Miksi ukolla on naama? Ja onko sillä väliä?

Kuu-ukko lienee useimmille tuttu. Mutta miksi ukolla ylipäätään on naama? Lyhyt selitys tietenkin on, että naaman ovat synnyttäneet nuorilla mare-basalteilla täyttyneet vanhat törmäysaltaat. Mutta onhan Kuun etäpuolellakin törmäysaltaita, joten miksi ne eivät ole täyttyneet? Tälle on tarjottu monenlaisia selityksiä, kuten etäpuolen paksumpaa kuorta, heikompaa Maan vetovoiman vaikutusta, ja vähäisempää lämmöntuottoa. Hyvää, yleisesti hyväksyttyä teoriaa ei ole kuitenkaan saatu aikaiseksi, ja Kuun puoliskojen erilaisuuden selvittämisessä on ollut runsaasti ”Muna vai vesinokkaeläin?” -tyyppisiä ongelmia. Viime vuoden lopulla Sciencessa julkaistun ja Suomenkin uutiskynnyksen ylittäneen tutkimuksen ansiosta Kuu-ukon naamalle on nyt löydetty kohtalaisen uskottava uusvanha selitysmalli, vaikka lopullinen vastaus perimmäiseen kysymykseen Kuun pallonpuoliskojen erilaisuudesta onkin edelleen hämärän peitossa, tai 42.

Kuu-ukko Rovaniemen Korkalovaarassa 14.1.2014.
Canon Ixus 70 digipokkari ja kevyt Photoshoppaus.
Kuva: T. Öhman

Kraatteroitumisprosessissa törmäysenergian jälkeen merkittävin tekijä lopputuloksen kannalta on kohdemateriaali ja sen ominaisuudet. Pikkukaupunkilaisjärkikin sanoo, että paksuun, kovaan ja kylmään kiveen on paljon hankalampi tehdä iso monttu kuin ohueen, pehmeään ja lämpimään. Vastaus Kuu-ukon kasvonpiirteisiin piileekin siis Kuun lähi- ja etäpuolien erilaisissa kuoren ja ylävaipan ominaisuuksissa.

Pariisilaisvetoisen, tietokonemallinnuksiin ja GRAIL-luotaimen tuloksiin Kuun kuoren paksuudesta perustuvan Katarina Miljkovićin ja kumppaneiden tutkimuksen mukaan Kuun lähipuolen altaat ovat läpimitaltaan jopa kaksi kertaan niin suuria kuin vastaavan kokoisten törmäävien kappaleiden etäpuolelle synnyttämät altaat. Syynä tähän on eritoten lähipuolen suurempi lämmöntuotanto, ja osin myös lähipuolen ohuempi kuori. Lämpimään ja pehmeään lähipuolen kuoreen syntyvässä altaassa lämmin ylävaippa nousee altaan ns. muokkautumisvaiheessa huomattavasti laajemmalla alueella kuin etäpuolen kylmän ja kovan kuoren tapauksessa. Tämä estää ympäröivää kuorta romahtamasta takaisin kraatteriin, jolloin lopputuloksena on hyvin laaja-alainen kuoren ohentuma ja sen myötä suurempi törmäysallas. Ja vaikka Miljković ja kumppanit eivät Kuu-ukon naamaan suoraa kantaa ottaneetkaan, voidaan noista lähipuolen suurista ohuen kuoren alueista helposti johtaa se päätelmä, että tällaiset alueet täyttyvät myöhemmin helposti basalteilla, vallankin kun ne vielä sijaitsevat alueella, jolla vulkanismia on suuremmasta lämmöntuotosta johtuen enemmän.

Vasemmalla Kuun lähi- ja oikealla etäpuolen kuoren paksuus. Mustat ympyröt kuvaavat läpimitaltaan yli 200 km:n suuruisia ohuen kuoren alueita, jotka tulkittiin törmäysaltaiksi. Kuten kuvasta hyvin käy ilmi, ovat ohentuneen kuoren alueet lähipuolella huomattavasti suurempia kuin etäpuolella. Kuva: Miljković et al. (2013) / Science

Kraatterimallinnus on valitettavan usein silkkaa humpuukia, mutta Miljkovićin ja melkoisen all-star -joukon artikkelilla on se etu puolellaan, että se perustuu havaintoihin (mikä ei ole ollenkaan itsestäänselvyys, kun mallinnuksesta puhutaan). Tietenkin on muistettava, että GRAILin tulokset ovat geofysikaalista tulkintaa, ja kuten yleisesti tunnettu ja geofyysikkojen itsensäkin myöntämä tosiasia on, geofyysikolta saa aina tarvittaessa vastaukseksi minkä numeron vain haluaa.^* Miljkovićin ryhmän tulokset ovat kuitenkin uskottavia ja käyvät järkeen, joten uskotaan tähän teoriaan ainakin toistaiseksi.

