Pyhä Hildegard hämmentää syvässä etelässä

Kuun nimistössä tapahtui karkauspäivänä nykytahdin huomioiden varsin suuria muutoksia. Kuun etäpuolelle, lähelle eteläistä napaseutua, tuli nimittäin neljä uutta nimeä. Samassa hötäkässä yksi nimi poistui käytöstä, ja kansainvälisen tähtitieteellisen unionin (IAU) nimistökomitea näytti rikkoneen omia sääntöjään. Toivottavasti tällaista ei edes jokaisena karkauspäivänä tapahdu. Sinänsä tämä ei ole suurikaan ihme, sillä jo Chang'e 3:n laskeutumisalueen nimeämisessä liikuttiin vähintään vaaleanharmaalla alueella.

Kuusta löytyvät nyt nimet Hildegard, Hildegard K, Poincaré E ja Poincaré F. Samalla näyttämöltä poistui vuosikymmenten ajan hyvin palvellut Pikel'ner K. Monessa mielessä merkittävin uusista nimistä on ilman muuta Hildegard. Hildegard on suuri, 122-kilometrinen kraatteri, joka sijaitsee jättimäisen Planckin ja keskikokoisen Pikel'nerin välissä. Kuten alla olevasta kuvastakin näkee, Hildegard on jo nähnyt parhaat päivänsä. Se syntyi Kuun geologisista kausista varhaisimmalla, eli esinektariaanisella kaudella joskus yli neljä miljardia vuotta sitten. Korkeuskartasta näkee hyvin Hildegardin epäsymmetrisyyden: Pohjoisreunalta katsellen kraatterin pohjalle on pudotusta yli viisi kilometriä, kun eteläreuna kohoaa vajaat kaksi kilometriä pohjan yläpuolelle. Idästä reuna on lähestulkoon kadonnut kokonaan, ja läntistä reunaa on Schrödingerin heittele (Vallis Planck) runnellut pahoin.

Hildegardin luoteista reunaa on murjonut myös nektariaanisella kaudella syntynyt Hildegard K, joka aiemmin tunnettiin nimellä Pikel'ner K. Hildegard K on läpimitaltaan 33 km, ja vähän joka suuntaan vino, kuten Hildegardin reunalle syntyneeltä kraatterilta sopii odottaakin.

Hildegard ja Hildegard K. En jaksanut tällä kertaa tehdä kuvaa raakadatasta lähtien, joten vaihtelun vuoksi tarjolla on LOLAn korkeusmittauksiin perustuva kuva. Punaiset sävyt ovat korkeimpia, tummansiniset matalampia, mutta absoluuttisia korkeusarvoja ei tähän hätään ole tarjolla. Kuva: ASU / NASA / USGS / T. Öhman.

Nimien taustalla on keskiajan merkittävin oppinut nainen Euroopasssa, Hildegard Bingeniläinen (1098–1179), joka takavuosina koki Suomessakin jonkinlainen renessanssin keskiaikaisen kirkkomusiikin ollessa vähän aikaa melkein muodikasta. Sävellystyönsä ohella hän oli muun muassa benediktiiniläisluostarin abbedissa, joka yritti käyttää vaikutusvaltaansa toisen ristiretken käynnistämiseksi, kristitty mystikko ja näkijä (eli luultavasti kärsi pahoista migreenikohtauksista), filosofi, astrologi (vaikka Hildegard astrologiaa parjasikin, se ei estänyt häntä itseään siihen uskomasta), parantaja, ja myös luonnontieteilijä. Keskiaikaisesta luonnontieteestä hän kirjoitti teoksen Physica, ja lisäksi hänet tunnetaan munanmuotoisesta kosmoksestaan.
    

Hildegard Bingeniläinen ja kirjurinsa munkki Volmar

kuvattuna Hildegardin teoksessa Scivias – Tunne tiet 

noin vuodelta 1151. Kuva: Wikipedia.

Silläkin uhalla, että saan telaketjufeministien vihat päälleni (tosin luulen, että heillä on muutakin tekemistä kuin tämän blogin lukeminen): Minusta Hildegardilla ei pitäisi olla mitään tekemistä Kuussa. IAU:n nimistösäännöt (pykälä 8) hyvin selkeästi kieltävät nimet, joilla on poliittista, sotilaallista tai uskonnollista merkitystä. Paavi Benedictus XVI kuitenkin julisti Hildegardin pyhimykseksi vuonna 2012. Ovatko katolisen kirkon pyhimykset siis IAU:n mielestä uskonnollisesti merkityksettömiä? Voisin kuvitella, että ulkoministeri Timo Soini ja muut 1,25 miljardia katolilaista ovat asiasta eri mieltä, ja ainakin bisneksen kannalta pyhimykset ovat edelleen kova juttu. Esimerkiksi päivän pyhimyksen voi ladata älypuhelimelleen iTunesista vain hintaan kaks ysi ysi!

