Hiipuuko myöhäinen pommitus?

Yksi Apollo-ohjelman keskeisimmistä tieteellisistä tuloksista on aiheuttanut pahemmanpuoleista päänvaivaa planeettatutkijoille suunnilleen vuodesta 1974 saakka. Tuolloin Caltechin nerokkaasti nimetyn Lunatic Asylumin tutkijat väittivät, että Kuuta ja samalla tietysti myös Maata kohtasi katastrofaalinen asteroidipommitus noin 3,9 miljardia vuotta (Ga) sitten.

Tämän ajatuksen mukaan useat Kuun suurimmista törmäysaltaista olisivat syntyneet Kuun geologian puitteissa hyvin lyhyen ajan, eli korkeintaan parin sadan miljoonan vuoden sisällä. Myöhemmin kaikkein äärimmäisimmissä malleissa aika puristetiin kymmenesosaan tuosta.

Näihin kohtalaisen hurjiin päätelmiin johti törmäyksissä radioaktiivisen kellonsa nollanneiden kuunäytteiden iänmääritys. Neljää miljardia vuotta vanhempia näytteitä ei löytynyt. Kaiken järjen mukaan planeettojen muodostumisesta jäljelle jääneitä hukkapaloja olisi kuitenkin pitänyt törmäilla Kuuhun reilut 4 Ga sitten vaikka kuinka paljon. Törmäysten olisi pitänyt jättää jälkensä näytteissä havaittavaan ikäjakaumaan.

Se oli Imbriumin vika

Idea suunnilleen 3,9 Ga sitten huipentuneesta lyhytkestoisesta törmäyspiikistä tunnetaan hieman eri vivahteilla joko pelkästään Kuun kataklysminä (terminal lunar cataclysm) tai koko sisempää aurinkokuntaa runnelleena rajuna myöhäisenä pommituksena (late heavy bombardment, LHB). Ajatus sai osakseen välittömästi rajua kritiikkiä. Arvostelijoiden mukaan kyseessä on vain harha ja tulkintavirhe, sillä havaitut kuunäytteiden iät olivat heidän mukaansa täysin sopusoinnussa hiljalleen hiipuvan asteroidipommituksen kanssa, eikä minkäänlaista myöhäistä piikkiä törmäysvuossa ollut olemassa.

Kriitikoiden toinen keskeinen argumentti liittyi Apollo-lentojen perusongelmaan: teknisen ja rahallisen pakon sekä NASAn johtoportaan riskien välttelyn sanelemina ne suuntautuivat melko kapealle vyöhykkeelle Kuun päiväntasaajan tuntumaan, ja tietenkin lähipuolelle. Kuten jokainen voi kiikarien avulla havaita, tämän alueen geologiaa hallitsee Imbriumin törmäysaltaan heittele, joka on uurtanut jälkensä lähes koko lähipuolelle. Kritiikin idea on siis, että liki kaikki Maahan saadut vanhempaa ainesta edustavat kuunäytteet ajoittaisivat ainoastaan Imbriumin altaan syntymisen noin 3,9 Ga sitten. Tuota ongelmaa voi verrata siihen, että koko maapallon geologia tunnettaisiin näytteiden muodossa vain Kongon ja Saharan väliseltä alueelta, ja Suuri Jumalainen Puskutraktori olisi levittänyt paksun kerroksen Saharan santaa koko alueen päälle.

Sateiden meren suurimmalta osin myöhemmin täyttämä Imbriumin törmäysallas levitti heittelettään lähes koko Kuun lähipuolelle, ja saattoi hyvinkin ”saastuttaa” kaikki Apollo-lentojen laskeutumispaikat. Altaan läpimitta on noin 1160 km ja useimmat ikäarviot pyörivät noin 3,9–3,8 miljardin vuoden paikkeilla. Topografinen kartta (siniset matalia, punaruskeat korkeimpia) kuvamosaiikin päällä. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

 

LHB:n nousu ja tuho?

Ideoita ja todisteita LHB:n puolesta ja sitä vastaan esitettiin seuraavien vuosikymmenien kuluessa intohimoisesti, mutta varmuutta asiasta ei saatu. 2000-luvun alussa LHB näytti kuitenkin pääsevän niskan päälle, koska myös satunnaisista paikoista Kuun pinnalta Maahan päätyneet kuumeteoriitit tuottivat noin 3,9 Ga:n ikiä. Varmemmaksi vakuudeksi sama 3,9 Ga:n ikäpiikki löytyi useista meteoriittiluokista, maineikas marsilainen ALH 84001 mukaan luettuna. LHB näytti pyyhkäisseen koko sisemmän aurinkokunnan läpi.

Samaan aikaan mallintajat saivat jättiläisplaneetat puljaamaan pitkin ja poikin aurinkokuntaa, synnyttäen siinä sivussa LHB:n. Astrobiologit ja muinaisen Maan tutkijat olivat hekin innoissaan, koska vanhin tuolloin tunnettu maapallon mantereinen kuori  oli iältään noin 3,9 Ga, ja pian sen jälkeen oli nähtävissä ensimmäiset suht vakuuttavat todisteet elämästä. Niin Maan kuori kuin elämäkin pääsivät kehittymään rauhassa, kun satakilometrisiä kivenmurkuloita ei vähän väliä putoillut niskaan. Palaset tuntuivat sopivan kauniisti yhteen.

Kaikki olisi ollut hyvin, jos tutkijat olisivat tässä vaiheessa ymmärtäneet lopettaa asioiden penkomisen. Sitä he eivät kuitenkaan jostain syystä tehneet. Niinpä kävi kuten kauniille hypoteeseille usein tuppaa käymään: ikävät datapisteet alkoivat harata vastaan. Kuunäytteistä löytyi yhä useampia kiusallisen vanhoja altaiden syntyaikoja, osa näistä vakuuttavampia kuin toiset.

Samalla myös mallintajien helmitaulut päivitettiin laskutikuiksi, joten jättiläisplaneetat eivät enää seilanneetkaan niin kuin aiemmin oletettiin. Kaiken tämän seurauksena muutama vuosi sitten muuan ansioitunut tutkija pääsi jo julistamaan kataklysmin kuolleeksi.

Merkuriuksen törmäysaltaat ja LHB

Viimeisin omiin silmiini osunut artikkeli LHB:stä on hyväksytty julkaistavaksi arvostamassani Journal of Geophysical Research: Planets -lehdessä. Berliiniläisvetoisessa tutkimuksessa Csilla Orgel kollegoineen tutki Merkuriuksen törmäysaltaita ja niiden merkitystä LHB:lle.
Aiemmissa Merkuriuksen törmäysaltaiden etsinnöissä ei vielä ollut käytössä kaikkia NASAn MESSENGER-luotaimen tuottamia aineistoja, joten Orgelin ryhmän tuloksia voi pitää ensimmäisenä kattavana Merkuriuksen törmäysaltaiden inventaariona. Niitä löytyikin 1,7 kertaa niin paljon kuin aiemmissa tutkimuksissa. Varmoja tai todennäköisiä vähintään kolmesataakilometrisiä[1] törmäysaltaita tunnetaan Merkuriuksesta nyt 80. Mahdolliset altaat huomioiden luku on 94.

