Australian megahuti

Luonnontieteellinen tutkimus on jännää. Monessa mielessä kuitenkin paljon jännempää on se, kuinka sitä markkinoidaan, ja kuinka näitä markkinoituja tuotteita sitten eri tahoilla uskotaan. Tähän liittyy tiiviisti käsite ”science by press release” (esim. Wikissä se kulkee kai alkuperäisellä nimellään ”science by press conference”), jolle ei sujuvaa suomennosta tiettävästi ole. Ideana on kuitenkin se, että tutkija tai tutkimuslaitos julkistaa lehdistötiedotteen asiasta, jota ei ole kunnianarvoisissa vertaisarvioiduissa tieteellisissä lehdissä julkaistu, tai pahimmillaan asiaa ei ole tuotu esille edes missään alan konferenssissa. Kyseessä on siis vain yhden tutkijan tai tutkimusryhmän mielipide. Lievempi versio tästä on tapaus, jossa tutkimus on julkaistu ihan korrektisti, mutta lehdistötiedote liioittelee ja osin vääristelee asiaa, ja tutkimuksen tekijä esittelee tutkimuksesta tulkinnat, joihin hän haluaa uskoa, vaikkeivat julkaisussa esitetyt todisteet niitä tukisikaan.

Tällaisissa tapauksissa ovat tiedetoimittajat hankalassa tilanteessa. Vaikka kuinka olisi laajalti sivistynyt toimittaja, on hänen kuitenkin mahdotonta olla jokaisen alan erikoisasiantuntija. Ehkä aina olisi kuitenkin paras muistaa Carl Saganin sanat alkuperäisessä Cosmos-sarjassa: poikkeukselliset väitteet vaativat tuekseen poikkeuksellisen vahvoja todisteita. Jos tuon olisi pitänyt mielessä, olisivat toimittajat moneltakin mokalta välttyneet. Tähän joukkoon kuuluu tuore väite siitä, että Australiasta olisi löytynyt kaksi jättimäistä törmäyskraatteria. No, ei ole löytynyt, vaikka mm. tiedeuutistoimisto Science Daily ja yleensä luotettava kotimainen Tiedetuubi sellaista erehtyivät väittämään, ja vaikka Australian National Universityn lehdistötiedotteessa viitataan Tectonophysics-lehdessä julkaistuun artikkeliin. Tiedetuubin luotettavan maineen kuitenkin osittain pelastaa heidän juttunsa alussa mainittu sana ”mahdollisesti”.

Lehdistötiedotteessa, ja huomattavasti lievemmässä muodossa tiedotteen pohjana olevassa artikkelissa Andrew Glikson kumppaneineen väittää, että keskisestä Australiasta olisi löydetty Warburton West Basin -niminen törmäyskraatterin jäänne. Alkuperäisestä kraatterista ei maanpinnalla näkyisi mitään, mutta poikkeamat painovoima- ja magneettikentissä sekä maankuoren seismisissä ominaisuuksissa kielisivät sen olemassaolosta. Mikroskooppiset deformaatiorakenteet alueelta kairatuista näytteistä löydetyistä kvartsirakenteista todistavat Gliksonin ryhmän mukaan, että kyseessä on kulunut ja peittynyt törmäyskraatteri. Yhdessä viereisen Warburton East Basinin kanssa Warburton West olisi ”maailman suurin”, 400-kilometrinen törmäysvyöhyke, joka olisi syntynyt kahden yhtä aikaa törmänneen yli kymmenkilometrisen astroidin iskusta. Ja höpö höpö. No, onhan niin tietysti voinut käydä, mutta ongelma on siinä, että se on puhtaasti uskon asia: Esitetyt todisteet sen paremmin Warburton Westistä kuin Eastistäkään eivät tällaista tulkintaa millään muotoa tue.

Lehdistötiedotteessa (ei niinkään itse artikkelissa, joka siis on väitteissään paljon maltillisempi) oleviin pöyristyttäviin väitteisiin voisi puuttua yksityiskohtaisestikin, mutta en nyt jaksa. Todettakoon tässä vain esimerkinomaisesti pari seikkaa. Yhdistetty painovoima- ja magneettinen mallinnus on oikein mainio menetelmä tutkia Maan kuorta ja sen syvempiä rakenteita. Ideana siinä on, että esimerkiksi mitattua painovoima- ja magneettista profiilia vastaavat käppyrät yritetään saada aikaiseksi tietokoneella sijoittamalla sopivalle syvyydelle sopivan muotoinen kappale, jolla on sopivat ominaisuudet. Jos vastaavuus löytyy, voidaan olettaa, että mikäli kappaleelle mallissa annetut ominaisuudet ovat realistiset, voi maankuoressa olla jokin hieman mallia muistuttava rakenne. Voi tietysti olla olemattakin, koska mallinnus ei koskaan anna yksiselitteistä vastausta, mutta hyviä työhypoteeseja se kuitenkin yleensä tarjoaa.

