta näe. Ja toisaalta parahultainenkaan valaistus ei auta, mikäli ilma väräilee pahasti, eli seeing on kehno. Kaukoputken ja muun optiikan laatu on kolmas oleellinen tekijä, ja vasta sen jälkeen tulee putken koko. Koolla on kuitenkin merkitystä, sillä suurempi aukko mahdollistaa suurten suurennusten käytön ja sen myötä pienten yksityiskohtien näkemisen.

Viime viikolla mainostin Mons Hansteenia kiinnostavana havaintokohteena. Se oli eilen illalla 4.5.2020 oikein mukavasti hollilla, ihan kuten pitikin (on aina mukavaa, kun taivaanmekaniikka toimii). Kelikin suosi, ainakin täällä keskellä Keski-Suomea. Tämä oli tälle keväälle kolmas kerta, kun pääsin katselemaan Mons Hansteenia kohtalaisen hyvin. Ensimmäisellä kerralla seeing oli perinteistä tytinää, ja toisella taas Aurinko oli Mons Hansteenilta katsellen ennättänyt kivuta hivenen turhan korkealle. Eilen, vaikka keli ei ollutkaan yhtä rauhallinen kuin kuukausi takaperin, oli valaistuksen ja kelin yhdistelmä Mons Hansteenin havaitsemisen kannalta tämän kevään paras.

Mons Hansteenin ympäristöä 4.5.2020 klo 23.05. Vaikkei kuva ole 
kummoinen, erottuvat Mons Hansteenin eteläreunan laaksomaiset  
rakenteet  siinä silti. Myös Humorumin törmäysaltaan 
synnyttämään jännityskenttään luultavimmin liittyvä Rimae
Merseniuksen pitkä graben (~hautavajoama) näkyy
kuvan oikeassa  puoliskossa ylävasemmalta alaoikealle
kulkevana viivamaisena piirteenä. Kraatteri Billyä täyttävät
tummat laavat ovat alueen nuorimpia. Celestron 8 (200/2000 mm),
15 mm Plössl-okulaari, Canon Ixus 70, liiallinen rääkkäys
GIMPillä. Kuva: T. Öhman. 

Mons Hansteenin eteläosassa on muutamia pari–kolme kilometriä leveitä ja muutamasta vajaaseen kymmeneen kilometriin pitkiä laaksomaisia rakenteita. Niiden myötä vuoren eteläosa on hieman nakkisormimainen. Nämä rakenteet ovat ilmeisesti kontrolloineet Mons Hansteenin pienten vulkaanisten purkausaukkojen sijaintia. Viime yönä ne erottuivat vallan helposti. Valaistus oli sen verran mukavasti kohdillaan, että tarttuivat digiscoping-kuviinkin.

Kuun läntisellä pallonpuoliskolla on runsaasti erilaisia kiehtovia tuliperäisiä rakenteita. Näistä monet ovat erinomaisesti näkyvissä täsmälleen samaan aikaan kuin Mons Hansteenkin. Aristarchuksen ylänkö ja Schröterin laakso ovat kaikille kuuharrastajille tuttuja kohteita. Mariuksen kukkulat eivät suuren yleisön parissa ole aivan yhtä tunnettuja, mutta tämä satojen pienten tulivuorten joukko näyttää kyllä vaikuttavalta jo pienelläkin kaukoputkella.

Överiksi vedetty ja liian paljon pokkarin zoomaukseen luottanut kuva Mons Hansteenin ympäristöstä ei ole kaunis katsella, mutta yksityiskohtien tallentamisessa omaan käyttöön tällaisellakin on käyttöarvonsa. 4.5.2020 klo 23.16, Celestron 8, 15 mm, Canon Ixus 70. Kuva: T. Öhman.

Aristarchuksen ylänkö ja Schröterin laakso
kuuluvat Kuun maineikkaimpiin tuliperäisiin
rakenteisiin. 4.5.2020 klo 23.07. 
C8, 15 mm, Canon Ixus 70.
Kuva: T. Öhman.

Kuun läntisen pallonpuoliskoon monimuotoiseen ja pitkään jatkuneeseen tuliperäiseen toimintaan pääsyyllinen on radioaktiivisuus. Nimellä Procellarum KREEP Terrane eli PKT tunnettu Kuun geokemialliseen jaotteluun perustuva suurprovinssi sisältää syystä tai toisesta merkittävästi enemmän radioaktiivisen lämmön tuottajia kuin Kuun muut seudut. PKT:n synnystä ja perimmäisestä olemuksesta käydään edelleen kiivasta tieteellistä keskustelua.