Selkeästi monirenkaisia törmäysaltaita, jollaisista Kuun Orientale on paras esimerkki, ei uudessakaan kartoituksessa Merkuriuksen pinnalta löydetty. On mahdollista, että niitä ei syystä tai toisesta Merkuriuksessa koskaan syntynytkään, tai sitten Merkuriuksen aktiivisempi geologia on hävittänyt todisteet altaiden useammista renkaista.

Paitsi renkaat, monessa tapauksessa myös itse altaat ovat hävinneet. Altaita nimittäin löytyi vain puolet siitä, mitä mallien mukaan voisi olettaa syntyneen. Vanhimmat törmäysaltaat ovat siis kadonneet jäljettömiin. Nekin, jotka ovat vielä jäljellä, ovat hieman nuhjaantuneen ja pliisun oloisia.

Rembrandt on yksi Merkuriuksen nuorimpia törmäysaltaita. Sen läpimitta on noin 730 km. Uuden tutkimuksen mukaan sen ikä saattaa olla noin 3,65 miljardia vuotta. Topografinen kartta (siniset matalia, punaruskeat korkeimpia) kuvamosaiikin päällä. Kuva: NASA / Johns Hopkins APL / MESSENGER / USGS / QuickMap / T. Öhman.

LHB:n kannalta oleellisinta Orgelin ja kumppanien tutkimuksessa oli altaiden ikien aiempaa tarkempi määrittäminen. Planeettojen pintojen iät saadaan selville lähinnä kraatterilaskujen avulla. Periaatteessa kyseessä on yksinkertainen menetelmä: mitataan kraatterien koot ja lasketaan niiden määrä pinta-alayksikköä kohti. Mitä enemmän kraattereita, sitä vanhempi pinta. Käytännössä kuitenkin erilaisiin malleihin ja törmäysvuo-oletuksiin perustuvan iän saaminen on hankalaa hommaa. Myös itse laskentamenetelmissä tapahtuu koko ajan kehitystä esimerkiksi erilaisten virhelähteiden huomioimisen osalta. Tässä berliiniläisryhmä on maailman huippua.

Toisin kuin useasti aiemmin, uudessa tutkimuksessa ei löydetty Merkuriuksen törmäysaltaiden synnyttäjiksi kuin yksi törmäävien kappaleiden populaatio. Ei siis mitään suurten kappaleiden yhtäkkistä piikkiä 3,9 Ga sitten tai milloinkaan muulloinkaan, vaan ainoastaan yksi ja sama hiljalleen laantuva törmäävien kappaleiden vuo. Tämä sopii erinomaisesti yhteen Orgelin parin vuoden takaisen Kuun altaita käsitelleen samoja uusia menetelmiä käyttäneen tutkimuksen kanssa. Myöskään siinä ei löydetty todisteita kataklysmistä.
   

Kataklysmin ja LHB:n tulevaisuus?

Tällä hetkellä Kuun kataklysmi ja aurinkokunnan sisäosia kurittanut LHB ovat heikommassa hapessa kuin pitkiin aikoihin. Arkkua ei kuitenkaan vielä ole naulattu kiinni.
Kuun kataklysmin osalta ratkaisu voi olla jo näkyvissä. Kuusta varmasti saadaan uusia näytteitä useastakin paikasta kohtalaisen läheisessä tulevaisuudessa. Jos, ja rohkenen sanoa kun esimerkiksi South Pole – Aitkenin, Nectariksen ja Orientalen altaista saadaan törmäyssulakiviä Maahan ja niiden myötä altaiden syntyajat selville, on Kuun törmäyshistorian keskeisimmät vaiheet ajoitettu. Niiden myötä kataklysmi joko varmistuu tai katoaa historian hämyyn hyvänä ideana, joka kuitenkin osoittautui vääräksi.

Uusien kuunäytteiden myötä myös laajempi LHB joko vahvistuu tai on henkitoreissaan. Marsin törmäysaltaista saatavat näytteet ratkaisisivat tuon kysymyksen. Vaikka kallis ja teknisesti vaativa näytteenhakulento saataisiinkin aikaiseksi, Marsin monimuotoisemman geologian vuoksi sopivien näytteiden löytäminen ei ole niin ”yksinkertaista” kuin Kuussa. Ja vaikka altaiden ikämääritykset onkin ymmärretty keskeiseksi tieteelliseksi tavoitteeksi, eivät altaiden törmäyssulakivet kuitenkaan aivan ensimmäisten Maahan tuotavien Mars-näytteiden joukossa ole.

Niinpä LHB saattaa jatkaa sitkutteluaan, vaikka Kuun kataklysmi perinteisessä muodossaan kuolisikin pois. Joka tapauksessa niin näytteitä ajoittavilla isotooppigeologeilla, kraatterilaskijoilla kuin mallintajillakin riittää vielä rutkasti väiteltävää aurinkokuntamme kehityshistorian tiimoilta.

---

[1] 300 km:n valinta törmäysaltaan läpimitan alarajaksi on käytännössä täysin mielivaltainen. Se on peruja Kuun törmäysaltaiden ynnäilyistä. Erityisen hyvää perustetta sillekään valinnalle ei aikoinaan ollut. Kukaan ei kuitenkaan ole esittänyt törmäysaltaalle yleisesti hyväksyttyä määritelmää, joten vaikkei sille fysikaalisia perusteita oikein ole, se on ihan käypä nyrkkisääntö.

Tämä juttu ilmestyi myös Ursan Kraatterin reunalta -blogissani.

Summasen törmäyskraatteri, vielä kerran

Jo pari kertaa tänä kesänä olen saanut olla Saarijärvellä kertoilemassa Summasen törmäyskraatterin löytämisestä, alueen geologiasta, sekä Suomen ja maailman törmäyskraattereista hieman yleisemminkin. Ylihuomenna, eli keskiviikkona 17.7.2019 klo 13.00 on Saarijärven Kivikauden kylässä ainakin tällä tietoa tämän kesän viimeinen ilmaistapahtuma, jossa meikäläinen on Summasta esittelemässä. Tapahtuman alkuosa pidetään katon alla Kivikauden kylän ulkoilmakahvilassa, ja loppuosa suuren pirstekartiolohkareen ympärille kootun Summasesta kertovan näyttelyn äärellä. Homma kestää kokonaisuudessaan kolmisen varttia, riippuen vähän siitä meneekö esitys enemmän monologin vai jutustelun puolelle.

Näyttely ja pirstekartio eivät toki ole mihinkään katoamassa, joten niihin pääsee Kivikauden kylän pääsylipun (aikuiset 10 €, lapset 7 €) lunastamalla tutustumaan heinäkuussa joka päivä ja elokuussa tiistaista sunnuntaihin. Kylässä on monenmoista kiinnostavaa nähtävää ja tehtävää,  joten vaikka nyt ei kraatteriluennolle pääsisikään, kannattaa paikalle ehdottomasti tulla myöhemminkin ihan ajan kanssa.