Mallinnuksessa mallin tietenkin pitäisi vastata havaintoja. Glikson ja kumppanit saivatkin itä–läntisen mallinsa suunnilleen pääpiirteissään vastaamaan havaintoja, mutta pohjois–eteläisen profiilin painovoimaosuus ei ole sinne päinkään. Havainnossa lähinnä miniminä näkyvä alue on mallissa keskellä suurta maksimia. Yliopistossa geofysiikan harjoitustyönä tällainen ei ikinä menisi läpi ainakaan ilman kunnollista selitysyritystä sille, miksi malli pettää näin järkyttävän pahasti. Glikson ja kumppanit sivuuttavat tämän ongelman suunnilleen olankohautuksella. No, geofysikaalinen mallinnus ei kuitenkaan missään tilanteessa todista törmäyskraattereiden olemassaolosta yhtikäs mitään, joten tämä ei ole Gliksonin kauppaaman törmäysidean suurin ongelma.

Warburton Westin painovoima-anomalia (ylinnä oleva musta käyrä), magneettinen anomalia (keskimmäinen musta käyrä), niitä vastaavat mallinnukset (värikkäät käyrät), sekä mallinnuksessa käytetyn kappaleen geometria (alinna olevat siniset nelikulmiot). Painovoimamallinnus ei vastaa alkuunkaan havaintoja, mutta se ei tunnu olevan minkäänlainen ongelma. Kuva: Elsevier / Tectonophysics / Glikson et al. 2015

Suurten törmäyskraattereiden syntyyn liittyy erottamattomana osana valtava shokkipaine, joka muuttaa kivien ja mineraalien rakennetta. Parhaiten tutkittu ilmentymä tästä shokkimetamorfoosina tunnetusta prosessista ovat tavallisen kvartsin ns. shokkilamellit (engl. planar deformation features, PDF). Niitä ei tiedetä syntyvän missään muussa luonnollisessa prosessissa, kuin kahden taivaankappaleen välisessä hyvin väkivaltaisessa törmäyksessä. Näin ollen ne ovat varma todiste törmäyskraatterin tai sen heittelekentän olemassaolosta, tai että ainakin PDF:iä sisältävä kvartsirae on korkean shokkipaineen kokenut.

Gliksonin porukan artikkelissa esitellään kvartsirakeiden lamellimaisia rakenteita lukuisten kuvien ja diagrammien avulla. Hivenen kiusallista kraatteri-idean kannalta on, että kuvissa esiintyy kenties yhtä mahdollista raetta lukuun ottamatta tektonisia deformaatiolamelleja, ei shokkilamelleja. Tai siis se olisi kiusallista, jos siitä jaksettaisiin välittää. Gliksonin ryhmä esittää, että shokkilamellit voisivat jollain toistaiseksi tuntemattomalla tektonisella prosessilla muuttua havaitunlaisiksi tektonisiksi lamelleiksi. Shokkilamellit kyllä ihan oikeasti muuttuvat tektonisten voimien vaikutuksesta, ja se on yksi kraatteritutkimuksen alue, josta tällä hetkellä ymmärretään hyvin vähän. Toistaiseksi tutkitut tapaukset kuitenkin sattuvat osoittamaan, ettei lopputulos näytä alkuunkaan tavallisilta tektonisilta lamelleilta.

Tektonisia deformaatiolamelleja Warburton Westin kvartsirakeissa. Nämä eivät vähääkään muistuta shokkilamelleja. Kuva: Elsevier / Tectonophysics / Glikson et al. 2015

Summa summarum: Jos todisteet osoittavat, että Warburton West on ihan tavallisten, joskin tarkemmin tuntemattomien Maan sisäsyntyisten voimien synnyttämä rakenne, voidaan lehdistötiedotteessa asia kertoa niin, että kyseessä onkin maailman suurin törmäyskraatteri. Eduskunnassa tällaista kutsutaan muunnelluksi totuudeksi. En tiedä, miksi sitä törmäyskraatteritutkimuksessa pitäisi kutsua. 

Lisäys 25.3.2015: Tarina saa yhä sensaatiomaisempia piirteitä. Helsingin Sanomat nimittäin kertoi tiedesivuillaan 25.3., että ”400 kilometriä leveä kraatteri on löytynyt maankuoresta Keski-Australiassa.” Tuo siis antaa ymmärtää, että kyseessä olisi yksi halkaisijaltaan 400 km oleva todistettu törmäyskraatteri. Uutisessa kyllä myöhemmin heitetään ilmaan ajatus kahdesta kymmenkilometrisestä asteroidista. Tuossa uutisessa, samoin kuin siis koko lehdistötiedotteessa ja sitä seuranneessa uutisoinnissa sivuutetaan se tosiseikka, että itse artikkelissakin todetaan, että kyseessä on vain työhypoteesi, ja että niin Warburton Basinin itäinen kuin läntinen osakin ovat vielä vahvistamattomia törmäyskraatterikandidaatteja (kursivointi minun): ”Resolution of the geometry of the deep crustal structure of theWarburton basins must await deep seismic reflection transects, pending which the Warburton basins are regarded as unconfirmed twin impact structures.” Saas nähdä millaisiin mittasuhteisiin tarina vielä paisuukaan.  

Ja toinen lisäys 25.3.: Nyt vasta huomasin, että olihan myös BBC tämän uutisoinut, tosin heillä toiminta oli yksityiskohtien suhteen hieman tarkempaa kuin Hesarilla.

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.