Myöhempien sukupolvien teot – kuten pyhimykseksi julistaminen ja new age -hörhöjen suosikiksi kohoaminen – eivät tietenkään ole Hildegardin itsensä vika, eivätkä millään tavoin vähennä hänen tieteellisiä ansioitaan, joita etenkin Saksassa kai nykyisin arvostetaan kovastikin. Kuun pinnanmuotojen nimiä voisi kuitenkin valita myös sellaisten luonnontieteilijöiden joukosta, jotka eivät satu samalla olemaan minkään uskontokunnan merkittäviä edustajia tai jotka eivät ole näkyvästi taistelleet vääräuskoisten tappamisen puolesta. Olivatpa he sitten sukupuoleltaan ihan mitä vain.

Myös Hildegard K on nimenä hieman ongelmallinen. Etäpuolen satelliittikraatterit pitäisi nimittäin pääsääntöisesti nimetä kellotaulusysteemin mukaan. Tällöin K-kraatteri olisi pääkraatterista katsottuna noin kello viiden suunnassa. Näin olikin aiemmin kun Hildegard K oli vielä nimeltään Pikel'ner K. Tuntuu vähintäänkin omituiselta, että nimistökomitean mielestä oli tärkeintä säilyttää kraatterin satelliittistatusta osoittava kirjain entisellään, vaikka varsinainen nimi muuttuikin, ja samalla sotkea erittäin toimiva kellotaulusysteemi. Sen perusteella Hildegard K:sta olisi pitänyt tehdä lähinnä Hildegard V. Itse en olisi nähnyt tuossa nimessä mitään ongelmaa.

Hildegard Bingeniläisen ohella myös ranskalainen matemaatikko ja fyysikko Henri Poincaré (1854–1912) sai karkauspäivänä lisää kosmista näkyvyyttä. Poincarén kohdalla tosin lisäystä tuli vain kahden satelliittikraatterin verran, sillä valtaisa (D=346 km) esinektariaaninen Poincaré Kuusta jo löytyi. Ihan vähäpätöisistä kraattereista ei tosin ole kyse, sillä Poincaré E:n läpimitta on 60 km ja Poincaré F:n peräti 95 km. Molemmat ovat esinektariaanisia, mutta E on nuorempi, sillä se on muodostunut osittain F:n päälle. Kumpikin on myös etäpuolella harvinaisten mare-basalttien täyttämä, aivan kuten Poincarén keskusrenkaan sisäpuolella oleva aluekin. Molemmat mahtuvat Poincarén itäosaan (eli kellotaulusysteemiä käytettiin ihan kuten sitä pitääkin), sen reunan sisäpuolelle.

Poincarén uusien satelliittikraattereiden nimissä ei siis sinänsä ole mitään moitittavaa. Hieman erikoisia ne kuitenkin ovat. Viime aikoina Kuun uudet nimet ovat nimittäin olleet ihan "oikeita" nimiä, eivätkä kirjaimin varustettuja satelliittikraattereiden nimiä. Puhdas arvaukseni on, että joku on ottanut nimistökomiteaan yhteyttä, koska on tehnyt tutkimusta tuolta alueelta, ja kyllästynyt kutsumaan suuria kraattereita nimillä Nimetön 1 ja Nimetön 2. Hiukan kuitenkin ihmettelen, miksi noille ei annettu tuon parempia nimiä. Ehkä syynä oli, että E ja F ovat selvästi Poincarén sisällä, vaikka toisaalta se ei ole estänyt nimeämästä vastaavia kraattereita kunnolla aiemminkaan (lähipuolelta esimerkiksi Fabricius Janssenin sisällä ja Hell Deslandresin sisällä, ja etäpuolelta vaikkapa lukuisat Apollon sisällä sijaitsevat kraatterit ja Planckin sisällä oleva Prandtl). Vaan tiedäpä näistä. Nämä pari viimeisintä nimirypästä ovat kuitenkin herättäneet minussa paitsi innostusta, myös melkoisesti hämmennystä.