Aika: keskiviikkona 17.7.2019 klo 13.00
Paikka: Kivikauden kylä, Kivikirveentie 10, Saarijärvi
Järjestäjä: Saarijärven museo / Kivikauden kylä / Saarijärven museon ystävät ry.
Tilaisuus on ilmainen ja kaikille törmäyskraattereista ja geologiasta kiinnostuneille avoin.

Ulkoilmanäyttely Summasen kraatterista Kivikauden kylässä

Saarijärven Summassaaressa sijaitseva Kivikauden kylä avattiin jo vuonna 1980. Se onkin Suomen vanhin ja laajin maamme esihistorian esittelyyn keskittynyt vierailukohde, ja se on nykyisin osa Saarijärven museota. Kivikauden kylä sijaitsee kauniilla paikalla harjun kupeella Summasjärven eli Summasen rannalla. Summasen keskellä puolestaan sijaitsee viimeisin Suomesta tunnistettu törmäyskraatteri, eli Summasen kraatteri.

Viime keväänä minulla oli ilo tehdä tekstit ja kuvasuunnittelut Summasen kraatteria esitteleviin tauluihin, jotka on nyt pystytetty Kivikauden kylään. Näyttelyn ja kuvien toteutuksesta vastasi Saarijärven museo, eli käytännössä Janne Timperi ja Kari Kotilainen. Paikalle tuotiin myös Lanneveden kyläaktiivien Pekka Rämäsen ja Heikki Takalan toimesta suuri lohkare, jossa on nähtävissä pirstekartiopintoja. Satu Hietala Geologian tutkimuskeskuksesta ja Jüri Plado Tarton yliopistosta antoivat ystävällisesti kuvia näyttelyn käyttöön.

Summasen kraatterista kertova Kivikauden kylän osa avataan virallisesti kulttuurikeskiviikkona 12.6.2019 klo 13.00. Olen tuolloin paikalla kertomassa Suomen ja maapallon törmäyskraattereista ja tietenkin erityisesti Summasesta. Samoilla kuvioilla olisi tarkoitus mennä myös keskiviikkona 17.7. Ainakin minun käsitykseni mukaan Kivikauden kylään on noiden tilaisuuksien yhteydessä vapaa pääsy.

Aika: ke 12.6. ja 17.7.2019 klo 13.00
Paikka: Kivikauden kylä, Kivikirveentie 10, Saarijärvi
Järjestäjä: Saarijärven museo 

Kivikauden kylä on avoinna 11.6.–1.9.2019 ti–su klo 11–18, heinäkuussa joka päivä. Se on suljettu juhannusaattona pe 21.6., mutta avoinna jälleen juhannuspäivänä la 22.6. ja normaalien aukioloaikojen mukaisesti su 23.6.

Kuun meret ja altaat vs. Helsinki ja Suomi

Kuun merien ja törmäysaltaiden suhde pitäisi olla hyvin helppo ymmärtää. Miljardeja vuosia sitten Kuuhun törmäili suuria asteroideja, jotka synnyttivät satojen kilometrien läpimittaisia ja myös erittäin syviä kuoppia.  Tällaisia suuria kuoppia kutsutaan törmäysaltaiksi. Sitten satojen miljoonien, osin miljardienkin vuosien aikana kuoppien keskiosat täyttyivät ohuella kerroksella laavaa. Näin syntyivät lukuisia törmäysaltaita etenkin Kuun lähipuolella suurelta osin peittävät meret. Sama periaate toimii muillakin planeetoilla: itse törmäysallas on huomattavasti vanhempi ja suurempi kuin sen syviä keskiosia täyttävä aines. Ajatus ei ole mitenkään uusi, vaan Kuun osalta se on ymmärretty jo viitisenkymmentä vuotta.

Katsellaanpa sitten EU:n kovaa ydintä, Suomea. Kotomaamme kallioperä saatiin suurissa puitteissaan valmiiksi hieman reilut puolitoista miljardia vuotta sitten, kun viimeisetkin Etelä-Suomen rapakivigraniitit syntyivät. Aivan eteläisen Suomen eteläreunalla sijaitsee kaupunki nimeltään Helsinki. Sitä peittää laajalti ohut kerros asfalttia ja betonia. Ikäero alla olevaan kallioperään Helsingin kohdalla on vajaat pari miljardia vuotta. Kuun merien tapaan Helsingin betonin ja asfaltin voi erottaa kiertoradalta otetuissa kuvissa.

Alla on kaksi kuvaa. Ensimmäisessä on Kuun nuorimman monirenkaisen törmäysaltaan, eli Orientalen altaan tietokoneella luotu perspektiivikuva, jonka päällä on esietty tietoa GRAIL-luotainten mittaamasta painovoiman ns. ilma-anomalian suuruudesta. Lähes samaa, mutta hieman tiukemmin rajattua kuvaa käytti suuresti arvostamani Tähdet ja Avaruus -lehti (T+A) viime viikolla verkkouutisessaan, jossa mainostettiin NASAn päivitettyä ja varsin näyttävää videopätkää eräistä erityisen kiinnostavista kohteista Kuussa. Yksi näistä oli törmäysaltaiden arkkityyppinä usein (ja ehkä osin virheellisestikin) pidetty Orientalen allas.

Toisessa kuvassa on satelliittikuva eteläisestä Suomesta. Kun tietää mitä etsii, voi kuvasta helposti erottaa pääkaupunkiseudun asfalttiviidakon. Tämän nuorimman kerrostuman lisäksi tottumattomampikin silmä erottaa mm. noin 10 000 vuoden takaiset Salpausselät ja vaikkapä Säkylän Pyhäjärven hautavajoaman, jonka ikää ei tarkasti tiedetä, mutta jonka sisältämä Satakunnan hiekkakivi on suunnilleen 1,4 miljardin vuoden ikäistä.

Orientalen törmäysaltaan painovoiman ilma-anomalia. Mare Orientale on kuvan keskellä sijaitsevan punaisella merkityn soikean alueen keskiosissa sijaitseva tummempana häämöttävä alue. Kuva: NASA Scientific Visualization Studio / Ernie Wright.

Eteläisen Suomen satelliittikuva. Helsinki erottuu vaaleampana alueena keskellä alimmassa kolmanneksessa. Helsingin lisäksi kuvassa näkyvät mm. viimeisimmän jäätiköitymisen loppuvaiheessa syntyneet Salpausselät ja hautavajoama, jossa sijaitsee Säkylän Pyhäjärvi ja 1,4 miljardia vuotta vanhaa hiekkakiveä. Muutoin kuvassa näkyvän alueen kallioperän ikä on noin 1,9–1,5 miljardia vuotta. Tämän kuvan ei pitäisi sanoa kuvaavan Helsinkiä, aivan samoin kuin ylemmän kuvan ei pitäisi sanoa kuvaavan Mare Orientalea. Kuva: NASA WorldWind Explorer / USGS Landsat.

Olisi täysin älytöntä erityisesti korostaa, että alempi kuva esittää Helsinkiä. Helsinki on kyllä kuvassa, ja sen pääpiirteissään pystyy siitä erottamaan. Helsinki ei kuitenkaan ole kuvassa millään muotoa pääosassa, vaikka suht keskellä kuvaa sijaitseekin. Kuvassa näkyy monivaiheisen geologisen toiminnan, biologian ja ihmistoiminnan vaikutusten yhteistulos.