Jutun asiasisällössä ei siis sinänsä ole moittimista, mutta lievää parranpärinää aiheuttaa käytetty terminologia. Törmäysaltaille ei ole olemassa yleisesti hyväksyttyä määritelmää, ja määrittely onkin aina allasjuttuja lukiessa syytä tarkistaa. Tässä tapauksessa altaiksi laskettiin halkaisijaltaan yli 200 km:n läpimittaiset GRAIL-aineiston perusteella hyvin ohuen kuoren alueiksi tulkitut rakenteet. Mitään perinteistä altaan määritelmäähän tämä ei vastaa, ja voi kysyä, onko esimerkiksi Sinus Aestuumin kohdalle piirretyn pylpyrän kohdalla todellakin ”törmäysallas”. Eihän tähän kenenkään maailma kaadu, mutta turhan hankalaksi tällainen luova sanojen käyttö elämän tekee. Esimerkiksi kraatteroituneiden kuorten paksuuksia ja allaskandidaatteja pitkään tutkinut Herb Frey kutsuu tällaisia kohteita vain kuvailevalla nimityksellä circular thin area (CTA) eli pyöreä ohut alue, väittämättä suoraan, että kyseessä välttämättä on törmäysallas. Vaikka valtaosa Miljkovićin ja kumppaneiden ”altaista” on todellisia altaita, tuppaa tällainen mutkien vetäminen suoraksi hieman häiritsemään.

Tähän asti tarina on ollut varsin suoraviivainen, mutta lopulta hieman kummalliseksi tämäkin meni. Tämä blogitekstinpätkäkin makasi puolivalmiina jo pitkään, mutta tammikuun Physics Today -lehdessä olleen Science-artikkelin pohjalta kirjoitetun uutisen ja Katarina Miljkovićin haastattelun myötä tutkimuksen ehkä kauskantoisimmat seuraukset muuttuivat merkittävästi lievemmiksi. Science-artikkelinsa lopussa nimittäin Miljković et al. puhuvat tulostensa vaikutuksista ns. lunar cataclysm- tai late heavy bombardment (LHB) -hypoteesille. Tuon ajatuksen mukaanhan Kuun rajun alkupommituksen jälkeen törmäystahti rauhoittui, kunnes noin 3,9 miljardia vuotta sitten tapahtui jälleen, syystä tai toisesta, runsaasti allaskokoluokan törmäyksiä. Miljković kollegoineen päätteli Science-artikkelissaan loogisesti, että aiemmin oletettua pienemmät kappaleet lähipuolen altaiden synnyttäjinä tarkoittavat myös ylipäätään pienempää (LHB:n) törmäysvuota, etenkin törmänneiden kappaleiden massan osalta.

Physics Todayn haastattelussa Miljković kuitenkin toteaa, ettei uusi mallinnus muuta LHB-hypoteesia mihinkään. Tämä siitä huolimatta, että aiemmat LHB:n massamallit yliarvioivat massavuon noin kahdeksankertaisesti (jos siis uskomme Miljkovićin tuloksia). Pelivaraa näissä eri malleissa siis on runsaasti, eikä oletettavasti isojen lehtien toimittajien, artikkelien esitarkastajien, ja rahoittajien painostuksesta äärimmilleen reviteltyjä Science- ja Nature-tulkintoja tule erehtyä luulemaan jumalolennon sanaksi. Vaikka jutun maailmojasyleilevyys siis hieman lässähtikin, on perussanoma kuitenkin selvä: Kuu-ukon naama johtuu lähipuolen lämpimästä ylävaipasta ja ohuesta kuoresta. Vielä kun joku keksisi, miksi Kuun lähi- ja etäpuolet loppujen lopuksi ovat niin erilaiset…

^*”Paljonko on kaksi plus kaksi?”
Geologi: ”Suunnilleen neljä.”
Geokemisti: ”4,00 +/- 2”

Geofyysikko: ”Minkä luvun haluat?”

Mineraaleja muinaisesta Marsista

Naturen^* verkkosivuilla julkaistun uutukaisen artikkelin mukaan Marsista peräisin oleva meteoriitti Northwest Africa (NWA) 7533 sisältää vanhimpia mineraaleja, joita Mars-meteoriiteista on koskaan löydetty. Muinaisesta Marsista peräisin olevia meteoriitteja tai edes mineraaleja onkin ehditty kaivata, sillä vaikka Mars-meteoriitteja tunnetaan jo pitkästi toista sataa – 125 näkyy olevan viimeisin lukema – ovat ne lähes kaikki iältään nuoria, eli alle 1300 miljoonaa vuotta (Ma), kaikkein nuorimpien iän ollessa suunnilleen 170 Ma. Merkittävimpänä poikkeuksena on kuuluisa Allan Hills 84001, jonka vanhimpien osien viimeisin ikä on noin 4100 Ma.