Harrastajan kannalta oleellisinta tietysti on, että PKT:n ansiosta nähtävillä on Mons Hansteenin, Aristarchuksen ylängön ja Mariuksen kukkuloiden lisäksi lukuisia muitakin kiehtovia vulkanismin ilmentymiä. Niistä, niiden synnystä ja PKT:n olemuksesta tulee epäilemättä jossain vaiheessa kirjoiteltua hieman lisää.

Mariuksen kukkuloiden alueella on lähes vieri vieressä
satojen metrien korkuisia tulivuoria. 4.5.2020 klo 
23.06, C8, 15 mm, Canon Ixus 70.
Kuva: T. Öhman.

---

Edit 6.5.2020: Pieniä kirjoitusvirheitä korjailtu (tai toistaiseksi vain yksi).

Mons Hansteen ja Kuun monimuotoinen vulkanismi

Kuun vulkanismista tulee ensimmäisenä mieleen hiljalleen kerros kerrokselta vuosimiljoonien kuluessa tummilla laavoilla täyttyneet meret. Kuuharrastajat tuntevat lisäksi Schröterin laakson, ja Apollo-lentojen ystävät muistelevat kaihoisasti Dave Scottin ja Jim Irwinin tutkimusmatkailua Hadleyn laavauoman ympäristössä

Sekä Kuun merien että laavauomien tapauksessa kyseessä oli tavallinen basalttinen laava. Sen ominaisuuksiin kuuluu herkkäliikkeisyys. Niinpä laava pystyi virtaamaan satoja kilometrejä paitsi laavauomissa ja -tunneleissa, myös käytännössä lähes vaakasuorilla tasangoilla. Kuussa on kuitenkin ollut runsaasti muutakin tuliperäistä toimintaa kuin pelkkiä basalttisia laavavirtoja. Siitä on muistona lukuisia mielenkiintoisia mutta hieman harvemmin kuuhavaitsijoiden listoille päätyviä kohteita.

Punaiset pisteet

Myrskyjen valtameren eli Oceanus Procellarumin lounaisrannalla on kaksi noin 45-kilometristä kaunista törmäyskraatteria, Hansteen ja Billy. Osittain niiden välissä noin 800–1000 m basalttimeren yläpuolelle kohoaa tasasivuisen kolmion muotoinen kirkkaana hohtava ”saari”, Mons Hansteen. Jo 1800-luvun kuututkijat Thomas Gwyn Elger ja Edmund Neison kiinnittivät huomiota tuolloin nimellä Hansteen α tunnetun kohteen kirkkauteen ja erikoiseen nuolenkärkeä muistuttavaan muotoon. Kyseessä on melko pieni kohde – kolmion sivut kun ovat noin 25 km – joten tarkemmat tutkimukset vaativat havaintotekniikan kehittymistä. Ymmärrys sen synnystä on muotoutunut pikku hiljaa ja on vaatinut useiden eri luotainaineistojen yhdistämistä.

Mons Hansteen sijaitsee Kuun Myrskyjen valtameren lounaisosassa, ja on illalla 4.5.2020 mainiosti näkyvissä. Kuva: NASA Scientific Visualization Studio / GSFC / Ernie Wright / T. Öhman.

Mons Hansteen on yksi Kuun ”punaisista pisteistä”. Paljain silmin sen ”punaisuutta” ei näe, mutta spektroskooppisesti Mons Hansteen pomppasi esiin heti kun Kuun spektroskopia alkoi toden teolla kehittyä 1960–70-lukujen taitteessa. Mons Hansteen ja muutamat muut lähipuolen kohteet erottuivat selvästi niin ylängöistä kuin mare-alueistakin.

Apollo-näytteiden myötä varmistui, että Kuun basalttien runsas titaanin määrä tekee niistä sinertäviä. Näin Mons Hansteenin voimakas punainen sävy viittasi vahvasti siihen, ettei mukana ole järin paljon titaania, eikä vuori näin ollen luultavasti koostu ainakaan mistään basalttisesta kivestä.

Jo 1970-luvulla kiinnitettiin huomioita myös Mons Hansteenia kirjoviin hieman soikeisiin kuoppiin. Niistä selkeimmät ja suurimmat ovat vuoren lounaisosassa. Niiden tulkittiin olevan tuliperäisiä purkausaukkoja. Tämän ajatuksen myötä koko vuoren oletettiin syntyneen jonkinlaisen jäykkäliikkeisen vulkaanisen aineksen purkautumisen seurauksena.

Hansteen (D=45 km), Mons Hansteen ja Billy (D=46 km) Lunar Orbiter IV:n kuvaamana. Mons Hansteenin lounaisreunan suurin soikea purkausaukko erottuu mainiosti. Huomaa myös Hansteen-kraatterin rakoillut ja pieneltä osin laavalla täyttynyt pohja. Kuva (rajattu ja muokattu alkuperäisestä): NASA / Lunar Orbiter IV / LOIRP / National Archives.