Minusta olisi ihan yhtä järjetöntä korostaa, että ylemmässä kuvassa on Mare Orientale: sen erottaminen kuvasta on suht hankalaa, ja sen vaikutus kuvan pääasiaan, eli Orientalen altaan painovoimapoikkeamaan on hyvin vähäinen. Juuri niin kuitenkin T+A kuvatekstissään tekee: "Kuun Mare Orientale eli Itäinen meri väritettynä alueen paikallisten painovoimamittausten mukaan." Kuvateksti ei sinänsä ole virheellinen, mutta antaa asiasta täysin väärän käsityksen. Painovoimapoikkeaman aiheuttaa törmäysallas, ei heikosti näkyvä meri.

Orientale-kuvassa on ikivanhaa kraatteroittunutta ylänköä, jota verhoaa Orientalen altaan heittele. Heittelekerroksen muodostanut Orientalen törmäysallas syntyi noin 3,68 miljardia vuotta sitten, ja altaan keskiosa alkoi täyttyä basalttisella laavalla noin sata miljoonaa vuotta myöhemmin. Kuvassa heikosti erottuvat törmäysaltaan renkaiden välissä sijaitsevat pienemmät basalttisen laavan alueet, Lacus Veris ja Lacus Autumni, saivat viimeisen laavapeitteensä ehkäpä niinkin äskettäin kuin noin 1,66 miljardia vuotta sitten. Pelkästään basalttinen vulkanismi siis kesti Orientalen altaan alueella noin 1,9 miljardia vuotta. Näin ollen kuvassa näkyy hyvin pitkän ja monivaiheisen geologisen kehityksen tulos, aivan kuten eteläistä Suomeakin esittävän kuvan kohdalla.

Lipsahduksia sattuu kaikille, eikä kukaan edes lue kuvatekstejä, joten mitäpä sitä turhia murehtimaan ja nipottamaan, vai mitä? Ei se vaan valitettavasti ole ihan näin yksinkertaista. NASAn videossa, jota uutinen koski, ei puhuttu halaistua sanaa Mare Orientalesta, vaan koko ajan Orientalen altaasta. T+A:n toimituksen on siis itse aktiivisesti pitänyt muuttaa uutista, pelkkä kääntäminen ei ole riittänyt. Tämä kertoo paljon syvällisemmästä väärinymmärryksestä.

Ongelma ei ole tietenkään ole yksin T+A:n: joskus yritin parin sähköpostin voimin vääntää rautalankaa Bad Astronomer Phil Plaitille, mutta eipä vaan Kuun merien ja altaiden ero mennyt korteksiin. Niinpä hänen suositussa ja viihdyttävässä blogissaan (juttu oli varmaan vanhan Discover Magazinen blogin puolella) kai tänäkin päivänä puhutaan tuosta asiasta ihan puuta heinää. Vastaavia munauksia altaiden ja merien osalta on mediamaailma pullollaan.

1960-luvulla pistemäisinä näkyneet ja usein voimakasta radiosäteilyä lähettävät kvasaarit osoitettiin aktiivisiksi galaksiytimiksi, jotka sijaitsevat hyvin kaukana tunnetun universumin äärirajoilla. Suunnilleen samoihin aikoihin löydettiin yksi alkuräjähdysteorian peruspilareista, eli kolmen kelvinin taustasäteily. Kvasaarien punasiirtymän ei nykyisessä tiedemediassa kerrota johtuvan siitä, että sähkömagneettinen säteily joutuu pakenemaan kvasaarin syvästä gravitaatiokuopasta, vaan kyllä sen sanotaan ihan vain johtuvan maailmankaikkeuden laajenemisesta. Kolmen kelvinin taustasäteilyn ei edes kuvateksteissä kerrota aiheutuvan pulunpaskasta antennissa tai ikuisen maailmankaikkeuden etäisten galaksien valosta, vaan maailmankaikkeuden alkuräjähdyksestä. Mutta Kuun kehityksen perusteita ei mediassa ymmärretä alkuunkaan, jutuissa tehdään parin miljardin vuoden virheitä, ja niissä toistellaan käsityksiä, jotka on tiedetty virheellisiksi jo 50 vuotta sitten. Kuten taannoin sanoin Suomen kraatterit -blogin puolella, ei talous- tai urheilutoimituksilta tämmöisiä töppäyksiä katsottaisi läpi sormien. Ei pitäisi katsoa tiedetoimitustenkaan kohdalla.

Miten me planeettageologit ja kuuhullut olemme epäonnistuneet viestinnässämme niin pahasti, että edes fiksuja tiedetoimittajia ei ole saatu puolessa vuosisadassa ymmärtämään hyvin yksinkertaista Kuun törmäysaltaiden ja merien eroa? Samassa ajassa astrofyysikko- ja kosmologikollegamme ovat kuitenkin saaneet jokaisen vähänkään tähtitiedettä seuraavan toimittajan ja asiasta kiinnostuneen kansalaisen käsittämään huomattavasti vaikeammin ymmärrettävien kosmologisten kysymysten perusteet. Onko kyse vain siitä, että lähin naapurimme avaruudessa ei vaan kiinnostavuudessaan vedä vertoja käsityskykymme rajoja koettelevalle ja yleensä ne ylittävälle kosmologialle? Kun asia ei kiinnosta, ei faktoillakaan ole niin väliä.

Vai onko kyse kenties vain silkasta tietämättömyydestä? Esimerkiksi Suomessa ei planeettageologiaa ole enää vuosiin opetettu yliopistoissa, eikä alaa maailmallakaan järin laajalti harrasteta. Puhdas tietämättömyys ei siis ole ollenkaan mahdoton vaihtoehto. Ja jos aihe ei kiinnosta, ei kai (vapaiden) toimittajien voi olettaa esimerkiksi lukevan kirjaa alan perusteista ennen kuin kirjoittaa aiheesta. Pahuksen noloa tuollainen 50 vuotta ajastaan jäljessä seilaaminen kuitenkin on. Harmi vain, ettei tiedetoimituksissa edes ymmärretä asiaa sen vertaa, että oltaisiin noloja.

P.S. 23.4.2018: Vastuunsa tuntevana mediana T+A yritti korjata tuon välittömästi, kun asiasta heille mainittiin. Olisivatpa muutkin tiedotusvälineet yhtä hanakoita korjaamaan virheensä. Sääli vain, että ensimmäinen korjausyritys ei ollut juurikaan alkuperäistä onnistuneempi: "Kuun Mare Orientalen törmäysallas väritettynä..." Ja tämä siitä huolimatta, että tarjosin käytettäväksi suoraan oikean sanamuodon. Katsotaan, josko se vielä osuisi kohdalleen...
P.P.S. Kyllähän se oikeinkin lopulta menee kun aikansa potkii: "Kuun Orientalen törmäysallas väritettynä..."