GRAILin malja

Myöhemmin tänään tapahtuvaa GRAILin (Gravity Recovery And Interior Laboratory), eli Ebb- ja Flow-luotainten Philolaus D-kraatterin pohjoisreunaan tähdättyä törmäystä odotellessa on hyvää aikaa katsastaa lehdistötiedotteiden ympäripyöreyksiä syvemmin, mistä puolisentoista viikkoa sitten julkaistuissa GRAILin ensimmäisissä tuloksissa oikeastaan oli kyse. Sitä ennen on tosin hämmästeltävä NASAn sössimistä GRAILin törmäyskohdan ennakkotiedottamisessa. Ainakaan äkkiä haettuna missään lehdistötiedotteissa ei mainittu kyseisen kraatterin nimeä (vaikka mainittiin kylläkin samalla suunnalla sijaitseva Goldschmidt), ja annetuissa koordinaateissa itä ja länsi on onnistuttu sotkemaan päinvastaisiksi. Onneksi tarjotun kartan täysikokoisesta versiosta pystyi lukemaan kraatterien nimetkin. Lehdistötiedotteissa kuitenkin puhuttiin nimettömästä vuoresta, eikä suinkaan Philolaus D:n pohjoisseinämästä, jonne siis Ebb ja Flow on tänään 17.12. noin klo 22.29 UTC (mikä tarkoittaa huomista 18.12. klo 00.29 Suomessa)  tarkoitus törmäyttää. No, eipä ole ensimmäinen kerta, kun NASAn tiedottaminen ontuu pahasti. Eikä varmasti myöskään viimeinen.

Onneksi itse tieteen tekemisessä on onnistuttu huomattavasti paremmin. Science-lehden verkkoversiossa Sciencexpress julkaistiin 5.12. kolme artikkelia GRAILin ensimmäisistä tuloksista. Näistä ensimmäinen, GRAILin päätutkija Maria Zuberin ja kumppaneiden artikkeli on perinteinen Science-artikkeli minkä tahansa uuden luotaimen ensimmäisistä tuloksista: artikkelissa ei sanota käytännössä yhtään mistään yhtään mitään, mutta kaikkien on sitä myöhemmin siteerattava, koska se sattuu olemaan ensimmäinen artikkeli aiheesta. Kaksi muuta artikkelia ovatkin sitten erittäin merkittäviä, ja osaltaan muuttavat huomattavastikin käsitystämme Kuusta.

Mark Wieczorekin johtaman ryhmän artikkeli The Crust of the Moon as Seen by GRAIL pistää uusiksi useampiakin käsityksiämme Kuun pintaosista. Kuun kuoren keskitiheyden oletettiin aiemmin olevan noin 2800–2900 kg/m³, mutta GRAILin ensimmäisten tulosten mukaan se on vain 2550 ± 18 kg/m³. Tuollainen noin 10%:n pudotus aiemmasta parhaasta arviosta tulee tuntuvasti vaikuttamaan erilaisiin geofysikaalisiin ja petrologisiin malleihin. Alueelliset erot Kuun kuoren tiheydessä ovat melko suuria, luokkaa ±250 kg/m³. Tihein kuori on yllätyksettömästi vanhan ja suuren South Pole – Aitkenin altaan alueella, jossa aiemmat geokemialliset mittaukset ovat osoittaneet muita Kuun ylänköalueita suurempia raudan pitoisuuksia. Harvin kuori löytyy puolestaan huomattavasti nuorempien Orientalen ja Moscoviensen altaiden alueelta.

Kiven tiheyteen vaikuttaa merkittävästi sen koostumuksen ohella myös sen huokoisuus. Wieczorekin ja kumppaneiden mukaan Kuun kuoren huokoisuus on luokkaa 12% aina muutaman kilometrin syvyyteen saakka. Vertailun vuoksi mainittakoon, että suomalaisen jämäkän graniitin huokoisuus on tyypillisesti alle prosentin. Kuun kuoren tiedettiin toki olevan törmäysten möyhentämää, mutta näin suuri huokoisuus (joka on käytetystä mallista riippuva arvio, eikä mikään lopullinen absoluuttinen totuus) näin syvälle yltäen oli yllätys.

Artikkelin merkittävimmät uudet tulokset koskevat Kuun kuoren paksuutta. Aiemmin kuoren keskipaksuudeksi arvioitiin noin 50 km, mutta GRAILin myötä keskipaksuudeksi oletetaan nyt vain noin 34–43 km. Tämä vastaa suunnilleen Maan kuoren keskipaksuutta, mutta on vähemmän kuin Suomessa, jossa kuori on noin 40–60 km paksu. Ohuimmillaan Kuun kuori on Moscoviensen ja Crisiumin törmäysaltaiden kohdalla, jossa se on lähes nolla; Kuun vaippa on siis käytännössä heti pintaa peittävien mare-basalttien alla. Lisäksi Humboldtianumin, Apollon, ja Poincarén altaiden synty ohensi kuoren alle 5 km:ksi, mikä sekin tarkoittaa erittäin ohutta kuorta. Tämä vastaa kuoren paksuutta Maapallon valtamerten kohdalla. Etenkin Moscoviensen äärimmäisen ohut kuori sopii erittäin hyvin yhteen pari vuotta sitten Kaguya-luotaimen spektrimittauksista varsin luotettavasti tulkittujen oliivinirikkaiden alueiden kanssa. Koska Kuun vaipan koostumus olisi äärimmäisen kiinnostava tieto ei ainoastaan Kuun vaan koko Aurinkokunnan synnyn ja kehityksen ymmärtämisen kannalta, on todennäköistä, että Moscoviense tulee olemaan yksi suosikkikohteista, kun Kuusta joskus palataan hakemaan näytteitä.