Tämä nuorien ikien valta-asema on herättänyt melkoista hämmennystä, sillä vaikka Marsissa on runsaasti nuorelta vaikuttavia laavatasankoja, on suurin osa Marsin eteläisestä pallonpuoliskosta törmäyskraattereiden täyttämää, ja näin ollen huomattavan vanhaa. Tältäkin alueelta luulisi aikojen saatossa meteoriitteja Maahan päätyneen, vaikka törmäysten möyhentämästä vanhasta pintakerroksesta (regoliitista) voikin olla vaikeampaa saada riittävän suuria meteoriitteja irtoamaan kuin kiinteämmästä nuoresta laavatasangosta.

Northwest Africa 7533. Näytteen läpimitta on noin 4 cm. Kuva: McSween 2013 / Nature

Nyt Munir Humayun kollegoineen on kuitenkin todennut Saharasta, mahdollisesti Marokosta löydetyn NWA 7533:n olevan Marsin muinaisesta regoliitista koostuva breksia, eli kivilaji- ja mineraalikappaleista ja hienorakeisemmasta välimassasta koostuva seoskivi. He analysoivat NWA 7533:n zirkoni-mineraaleja, joista vanhimpien uraani–lyijy-ijiksi he määrittivät 4428 ± 25 Ma. Tämä ikä on siis huimasti vanhempi kuin valtaosa muista Mars-meteoriittien ijistä, ja noin 400 Ma vanhempi kuin ALH 84001:stä tällä hetkellä määritetty vanhin ikä. NWA 7533:n zirkonien ikä onkin samaa luokkaa Maan ja Kuun vanhimpien zirkonien kanssa.

NWA 7533:n iän merkitystä pohdittaessa on syytä panna merkille, että kyseessä on yksittäisten mineraalien antama ikä, eikä suinkaan koko meteoriitin ikä. Koska NWA 7533:ssa olevat mineraali- ja kivilajikappaleet ovat peräisin useista eri lähteistä, ne antavat näin ollen eri ikiä. Tuo 4428 ± 25 Ma on siis vain vanhimpien zirkonikiteiden ikä. Esimerkiksi BBC:n artikkelista tekemän muutoin mainion uutisen mukaan koko NWA 7533 on ikivanha, mutta tämä ei siis ainakaan tämänhetkisen tiedon valossa pidä paikkaansa. Humayunin ja kumppaneiden artikkelissa todetaankin kivestä löytyneen vanhimpien zirkonien lisäksi myös noin 300 Ma nuorempi zirkoni, minkä ohella koko useammaksi erilliseksi meteoriitiksi hajonneen murikan vaaleille kivilajikappaleille tapahtui jotain merkittävää noin 1700 Ma sitten. Itse kivi siis muodostui joskus huomattavasti myöhemmin kuin neljä ja puoli miljardia vuotta sitten, vaikka eräät sen osaset ovatkin peräisin muinaisuudesta.

Sikäli kun NWA 7533:n zirkonien vanha ikä pitää paikkansa, tullaan tästä meteoriitista saamaan vielä runsaasti uutta tietoa Marsin varhaisesta geologisesta kehityksestä, mikä puolestaan vaikuttaa suoraan arvioihin Marsin varhaisesta vedestä, sen kaasukehästä, ja mahdollisista edellytyksistä elämän kehittymiselle. Elämme mielenkiintoisia aikoja.

^*Naturea pitäisi suomalaisen vakiintuneen käytännön mukaan Sciencen ohella aina kutsua arvovaltaiseksi tai arvostetuksi. Käytännössä se ei kuitenkaan ole yhtään sen kummoisempi lehti kuin muutkaan, paitsi että näissä kahdessa julkaistavat jutut ovat aina niin lyhyitä, ettei niistä yleensä kostu juuri mitään lukematta kymmenien sivujen liiteaineistoja. Näin on etenkin silloin, jos tutkimus sattuu olemaan juuri omalta tutkimusalalta, jolloin olisi erityisen kiinnostava tietää yksityiskohtaisemmin, millaisia tutkimusmenetelmiä käytettiin tai huomioitiinko aiheen aiempaa tutkimusta laisinkaan, jne. Arvostus näkyy käytännössä siinä, että rahoitusta tai virkoja haettaessa yksi lyhyt Nature- tai Science-artikkeli vastaa kymmentä muille tutkijoille huomattavasti hyödyllisempää pitkää artikkelia.