Orientalen renkaiden synty

Kuun geologia on suurimmaksi osaksi törmäysaltaiden geologiaa. Niukasti Kuun etäpuolella sijaitseva Orientale on nuorin ja suurin monirenkainen allas. Sitä onkin tutkittu erittäin hartaasti vuodesta 1962 alkaen, jolloin Bill Hartmann ja Gerard Kuiper klassikkoartikkelissaan oivalsivat altaiden olevan huomattavasti monimutkaisempia olioita kuin "pelkkiä" suuria kraattereita. Orientale kiinnostaa edelleen, ja suunnilleen kaikki Kuun pinnanmuotoihin perustuvaa tutkimusta tuon jälkeen tehneet ovat jossain vaiheessa sotkeutuneet Orientaleen ainakin jollain tavalla.

Orientalen allas Lunar Reconnaissance Orbiterin
kuvaamana. Sisärenkaan rajaama Mare  Orientale
täyttää vain altaan keskiosan. Sen itäpuolella sisem-
män ja ulomman Rookin renkaan välissä näkyy
tummana Lacus Veris, ja uloimpana Cordilleran
renkaan sisäpuolella puolestaan on Lacus Autumni.
Cordilleran renkaan ja samalla koko törmäysaltaan
läpimitta on noin 930 km.
Kuva: NASA / GSFC / ASU / LRO WAC.

Lokakuun lopulla Science-lehdessä ilmestyi kansikuvan kera parikin artikkelia Orientalesta. Jutuista toinen ylitti Suomessakin uutiskynnyksen,^* mutta lyhyessä lehdistötiedotteeseen perustuvassa uutisessa ei tietenkään voi juuri mitään kertoa. Kyseessä oli kuitenkin minun mielestäni ihan kohtalaisen kiinnostava kokonaisuus, joten kerrottakoon asiasta nyt hivenen enemmän.

Uutisten taustalla on NASAn huikean menestyksekäs, neljä vuotta sitten toimintansa lopettanut GRAIL-luotainkaksikko, joka mittasi Kuun painovoimakenttää ennennäkemättömällä tarkkuudella. GRAILin aineistoa on ehditty hyödyntää vasta hyvin pintapuolisesti, ja nyt julkaistut artikkelit ovat ensimmäiset, joissa käsitellään GRAILin loppuvaiheiden tuloksia. Orientalen merkittävyyden vuoksi luotainpari ohjattiin viime vaiheissaan lentämään Orientalen itäosan yli vain kahden kilometrin korkeudelta, joten viimeiset painovoimamittaukset ovat jopa GRAILin mittakaavassa huikaisevan tarkkoja. Painovoimamallin erotuskyky on 3–5 km, mikä toisen taivaankappaleen painovoimakenttää tutkittaessa on äärimmäisen hyvä suoritus.

Artikkeleista ensimmäinen on GRAILin päätutkijan Maria Zuberin ja laajan kollegajoukon kirjoittama. Se on eräässä mielessä hyvin perinteinen Sciencen artikkeli: milloin hyvänsä jokin avaruusluotain tekee jotain uutta ja ihmeellistä, kuten GRAIL lennon loppuvaiheessakin teki, siitä kirjoitetaan artikkeli Scienceen. Tuollaiset artikkelit eivät oikeastaan koskaan sano juuri mitään, mutta niitä on kuitenkin myöhemmin pakko siteerata, koska ne ovat ensimmäisiä. Käyttökelpoisemmat artikkelit tulevat sitten myöhemmin muissa lehdissä. Tästä lähtökohtaisesta kritiikistä huolimatta Zuberin porukka on tehnyt aivan erinomaista työtä, ja GRAILin tulokset ovat monessa mielessä mullistavia.

Zuberin artikkelin oleellisin tieto on uusi arvio Orientalen kaivautumiskraatterin läpimitasta, noin 320–460 km. Tämä sijoittaa sen reunan sisemmän Rookin renkaan (ks. kuva yllä) ja Mare Orientalea rajaavan sisärenkaan (jota Zuber ja kumppanit kutsuvat nimellä "inner depression") väliin. Vuosikymmenten saatossa kaikkia Orientalen päärenkaista, eli sisärengasta (D=320 km), sisempää Rookin rengasta (D=480 km), ulompaa Rookin rengasta (D=620 km) ja Cordilleran rengasta (D=930 km), sekä melkeinpä mitä tahansa 100 km:a suurempaa lukemaa on esitetty Orientalen kaivautumiskraatterin halkaisijaksi. 

Kaivautumiskraatteri on se tilapäinen kraatteri, jonka tilavuus juuri ennen sen luhistumista on suurimmillaan. Sen merkitys on siinä, että sen koko varsinaisesti määrittelee kaiken, mitä kraatterille myöhemmissä kraatteroitumisprosessin vaiheissa tulee tapahtumaan. Niinpä sen koon tunteminen olisi hyvin oleellista pyrittäessä ymmärtämään kraatterien ja altaiden syntyä. Ongelma piilee siinä, että se on ohimenevä ja myös idealisoitu ilmiö, eikä siitä lopullisen kraatterin pinnalla havaittavaan muotoon jää mitään todistetta. Tarkat painovoimatutkimukset kuitenkin mahdollistavat aiempaa tarkemmat arviot sen koosta, sillä painovoimakenttään se jättää jälkensä. Helppoa sen määrittäminen ei siltikään ole, mistä kielii myös Zuberin ja kumppanien arvion varsin suuri epävarmuus. Kokoarvioiden joukossa Zuberin ryhmän arvio menee pienehköön päähän, ja on esimerkiksi pienempi kuin kollegani Amanda Nahmin kanssa muutama vuosi sitten tehdyssä artikkelissa järkeilemäni 500–550 km (Rookin renkaiden välissä). Varmaa on, että vaikka 320–460 km on nyt ehkäpä varmimmalla pohjalla oleva kokoarvio, se ei tule olemaan viimeinen. Kun GRAIL-tutkimusryhmän ulkopuolisetkin tahot pääsevät nyt käsiksi kaikkein tarkimpaan painovoima-aineistoon, tulemme varmasti näkemään runsaasti mielenkiintoisia uusia kurkistuksia Kuun pinnanalaiseen maailmaan.

Jälkimmäinen Sciencen artikkeli onkin sitten paljon kiinnostavampi. Siinä Brandon Johnson kollegoineen yrittää GRAILin antamien pohjatietojen varassa simuloida Orientalen tärkeimpien renkaiden (Rookin renkaat ja Cordillera) syntyä. Tunnustan suoraan, että simulointi on lähtökohtaisesti itselleni hieman ongelmallinen ala, eikä vain kraatteritutkimuksessa. Valitettavan paljon nimittäin näkee simulaatioihin perustuvia tutkimuksia, joissa todellisen geologian tai ylipäätään havaintojen asettamat reunaehdot sivuutetaan täysin. Osa tämän uudenkaan artikkelin kirjoittajista, ykköskirjoittaja professori Johnson ja akateemikko Jay Melosh mukaan lukien, ei ole sitä syntiä aiemmin onnistunut välttämään. Tällä kertaa hommassa kuitenkin tuntuu enimmäkseen pysyneen järki mukana. 