Kuun kuoren paksuus GRAILin painovoima- ja LRO:n korkeusmittausten pohjalta. Lähipuoli vasemmalla, etäpuoli oikealla. Kuva: Science / Wieczorek et al. (2012)

Viimeinen uusista GRAIL-artikkeleista, Jeff Andrews-Hannan ja kollegoidensa kirjoittama Ancient Igneous Intrusions and Early Expansion of the Moon Revealed by GRAIL Gravity Gradiometry on myös erittäin kiehtova, joskaan ei ehkä aivan yhtä mullistava. Andrews-Hannan ryhmä mittasi Kuun painovoimakentän gradienttia, eli käytännössä sitä, missä kenttä muuttuu nopeasti. Tästä aineistosta paljastui satojen kilometrien mittaisia, kapeita ja suoria rakenteita, jotka he tulkitsivat magmaattisiksi juoniksi. Juonten leveys on yleensä luokkaa 5–12 km, mutta voi suurimmillaan käytetystä laskentamallista riippuen olla jopa yli 80 km. Luvut kuulostavat suurilta, ja sitä ne ovatkin, mutta ovat kuitenkin hyvin vertailukelpoisia Zimbabwessa sijaitsevan kuuluisan Great Dyken kanssa (joka tosin tarkkaan ottaen ei ole juoni).

Juonten ja kraatterien ja törmäysaltaisen keskinäisten leikkaussuhteiden perusteella GRAILin löytämien juonten on todettu olevan erittäin vanhoja. Juonet syntyivät South Pole – Aitkenin jälkeen, mutta Crisiumia ennen. Tämä tekee niistä iältään nectarisia tai pre-nectarisia. Koska ne lisäksi sijaitsevat kymmenien kilometrien syvyydellä Kuun kuoressa yltäen todennäköisesti vaippaan saakka, ei niistä pinnalla näy topografiassa, kuvissa, tai geokemiassa jälkeäkään. Kuussa on tektonisten rakenteiden perusteella oletettu olevan juonia jo kauan, mutta suoria todisteita niistä ei ole saatu. Nämä aiemmin ehdotetut juonet ovat kooltaan valitettavasti GRAILin erotuskyvyn alapuolella, joten täyttä varmuutta Kuun juonten olemassaolosta ei siis vieläkään ole.

Kuun painovoimakentän Bouguer-anomalian horisontaaligradientti Crisiumin altaan alueella Eötvöseinä ilmaistuna. Tummanpunaiset alueet ovat +30 E, ja tummansiniset -30 E. Crisiumin allas leikkaa sinisenä näkyvää lähes itä--läntistä juonta, joten juoni on Crisiumia vanhempi. Kuva: Science / Andrews-Hanna et al. (2012)  

Jättimäiset juonet – sikäli kun tämä luotettavalta vaikuttava tulkinta piää paikkansa – ovat jo sinällään kiehtovia, mutta ne tarjoavat myös laajempia näkymiä Kuun varhaiseen historiaan. Juonten perusteella nimittäin laskettiin, että Kuun on täytynyt laajentua. Tämä Kuun ensimmäisen miljardin vuoden aikana tapahtunut laajeneminen kasvatti Kuun halkaisijaa suunnilleen 1–10 km. Mikä mainiointa, tämä sopii hyvin yhteen jo 1970-luvulla tehtyjen laskelmien kanssa.

GRAILin ensimmäiset tulokset ovat siis erinomaisia, ja kunhan dataa ehditään analysoida tarkemmin etenkin lennon myöhäisemmältä jaksolta, jolloin GRAIL oli siirtynyt 55 km:n korkeudesta alemmalle noin 23 km:n radalle, tulee erittäin moni käsitys Kuun olemuksesta muuttumaan. Ebb ja Flow ovat nyt työnsä tehneet, ja poistuvat näyttämöltä komeasti. Toivotaan, että LRO:n LAMP-instrumentti saa törmäyksistä jotain irtikin, jolloin myös luotainten viimeinenkin matka auttaisi ymmärtämään Kuuta entistä paremmin. Kävi siinä miten hyvänsä, itse ainakin aion nostaa GRAILin maljan.