Mons Hansteen erottuu koostumuksensa vuoksi niin ympäröivistä Oceanus Procellarumin mare-tasangoista kuin kuvan oikeassa ja vasemmassa alakulmassa näkyvistä ylängöistäkin. Kuva: NASA / ASU / LRO / JAXA / SELENE / ACT-REACT QuickMap / T. Öhman.

Laavojen viskositeettiin eli virtaavuuteen vaikuttaa moni asia. Keskeisimpiä ovat lämpötila, kiteiden ja sivukiven kappaleiden määrä, kaasujen määrä, sekä kemiallinen koostumus. Koostumuksen tärkein tekijä on piidioksidin (SiO₂, lyhyesti usein vain silika) määrä: mitä enemmän laavassa on silikaa, sitä sitkaampaa ja samalla (ainoastaan kohtalaisesti yksinkertaistaen) sitä vaaleampaa se on. Notkeissa tummissa basalteissa on vähän silikaa, mutta runsaasti rautaa ja magnesiumia.

Jäykissä ja vaaleissa ryoliiteissa tilanne on päinvastainen: paljon silikaa, niukalti rautaa ja magnesiumia. Ryoliitti, eli suomalaisille hyvin tutun graniitin pinnalla syntynyt vastine, voisi selittää Mons Hansteenin havaitut ominaisuudet. Piti vain keksiä, mistä ja miten ryoliittia Mons Hansteeniin saataisiin.

Mons Hansteenin ympäristön geologinen historia

Hansteenin vuorta on tutkittu jokseenkin jatkuvasti 1970-luvulta lähtien. Kuitenkin vasta viime vuosina GRAIL- ja etenkin Lunar Reconnaissance Orbiter -luotainten moninaisten aineistojen pohjalta on saatu luotua yksityiskohtainen ja yhtenäinen malli siitä, miten Mons Hansteen lähiympäristöineen on todennäköisesti syntynyt. Pelkkä kaukokartoitus ei kuitenkaan riitä, vaan vasta parempi ymmärrys Kuun ja Maan tuliperäisistä prosesseista on johtanut siihen, ettei ryoliittikaan enää muodosta ongelmaa. Nyt sen synty nähdään aivan luonnollisena, joskin harvinaisena osana Kuun magmanmuodostusta.

Tiivistetysti Mons Hansteenin alueen geologinen historia voidaan esittää seuraavasti:

1. Billy ja Hansteen syntyivät noin 3,9 miljardia vuotta (Ga) sitten.
2. Noin 3,74 Ga sitten basalttista magmaa nousi Kuun vaipasta. Se kuitenkin jämähti Kuun kuoren alapinnalle, ja alkoi sulattaa sitä. Tässä kuoren altakasvuna tunnetussa prosessissa syntyi ryoliittista magmaa, joka osittain alkoi myös kiteytyä kuoren alapinnalle. Ympäristöään kevyempänä osa siitä kuitenkin kohosi kuoreen syntyneitä rakoja pitkin ja purkautui pinnalle ryoliittisina kivinä (niin tuhkana, kuin luultavasti myös hidasliikkeisinä laavavirtoina, vaikkei niistä suoria todisteita olekaan). Näin syntyi Mons Hansteenin uloin osa.
3. Noin 3,5 Ga sitten pinnalle purkautui vielä vähemmän rautaa sisältänyttä ryoliittista magmaa. Tämä synnytti Mons Hansteenin keskiosan.
4. Myös noin 3,5 Ga sitten, mutta hieman edellisen jälkeen Mons Hansteenin pohjoisimpaan kärkeen muodostui noin 6×4 km:n kokoinen ja aiempia purkauksia vähemmän silikaa ja enemmän rautaa sisältänyt hieman tummempi massiivi. Kaikkiaan Mons Hansteenin synnyttäneet purkaukset eivät olleet kovin rajuja, mutta johtivat kuitenkin siihen, että vuorta peittää noin 8–10 m paksu tuhkakerros.
5. Myöhemmin, päättyen ehkä noin 3,35 Ga sitten (etäisimmät ehkä jo paljon aiemminkin), syntyivät kahdessa vaiheessa Mons Hansteenia ympäröivät Oceanus Procellarumin lounaisimmat basalttiset laavatasangot. Samalla myös Hansteenin pohja pullistui, rakoili ja täyttyi pieneltä osin basaltilla.
6. Alueen viimeinen tuliperäinen toiminta tapahtui vain noin 1,65 Ga sitten. Tuolloin Billyn pohja täyttyi basalttisilla laavoilla.
7. Lopuksi alueelliset puristavat voimat rypistivät tasankoja synnyttäen poimuharjanteita. Ne näkyvät helpoimmin Mons Hansteenin länsipuolella.