Sciencen kanteen päässyt kaunis näkymä Orientalen törmäysaltaaseen. Kuvassa on yhdistetty NASAn Lunar Reconnaissance Orbiterin laserkorkeusmittarin ja JAXAn SELENE / Kaguyan stereokuva-aineistoihin perustuva digitaalinen korkeusmalli GRAILin värikoodattuun painovoiman ilma-anomaliaan. Punaiset alueet ovat positiivisia painovoimapoikkeamia, eli niillä on massaa keskimääräistä enemmän. Kuva: Ernie Wright / GSFC / NASA Scientific Visualization Studio.

Johnsonin ja kumppaneiden parhaassa simulaatiossa, jossa 64 km:n läpimittainen duniittiasteroidi törmää nopeudella 15 km/s 52 km paksuun kuoreen, kaivautumiskraatterin läpimitaksi saatiin noin 390 km. Zuberin asettamien rajojen sisällä siis pysyttiin. Simulaatio myös tuottaa kolme keskeisintä rengasta oikeille paikoilleen. Simulaation ennustamat ulompien renkaiden siirrokset läpäisevät koko kuorikerroksen yltäen Kuun vaippaan saakka. Ne ovat loivempia (50°–55°) kuin mitä topografiaan pohjautuvalla siirrosmallinnuksella yleensä arvioitiin, mutta lasketut siirtymät ovat näissä täysin erilaisissa lähestymistavoissa samaa muutaman kilometrin luokkaa, mikä tietenkin lisää luottamusta tulokseen tuntuvasti.  

Yksi omasta mielestäni kiinnostavimmista johtopäätöksistä on Johnsonin artikkelissa lähes piilotettu yhteen lyhyeen kappaleeseen. Osin tämä varmasti johtuu artikkelin kirjoittajajoukostakin, johon mahtuu ainakin kahden allaskoulukunnan edustajia. Johnsonin simulaatiossa sisempi Rookin rengas on romahtanut keskuskohouma, kuten sen olla pitääkin. Kuten jo edellä viittasin, ulompi Rookin rengas ja Cordilleran rengas sen sijaan ovat normaalisiirrosten synnyttämiä. Siirrokset syntyivät kaivautumiskraatterin romahtamisen aiheuttamana vaippa-aineksen virratessa kohti altaan keskustaa. Samalla vaippa veti mukanaan kuorikerrosta. Tämä johti kuoren venytykseen, ja sen myötä normaalisiirrosten syntyyn. Tämä syntymalli on täysin ns. rengastektonisen teorian mukainen. Itseäni tämä miellyttää, sillä olen aina pitänyt rengastektonista teoriaa selvästi eleganteimpana allasmallina, ja sillä on sekin pieni etu puolellaan, että se sopii yhteen havaintojen kanssa. Eräät muut syntymallit ovat maineikkaasta esittäjästään huolimatta vähintäänkin omituisia.

Ongelmattomana Johnsonin uutta simulaatiotutkimusta ei sen kiistattomista ansioista huolimatta tietenkään voida pitää. Pahin puute on, että simulaatio on laskennallisten pakotteiden sanelemana kaksiulotteinen. Kaksiulotteiset simulaatiot hyvin todennäköisesti yliarvioivat keskuskohouman koon, ja koska sisempi Rookin rengas syntyy keskuskohouman romahtamisesta, voisi näin simulaatiomaallikkona olettaa realistisemman kolmiulotteisen simulaation tuottavan huomattavasti pienemmän renkaan. Sikäli tulosten ja todellisuuden vastaavuudelta putoaisi pohja pois.

Simulaation kaksiulotteisuus myös automaattisesti tarkoittaa sitä, että törmäyksen oletetaan olleen pystysuora, vaikka luonnossa pystysuoria törmäyksiä ei ole, ja todennäköisen törmäyskulma on 45°. Törmäyksen vinous aiheuttaa runsaasti erittäin merkittäviä muutoksia kraatteroitumisprosessiin, ja pystysuoraan törmäykseen nähden 45°:n törmäyksen synnyttämän kaivautumiskraatterin tilavuus on vain kolme neljäsosaa. Jo lähtökohtaisesti siis tiedetään, että simulaatio ei vastaa todellista Orientalen altaan synnyttänyttä törmäystä.

Toinen ongelmakohta ovat simulaatioiden ytimessä vaikuttavat materiaalien tilanyhtälöt. Tilanyhtälöt ovat joukko fysikaalisia yhtälöitä, jotka kuvaavat aineen ominaisuuksia eri olosuhteissa. Kraatteroitumisprosessin äärimmäisissä olosuhteissa kiviaineksen tilanyhtälöt tunnetaan erittäin heikosti. Lisäksi artikkelissa käytetään Kuun kuoren kuvaamisessa graniitin tilanyhtälöä, sillä todellisuutta vastaavalle anortosiitille tilanyhtälöitä ei käytännössä tunneta juuri lainkaan. Saman ryhmän aiemmat tutkimukset ovat antaneet viitteitä, joiden mukaan altaiden kokoluokassa kuoren tilanyhtälöllä ei olisi mainittavaa merkitystä, mutta täyttä varmuutta tästä ei ole. Ylipäätään tilanyhtälöiden heikko tuntemus on yksi kraatterimallinnuksen suurista ongelmakohdista, joista tosin simulaatiotutkimusten lehdistötiedotteissa ymmärrettävistä syistä ollaan hiljakseen.

Yksi asia, josta niin Zuber kuin Johnsonkin artikkeleissaan vaikenevat täysin, on hyvinkin oleellinen, jos Orientalea käytetään kaikkien altaiden arkkityyppinä, kuten hyvin usein tehdään. Paul Spudis puhui asiasta kirjassaan jo yli kaksikymmentä vuotta sitten. Orientale on nimittäin nuorin Kuun törmäysaltaista, ja nuori verrattuna myös muiden planeettojen altaisiin. Sen synnyttänyt törmäys tapahtui verrattain myöhään, jolloin Kuun lämpövuo oli jo huomattavasti alhaisempi ja kuori paksumpi kuin useimpien muiden altaiden syntyessä. Kuoren paksuus ja lämpötila ovat hyvin merkittäviä muuttujia altaiden synnyssä ja kehityksessä, ja Orientalen kohdalle ne siis eivät olleet samat tai välttämättä kovinkaan vertailukelpoiset muiden altaiden kanssa. Niinpä Orientalen altaan rakenteen tai simuloidun syntymekanismin ei suoraan voi olettaa kertovan, miten muut altaat syntyivät tai millaisilta ne nuoruudessaan näyttivät. Tämä kannattaa pitää mielessä tuleviakin Orientale-tutkimuksia lukiessa. Niitä odotellessa kannattaa kuitenkin lukaista niin Zuberin kuin Johnsoninkin artikkelit, sillä ne toimivat hyvänä johdantona erittäin laajaan Orientale-kirjallisuuteen perehdyttäessä.
--
^{*Kyllä, T+A:n uutisen aloitus "Kuun valoisan puolen laidalla" ärsytti todella pahasti, ja yritin saada toimittaja Riikosen korjaamaan tuon valheellisen väittämän, siinä kuitenkaan onnistumatta. Tuo kertonee ongelman laajuudesta. Miten voisi edes toivoa, että Kuun valaistusolosuhteet olisivat millään lailla suuren yleisön tiedossa, kun asia ei Pohjoismaiden suurimman tähtitiedelehden verkkouutisten toimituksessakaan missään vaiheessa iske kenenkään silmään? Työmaata tälläkin saralla selvästi riittää...}

Kraatterijärven kätketyt mahdollisuudet

Lappajärvellä, tarkemmin sanottuna Aquarius Innissä (Nykäläntie 137), on torstaina 7.4.2016 klo 18.00 alkaen kaikille avoin Kraatterijärvessä on vetovoimaa -tilaisuus. Minun olisi tarkoitus puhua siellä Lappajärvestä paitsi kraatterina, myös geoturismin kohteena otsikolla "Kraatterijärven kätketyt mahdollisuudet". Kuuhun esitelmä ei järin tiiviisti liity, mitä nyt yleisen kraatteroitumisen kannalta. Yhden tai kaksi kuvaa Kuuhun liittyen lupaan siellä kuitenkin näyttää. Asian taustoitusta on ehkä huomenna hieman tarjolla Suomen Kraatterit -blogin puolella.