Korkalovaaran Kuu

Kuu Rovaniemellä 14.11.2013 klo 21.11. Kowa TSN-821 

(D=82 mm, 50× okulaari) ja Canon Ixus 70 digipokkari.
Kuva: T. Öhman

Työprojektien loppuunsaattamisen, matkailun, ja sitten mantereen vaihdon sisältäneen kaksivaiheisen muuton myötä on tämä Kuusta kommentointi monen muun asian ohella jäänyt viime aikoina lapsipuolen asemaan. Nyt tilanne alkaa viimein olla hieman rauhoittumaan päin, joten Kuuhunkin joutaa taas kiinnittämään enemmän huomiota.

Tänä iltana huomiota olikin vaikea olla kiinnittämättä Kuuhun, sillä nyt oli ensimmäinen selkeä ilta pitkään aikaan, ja reilun yhdentoista vuorokauden ikäinen Kuu loisti esteettä parvekkeelleni. Kun muuttokuorman seasta olivat sekä lintukaukoputkeni, digiscoping-pidikkeeni, että kameran jalustani löytyneet ehjinä, oli helppoa paitsi ihailla Kuuta taas omin silmin, myös ottaa ensimmäisen Rovaniemellä tapahtuneen tarkemman Kuun havaitsemisen muistoksi myös pari kuvaa.

Ylhäällä vasemmalla kauniin pyöreä Humorumin törmäysallas, 

ja vasemmalla alhaalla pitkulainen Schiller, kuvattuna 

kymmenen minuuttia edellistä aiemmin ja kevyesti käsiteltynä.
Kuva: T. Öhman 

Kaiken muun hyvän lisäksi Kuusta oli näkyvissä yksi suosikkialueistani, eli Humorumin törmäysallas ja lounaiset ylängöt. Noilla ylängöillä sijaitsee muiden muassa Schillerin hieman jalanjälkeä muistuttava pitkulainen (noin 180 km × 70 km) kraatteri, joka lienee seurausta erittäin loivasta, ehkä muutaman asteen kulmalla tapahtuneesta törmäyksestä. Omituisen muotonsa vuoksi Schillerin synnylle on tosin esitetty muitakin teorioita, esimerkiksi vulkaaniseksi kalderaksi sitä on erilaisten aihetodisteiden pohjalta väitetty. Tätä ajatusta tuki 1970-luvulla väitöskirjassaan itse Pete Schultz, joka sittemmin on tutkinut vinoja törmäyksiä todennäköisesti enemmän kuin kukaan muu. Schultz vain esitti nuo Schiller-arvionsa muutamaa vuotta ennen kuin vinoja törmäyksiä alettiin kunnolla ymmärtää Don Gaultin ja John Wedekindin klassisen tutkimuksen julkaisun myötä.

Schilleriä katsellessa kannattaa siis muistaa ainakin pari sananpartta, eli ettei kaikki ole aina sitä miltä näyttää, ja että menee se viisainkin joskus vipuun, vallankin kun tutkitaan entuudestaan lähes täysin tuntemattomia asioita. Folkloristisesta kiinnostuksesta tai sen puutteesta riippumatta kannattaa kuitenkin ihailla yhtä aurinkokuntamme parhaista esimerkeistä äärimmäisen harvinaisesta luonnonilmiöstä, eli erittäin vinon törmäyksen synnyttämästä suuresta törmäyskraatterista.

Se kolmas uusi kartasto

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Arvio:

 

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

Vale, emävale, tietokonesimulaatio?

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

Neljäkymmentäneljä vuotta sitten

Apollo 11:n laskeutumispaikka 44 vuotta  myöhemmin 

nähtynä Houstonin Clear Lakessa 20.7.2013 klo 21.53. 

Scopetech D=60 mm, f=700 mm, H20 mm, Canon Ixus 

70 digipokkari käsivaralla,  ja reipas Photoshoppaus.
Kuva: T. Öhman

Tänä yönä, 44 vuotta sitten, Neil Armstrong otti pienen askeleensa ja suuren harppauksensa. Armstrong ei ole enää harppaustaan muistelemassa, eikä ole moni muukaan. Armstrongia Mare Tranquillitatiksen pinnalle seurannut Neste-mannekiini Buzz Aldrin ja Apollo 11:n komentomodulin pilotti Mike Collins onneksi sentään vielä ovat. Kahdestatoista Kuun pinnalla kävelleestä valkoisesta amerikkalaisesta miehestä ainoastaan kahdeksan on enää elossa, ja Kuuhun laskeutuneista lennoista vain Apollo 16:n miehistö John Young, Ken Mattingly, ja Charlie Duke on kokonaisuudessaan elävien kirjoissa. Kun seuraavan kerran Kuun pinnalla puhutaan englantia, ei tästä valiojoukosta liene keskuudessamme enää ketään.

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

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