Etenkin eri tapahtumien ikämäärityksissä on vielä erittäin suuria epävarmuuksia. Näin ollen vähintään hienosäätöä tähän malliin vielä jatkossakin tulee. Nykyisen ymmärryksen valossa se kuitenkin vaikuttaa pääpiirteissään uskottavalta.

Mons Hansteen havaintokohteena

Jo tuetut kiikarit riittävät Mons Hansteenin näkemiseen kirkkaana pisteenä, mutta nuolenkärkimäisen muodon erottaminen vaatii kaukoputkea. Noin 15–20 cm:n kaukoputkella alkaa hyvällä kelillä erottua Elgerinkin aikoinaan ihastelema sormimaisista ulokkeista koostuva vuoren eteläreuna. Ne näkyvät hienosti Jari Kuulan Harjavallassa illalla 6.3.2020 tekemässä kauniissa havaintopiirroksessa. Siitä käy ilmi myös itse kraatteri Hansteenin kiinnostavin piirre, eli sen rakoillut pohja. Kuten kaikessa tähtiharrastuksessa, piirros antaa valokuvaa merkittävästi todellisemman kuvan siitä, mitä havaitsija oikeasti omin silmin kaukoputken ääressä näkee.

Jari Kuulan piirroshavainto Mons Hansteenista 6.3.2020 klo 20.45-21.45. Piirros antaa hyvän käsityksen siitä, millaiselta Mons Hansteenin seutu näyttää hyvissä olosuhteissa keskikokoisella harrastajaputkella havaittuna. Kuva: Jari Kuula.

Mons Hansteenin ympäristö 6.-7.3.2020 klo 00.11 
huonossa  kelissä kuvattuna. C8 (2000/200 mm), luultavasti 
8 mm  okulaari  ja vanha Canon Ixus 70 -digipokkari. 
Kuva: T. Öhman.

Itse katselin Mons Hansteenia Jarin havaintoon verrattuna muutamaa tuntia myöhemmin yöllä 6.–7.3.2020, mutta kaikesta päätellen huonommassa kelissä. Yksityiskohtien näkemisestä ei tuolloin ollut toivoakaan. Kuukautta myöhemmin 5.–6.4.2020 keli Äänekoskella oli paljon parempi, ja Mons Hansteenin eteläreunan rakenteiden kiehtovuus  erottui ongelmitta. 

Oheiset digiscoping-kuvat antavat kohtalaisen selkeän käsityksen siitä, miltä Mons Hansteenin seutu näyttää huonolla eli tyypillisellä suomalaisella kelillä. Sitä kannattaa havaita aina kun mahdollista, mutta yleensä keväällä esiintyvien rauhallisimpien havaintosäiden aikaan vuoren pienet yksityiskohdat pääsevät ansaitsemallaan tavalla esille. 

Laajempi näkymä Mons Hansteenin ympäristöön 5.-6.4.2020. klo 01.11. Hyvä keli ei kuvan laadussa näy, mutta hyvin pitkälti tällaiselta alue Suomen keskimääräisessä kelissä harrastajaputken läpi katsellen näyttää. Vuoren kirkkaus paitsi ympäröiviin mare-basaltteihin, myös tavallisiin ylänköalueisiin on ilmeistä. C8 (2000/200 mm), 15 mm okulaari ja vanha Canon Ixus 70 -digipokkari. Kuva: T. Öhman.

Kuu 5.-6.4.2020 klo 21.17 Nikon Coolpix P900:lla kuvattuna.
Kuva: T. Öhman.

Mons Hansteen on seuraavan kerran mainiosti havaittavissa illalla maanantaina 4.5.2020. Tuolloin se kylpee paikallisen aamuauringon loisteessa, eli valaistus vastaa oheisten kuvien tilannetta. Matalalta tulevassa valaistuksessa sen pinnanmuodot erottuvat parhaiten. Myös seuraavana iltana on Mons Hansteenin yksityiskohtia hyvä katsella, mikäli keli vain suo.

Vaikkei kookkaampaa putkea olisikaan käytettävissä, kannattaa Mons Hansteenia silti vilkaista, kyseessä kun kuitenkin on täysin poikkeuksellinen kohde. Samalla se on hyvä muistutus siitä, että Kuun tuliperäinen toiminta on ollut paljon monimuotoisempaa kuin yleensä tulee ajatelleeksi. Eikä keväisiä iltoja parempia hetkiä Kuun havaitsemiseksi ole.

---

Kiitokset Jari Kuulalle piirroshavainnon käyttöluvasta ja Mons Hansteen -keskusteluista. Tämä juttu ilmestyi huonot kuvat ja kursiivilla merkitsemäni pätkät sivuuttaneena versiona myös Kraatterin reunalta -blogissa.