P.S. 9.4.2016. Petin lupaukseni, ja viime hetkillä jätin pois molemmat kuvat Kuusta, mutta ehkäpä ilmankin pärjättiin. Kiitokset innokkaalle ja runsaslukuiselle yleisölle, sekä Järviseutu-Seuralle ja Hannu Nevalalle kutsusta! Mukavaa oli!
 

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.

B. Ray Hawke

Kuututkimus menetti yhden jättiläisistään B. Ray Hawken lauantaisen (24.1.2015) ennenaikaisen poismenon myötä. Hawke oli paitsi Kuun tutkijana arvostettu, myös erittäin pidetty kollegojensa keskuudessa, mikä tietenkin meriittinä on näistä se merkittävämpi. Tuotteliaan ja pitkän uran tehneen Hawken erikoisalaa olivat Kuun pintaosien koostumusta selvittävä spektroskopia, vulkanismi monissa eri muodoissaan (mukaan lukien laavatunnelien käyttö kuuasemina), ja törmäyskraatterit.

En koskaan kasvotusten tavannut B. Ray Hawkea, vaikka tilaisuuksia tarjoutui. Varsinaista asiaa minulla kun ei hänelle koskaan ollut. Tämä siitäkin huolimatta, että itsekin kulahtaneisiin farkkutakkeihin mieltyneenä arvostin suuresti Hawken klassisen epämuodikasta tapaa pukeutua aina siniseen farkkutakkiin. Tutkimme myös osittain samoja asioita, vaikkakin enimmäkseen noin kolmenkymmenenviiden vuoden aikaerolla. Päädyimme myös molemmat kirjoittajiksi yhteen tällä hetkellä esitarkastuksessa olevaan artikkelikäsikirjoitukseen. Hawke ei valitettavasti tuota, eikä monta muutakaan projektia joissa oli osallisena, ehtinyt koskaan nähdä valmiina.

Itselleni Hawken laajasta tuotannosta tärkein artikkeli oli hänen yhdessä toisen kuututkimuksen merkkimiehen, Jim Headin kanssa vuonna 1977 ”Sinisessä raamatussa” julkaisema ”Impact Melt on Lunar Crater Rims”, jossa Hawke ja Head tutkivat törmäyssulan esiintymistä Kuun kraattereiden reunoilla, ja tähän vaikuttavia tekijöitä. Se oli silloin – ja on edelleen – kattavin aiheesta tehty tutkimus, he kun kävivät läpi 55 kraatteria, läpimitoiltaan neljästä kolmeensataan kilometriin. Vaikka silloinen Kuusta saatavilla ollut korkeusaineisto ei ollut kovin kummoista nykyiseen laser- ja stereokuva-aineistoon verrattuna, Hawke ja Head pystyivät osoittamaan ennen törmäystä alueella vallinneiden pinnanmuotojen olevan törmäyskulman ohella tärkein tekijä sulan jakautumisessa kraatterin reunoille ja niiden ulkopuolelle.

Muutama vuosi sitten vietin aikani perehtyen Kuun kraattereista etenkin Kepleriin, joka tunnetaan yhdestä lähipuolen komeimmista sädejärjestelmistä. Tarkoitukseni oli selvittää Kepleristä suunnilleen kaikki, mitä siitä kohtuullisessa ajassa oli kaukokartoitusmenetelmin selvitettävissä. Eritoten tutkittavana oli törmäyssulan ominaisuudet ja jakautuma sekä se, mitä tämä voi kertoa kraatteroitumisprosessista. Lisäksi tutkin Kepleriä mahdollisena tulevien kuulentojen kohteena – Kepleriä kun oli ehdotettu kohteeksi jo Apollo-lentojen aikoihin. Hawke ja Head eivät Kepleriä olleet tutkimuksiinsa mukaan ottaneet, ja muutenkin pääsin huseeraamaan varsin neitseellisellä kuuperällä.

Hawken ja Headin juttuun toki viittasin artikkeleissamme, sulan jakautumista kraatterien ulkopuolella kun ei kovin moni muu ole tutkinut. Mare-tasangolla sijaitsevassa Keplerissä topografia ei näyttele merkittävää osaa sulan jakautumisessa, ja suurimmat luotainkuvissa näkyvät törmäyssulalampareet olivat aivan ”oikeassa” paikassa törmäyskulmaan ja -suuntaan nähden, eli Keplerin pohjois- ja luoteispuolilla. Topografian ja törmäyskulman tiesin ja muistin aiemmilta lukukerroilta Hawken ja Headin tutkimuksen tärkeimmiksi johtopäätöksiksi, joten siltä osin homma oli selvä, eikä heidän artikkeliaan tullut enää sillä hetkellä kaikilta yksityiskohdiltaan kovin tarkkaan luettua. Olisi pitänyt.

Keplerissä minua pitkään vaivasi täysin ”väärällä” puolella kraatteria sijainnut epämääräinen, käytännössä vain kapeakaistaisessa spektrometrisessä aineistossa näkynyt törmäyssularoiske, jonka läheinen kollegani ja Hawken entinen oppilas George Kramer sai näkyviin Intian Chandrayaan-1 -luotaimen Moon Mineralogy Mapper -spektrometrin mittausaineistosta. Lunar and Planetary Science Conferencessa keväällä 2012 esittelimme ensimmäisiä tuloksia tästä työn spektroskooppisesta osuudesta, ja ehdotimme varsin hankalia hypoteeseja tämän roiskeen alkuperästä. Parempiakaan emme silloisen pomoni David Kringin kanssa keksineet.

Lopulta tästä työn spektrometrisestäkin puolestakin saatiin artikkelikäsikirjoitus valmiiksi, ja hankalat hypoteesit oli syystä jos toisestakin käytännössä mahdottomina hylätty. Järkevimmäksi vaihtoehdoksi muodostui mahdollisuus, jonka mukaan roiske syntyi varsin myöhään kraatterin vastapuolen seinämien sortuessa ja tämän sortuman pruutatessa vielä jähmettymätöntä törmäyssulaa vastapäiselle kraatterin reunanharjalle ja sen ylikin. Kuun alhaisessa painovoimassa tämä tuntui täysin mahdolliselta tapahtumaketjulta. Itse en kuitenkaan olisi ollut valmis panemaan päätäni tästä pantiksi, sillä en muistanut kenenkään koskaan ehdottaneen tällaista minkään muun kraatterin kohdalla. Kraatterien pohjilla ja sisäreunoilla tällaista kyllä tapahtui, mutta siitä ei minulla tai kollegoillani ollut täyttä varmuutta, riittäisikö seinämien sortumisessa potkua ampua sulaa vastapäisen reunan yli.

Moon Mineralogy Mapper -spektrometrin mittausaineistosta tehty monikanavakuva Kepleristä. Törmäyssulakivet näkyvät vihreinä. Kraatterin kaakkoisreunalla näkyvä sularoiske on "väärällä" puolella, koska muut todisteet kertovat törmänneen kappaleen tulleen suunnilleen kaakon suunnalta. Todennäköisin syy sulan päätymiseen kaakkoisreunalle on kraatterin pohjois- ja luoteisreunojen sortuminen kraatterin muokkautumisen loppuvaiheessa. Idean esitti jo B. Ray Hawke yhdessä Jim Headin kanssa vuonna 1977. Kuva: Öhman et al. 2014.

Artikkelin esitarkastusvaiheessa kävi sikäli tuuri, että toinen tuntemattomista tarkastajista oli tosiaankin asiaan perehtynyt tutkija. Usein tällaista onnenpotkua ei osu kohdalla, mitättömän pienestä tutkimusalasta kun on kyse. Tarkastaja ei tyrmännyt roiskehypoteesia, vaan sanoi, että eivätkös jo Hawke ja Head ehdotelleet jotain saman tapaista. Kaivoin Sinisen raamatun esiin, ja sitten nolotti. Siellähän se sanottiin, peräti artikkelin tiivistelmässä, jota ei tietenkään järin tarkkaan ollut tullut luettua sitten monia vuosia aiemmin tapahtuneen ensimmäisen lukukerran, koska ”kyllähän minä tämän artikkelin sisällön tunnen”. Olin täysin unohtanut asian.

Kiitokset siis sille tuntemattomalle esitarkastajalle, joka paitsi esti minua töpeksimästä viittauksissani ja antoi näin aivan oikein kunnian roiskeideasta Hawkelle ja Headille, myös muistutuksellaan antoi uskoa siihen, että jos kerran niin kova tekijämies kuin B. Ray Hawke sanoo, että sortumien roiskima törmäyssula voi lentää kraatterien reunojen yli, niin ehkäpä minäkin voin hyvillä mielin tarjota sitä Keplerin kummallisuuksien selitykseksi. Ja kiitokset etenkin B. Ray Hawkelle pioneerityöstä niin törmäyskraatterien sulan jakautumisen, kuin monen muunkin Kuuta koskevan kiehtovan kysymyksen selvittämisessä. Jälki, jonka hän jätti kuututkimukseen, on valtava. Kevyet mullat!

Lisäys 29.1.2015: Paul Spudis kirjoitti erinomaisen muistokirjoituksen ystävästään B. Ray Hawkesta. Se löytyy täältä.

NEO-tietoa pelottelun sijaan

Maapallon lähiavaruudessa pörrää jos jonkinlaista murkulaa. Aika ajoin vähän isommatkin murkulat väistämättä törmäävät Maahan (jos ne väistäisivät, ne eivät törmäisi…). Näistä kappaleista asteroidit muodostavat 99%. Komeetat ovat kuitenkin suuremman keskimääräisen ratanopeutensa, samoin kuin satunnaisempien ja hankalammin määritettävien ratojensa vuoksi monessa mielessä kiusallisempia kappaleita tosielämän törmäyksentorjujien kannalta. NASAn lähiavaruuden kappaleiden (Near-Earth Objects eli NEOt) ohjelman johtaja Donald K. Yeomans kertoo tuoreehkossa kirjassaan Lähiasteroidit ja komeetat näistä kappaleista ja niiden etsimis- ja torjuntamenetelmistä tiiviisti, asiantuntevasti, ja kiinnostavasti. Eikä onneksi maalaile turhia piruja seinille, mitä törmäysuhkaan tulee. Sekin kirjasta käy selville, mitä erilaisilla ”lähiavaruuden kappaleilla” oikeastaan milloinkin tarkoitetaan. Niistä kertoessaan Yeomansilla painopiste on asteroideissa, mikä tietenkin niiden yleisyyden huomioiden onkin järkevää. Vähän enemmän olisin kuitenkin mielelläni lukenut myös komeetoista.

Etenkin englanniksi löytyy runsaasti kirjallisuutta, jonka perimmäinen tarkoitus on vain rahastaa ihmisten ikiaikaisilla peloilla tappajakomeetoista. Yeomans ei siis tähän halpaan kikkaan sorru, vaan keskittyy asiaan. Kirjansa kymmenessä luvussa hän käy läpi Aurinkokunnan synnyn, asteroidien ja komeettojen alkuperän, ominaisuudet ja radat, etsintäohjelmat ja -menetelmät, törmäysprosessin perusteet, sekä erilaiset mahdolliset torjuntavaihtoehdot hitaista gravitaatiotraktoreista ydinpommeihin, joita tullaan tarvitsemaan, kun jonkin suuremman kappaleen lopulta huomataan olevan törmäyskurssilla Maan kanssa.

On erittäin mukava lukea tekstiä, jonka kirjoittaja todella tuntee asiansa, ja osaa sen myös esittää. Teksti on kautta kirjan sujuvaa ja helppolukuista, mistä tietysti iso kiitos menee alati mainiolle suomentaja Markus Hotakaiselle. Pieni miinus Hotakaiselle tosin tulee esimerkiksi savupanosta tarkoittavan sanan ”heite” käyttämisestä tulivuoresta tai törmäyskraatterista ulos lentävän ”heitteleen” sijaan, mutta ei lukunautinto tuohon kaadu. 

Kuten Ursan kirjoissa yleensäkään, ei tekstissä turhia painovirheitä ole, eikä Yeomans sorru ilmeisiin asiavirheisiin, joten turhautumista tai ylimääräistä ärsytystä ei lukiessa päässyt missään vaiheessa syntymään. Kirjan hakemistotkin ovat varsin mainiot. Lyhyytensä vuoksi Lähiasteroidit ja komeetat jää toki hivenen pintapuoliseksi johdannoksi, mutta toisaalta sellaiseksi se on tarkoitettukin, ja antaa erittäin hyvän pohjan perehtyä aiheeseen tarkemmin. Lähdeluettelo tosin oli hieman heppoinen. Joistakin pienistä puutteistaan huolimatta Lähiasteroidit ja komeetat on kuitenkin erittäin tervetullut teos minimaalisille suomalaisille tietokirjamarkkinoille. Pehmytkantisena kirja on Ursan jäsenhintaan hankittuna suomalaiseksi tietokirjaksi kohtuullisen edullinenkin.


Donald K. Yeomans: Lähiasteroidit ja komeetat – Kuinka ne löydetään ennen kuin ne löytävät meidät. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa ry., 2013, 173 s. Englanninkielinen alkuteos Near-Earth Objects – Finding Them Before They Find Us. Suomentanut Markus Hotakainen.

Arvio: