Paluu eteläisen taivaan alle
On hurja ajatus, että alapuolella levittäytyy vaikeakulkuisuutensa vuoksi lähes koskematonta Amazonin sademetsää. Sen vihreät valtiaat, trooppiset puut päällyskasveineen, peittävät maan horisonttiin asti merkkinä siitä, että planeetallame on vielä toivoa. Vaikka metsä on laaja, lävitsetunkevan kosteuden ja tukahduttavan kuumuuden maailma, se ei ole ikuinen. Amazonin metsäkato jatkuu voimakkaana, ja ilmastokatastrofi voimistaa sitä tuoden mukanaan sademetsälle tuhoisimman mahdollisen uhan: kuivuuden.
Metsää peittää kumpuileva, osittainen pilvipeite, joka levittäytyy laajalle päästäen vain paikoittain heikkoa valoa puiden latvuksiin. On varhainen aamu ja viidakko näkyy tummana massana jatkuen silmänkantamattomiin vailla merkkejä ihmistoiminnasta kertovista keinovaloista. Auringon ensimmäiset säteet värjäävät pilvet yläosiltaan punertaviksi. Pian päivänvalo auttaa näkemään maastosta yksityiskohtia mutta silloin lennämme jo Bolivian ylängön ilmatilassa ja viidakko on vaihtunut kuivaan, kumpuilevaan ylänkömaisemaan ennen Andien vuoristoa ja Atacaman rutikuivaa autiomaata.
Nousen puutuneille jaloilleni ja suuntaan kohti passintarkastusta. Olen palannut Chilen pääkaupunkiin, Andien reunamaiden kattilalaaksoon rakennettuun Santiagoon. Viimeisestä vierailustani on kulunut yli kolme vuotta, mutta mikään ei ole muuttunut. Liikenne on yhä verenpainetta nostattavan vaarallista, ilma on kuumaa ja kitkerää, ja kaupunki kasvaa Andien länsipuolen suurimpana metropolina aina vain laajemmaksi. Minua tervehtivät kulkukoirat ja leppoisat ihmiset, joiden elämänilo ja ystävällisyys tuntuvat aina hämmästyttäviltä. Vaikka maa on nyt alttiina tuhoisalle oikeistopopulismille, kuten monet muutkin Etelä-Amerikan maat pieniä valonpilkahduksia lukuunottamatta, ihmiset uskovat tulevaisuuden tuovan mukanaan parempia aikoja.
Vierailuni tarkoitus on sama kuin aina ennenkin. En ole tullut tekemään havaintoja suurten observatorioiden maahan, vaan keskustelemaan yhteistyökuvioista ja edistämään yhteisiä tutkimusprojektejamme. Modernina aikakautena tähtitieteen kentällä voi vain aniharvoin toimia yksin. Tarvitaan yhteistyökumppaneita, jotta on mahdollista tehdä kattavaa tähtitieteen tutkimusta. Kukaan ei voi hallita monia tieteenalan osa-alueita yksin. Eikä ole tarkoituksenmukaista käyttää aikaa opetteluun, kun voi vain jakaa tutkimuksen osa-alueet osaavien käsien tehtäviksi.
Historiallisesti on ollut tapana jättää havainnot havaitsijoiden huoleksi, ja antaa teoriasta huolehtiminen teoreetikoille. Jaottelu on kuitenkin vuosikymmenten saatossa muuttunut monimutkaisemmaksi. Eksoplaneettatutkimus tarvitsee osaajia planeetoista, tähdistä, havaintojen analyysista ja instrumenteista aina tieteelliseen laskentaan ja tilastotieteeseen sekä matematiikkaan ja ohjelmointiin asti. Tarvitaan ymmärrystä fysiikasta ja kemiasta, geologiasta ja ilmakehätieteistä. Tarvitaan lähestulkoon kaikki se tietous, jota luonnontieteet ovat käytettäväksemme tarjonneet vuosisatojen kuluessa. Jos tieteenala on astrobiologia ja maanulkopuolisen elämän merkkien tai elinkelpoisten planeettojen etsintä, tarvitaan vielä aimo annos tietämystä biokemiasta ja biologiastakin. Ja sittenkin ollaan ajoittain vaikeuksissa tuntemattoman edessä.
Olen vierailijana Diego Portalesin yliopistossa. Hyvin tuntemani paikalliset kollegat ovat jälleen olleet onnekkaita paikallisen verkostoitumista tukevan säätiön rahoitusarvonnoissa, joten minut on voitu kutsua vierailevaksi tutkijaksi joksikin aikaa. Runsaan kahden viikon kuluttua matkaan taas keväiseen Suomeen mutta sitä ennen on paljon tehtävää.
Ohjaan paikallisia opiskelijoita radiaalinopeushavaintojen mahdollisimman tehokkaaseen käsittelyyn. Valmisteilla on julkaisu, jossa raportoimme arviolta kymmenen uutta eksoplaneettaa kiertämässä korostetusti raskaammista alkuaineista koostuvia tähtiä. Ne toki koostuvat pääasiassa vedystä ja heliumista, mutta raskaampia alkuaineita on keskimääräistä enemmän. Ensin on kuitenkin varmistettava, että jokainen planeettalöydöistä on tehty tilastollisessa mielessä luotettavalla tavalla. Olen tehnyt sitä projektin osana sen alkuajoista asti, jo puolentoista vuosikymmenen ajan.
Kyse ei ole parhailla instrumenteilla tehdyistä huipputarkoista havainnoista, vaan pitkäaikaisesta projektista, jossa on havaittu samoja tähtiä vuosikausia niillä instrumenteilla, joita vain on saatu käyttöön. Joukossa on silti erittäin kiinnostavia uusia planeettatuttavuuksia On esimerkiksi eksentrisiä jupitereita, jotka kiertävät tähtensä hyvin soikeilla radoilla käyden aivan niiden lähellä ja poistuen sitten kauas, jopa planeettakunnan ulko-osiin. Sellaiset olivat yleisiä ensimmäisten löydettyjen eksoplaneettojen joukossa, koska 90-luvun instrumenteilla ne olivat yhdessä kuumien jupiterien kanssa ainoita havaittavissa olevia planeettoja. On kuitenkin edelleen paljon, mitä emme tiedä liittyen eksentristen jupiterien syntyyn ja luonteeseen, sekä valtaviin vuodenaikaisvaihteluihin.
On myös ympyräradoilla kiertäviä jättiläisplaneettoja, joiden rataetäisyys vastaa Maan etäisyyttä Auringosta. Keskellä tähden elinkelpoista vyöhykettä jättiläisplaneetat takaavat sen, että tähtien kiertoradoilla ei voi olla maankaltaisia, elinkelpoisia planeettoja. Jättiläisillä saattaa kuitenkin olla suuria kuita, jotka voivat hyvinkin kyetä ylläpitämään elämälle suotuisia olosuhteita. Vaikka emme voi nähdä sellaisista kuista vilaustakaan, kyse on joka tapauksessa kohteista, joita taatusti tarkastellaan tarkemmin tulevaisuuden tehokkaammilla havaintolaitteilla.
Eräs laitteista on rakenteilla juuri Chileen. Atacaman autiomaan Armazonesin vuorelle on kohonnut maailman suurin näkyvän valon havaitsemiseen tarkoitettu havaintolaite, halkaisijaltaan peräti 39-metrisellä pääpeilillä varustettu Erittäin suuri teleskooppi ELT. Se on Euroopan eteläisen observatorion, eurooppalaisen tähtitieteen järjestön lippulaiva vuosiksi tulevaisuuteen ja maailman suurin näkyvän valon aallonpituusalueen teleskooppi. ELT vihitään käyttöön arviolta vuoden 2029 maaliskuussa.
Eksoplaneettatutkimukselle ELT on tietenkin huikean arvokas, ja avaa kokonaan uusia tieteellisiä mahdollisuuksia. Sen valmistuttua tulee mahdolliseksi kuvata suoraan lähimpiä eksoplaneettoja. Teleskoopin suunnattoman pinta-alan ansiosta sen valonkeräyskyky mahdollistaa jopa hyvin lähellä tähteään kiertävän planeetan Proxima b heijastaman valon näkemisen. Se on ensimmäinen pienikokoinen elinkelpoisen vyöhykkeen planeetta, joka voidaan edes periaatteessa nähdä suoraan. On hyvät mahdollisuudet saada selville onko planeetta tosiaan elinkelpoinen, vai onko esimerkiksi Proxima Centaurin ärhäkkä tähtituuli puhaltanut planeetan kaasukehän ja elinkelpoisuuden tiehensä.
Diego Portalesin tutkijoilla on muitakin kiinnostavia projekteja. Eräs sellainen liittyy kuumien jupiterien kaasukehien koostumuksen mittaamiseen käyttämällä hyväksi James Webb -avaruusteleskoopin tarkkoja havaintoja. JWST kykenee mittaamaan kaasuplaneettojen kaasukehien koostumusta, mikä kertoo niiden fysiikasta ja olosuhteista.
Oleellista on merkittävien, yleisten atomien kuten hiilen ja hapen määrä, sekä niiden suhde. Suhde kertoo kaasukehän kemiallisesta tasapainosta, prosesseista sekä planeettojen synnystä ja kehityksestä. Sen avulla voidaan jopa koettaa päätellä kuinka paljon eri alkuaineita oli saatavilla planeetan muodostuessa. Eri etäisyyksillä tähdistä planeettojen muodostumiseen käytettävissä oleva materia on koostumukseltaan erilaista, koska lämpötilaolosuhteet ovat erilaiset. Syynä on se, että eri lämpötiloissa erilaiset hiilen ja hapen muodostamat molekyylit ovat eri olomuodoissaan — kiinteinä hiukkasina ne ovat saatavilla planeettojen muodostumisen materiaaliksi mutta kaasumaisena niiden saatavuus heikkenee. Vaikka yhteyden voi varmentaa vain tilastollisessa mielessä kokonaiselle joukolle planeettoja, niiden koostumusta säätelee varmuudella syntyhistoria, ainakin osittain.
Kaasuplaneettojen ominaisuuksia tutkitaan tekemällä havaintoja niihin vaikuttavista tekijöistä, joista oleellisimmat ovat planeetan massa, lämpötila ja eri alkuaineiden suhteelliset määrät. Ne kertovat fysikaalisista ja kemiallisista olosuhteista, mutta oleellista tähtitieteilijöiden kannalta on se, mitä voidaan havaita ja mitä ei. Massa, lämpötila ja yleisten atomien suhde ovat suoraan havaittavissa ja mitattavissa olevia suureita, jotka hallitsevat vaikutuksellaan planeettojen kaasukehien toimintaa. Muutkin tekijät, kuten pilvisyys, vaikuttavat planeettojen kaasukehien koostumukseen ja mahdollisuuksiin havaita sitä. Planeettojen kaasukehät ovat dynaamisia kokonaisuuksia, joissa kaikki vaikuttaa kaikkeen.
Kolmas projekti on minun johtamani. Tarkoituksena on tutkia Auringon kosmisen lähinaapuruston planeettapopulaatiota, jotta voitaisiin määrittää niiden yleisyyttä erilaisten tähtien kiertolaisina. Tiedämme planeettojen yleisyydestä jo paljon, mutta yksityiskohdissa on sittenkin paljon kysymysmerkkejä.
Emme tiedä kuinka paljon elinkelpoisia planeettoja Auringon lähinaapurustossa on, jos huomioidaan monet erilaiset elinkelpoisuuteen vaikuttavat tekijät samanaikaisesti. Perinteiset suureet, kuten etäisyys tähdestä ja pintalämpötila, sekä planeetan massa tai koko, eivät riitä planeettojen elinkelpoisuuden kattavaan määrittämiseen. On lisäksi huomioitava tähtien purkaukset, hiukkastuuli ja korkeaenerginen säteily, sekä magneettikentän voimakkuus. Ne kaikki voivat heikentää merkittävästi planeettojen elinkelpoisuutta. Esimerkiksi ultraviolettisäteily ei kuitenkaan saa olla liian vähäistä, koska muutoin se ei riittäisi tuottamaan kaasukehään osuessaan monenlaisia elämän tarvitsemia molekyylejä.
Yhteistyömme koskee tähtien aktiivisuuden ja metallipitoisuuden arviointia. Niiden vaikutus planeettojen yleisyyteen ja elinkelpoisuuteen voidaan ratkaista samalla kertaa, koska käsillämme on kaikkien riittävän kirkkaiden ja läheisten tähtien spektrihavainnot. Spektrien avulla on määritetty tähtien liike näkösäteen suunnassa, eli radiaalinopeuden vaihtelut, paljastaen planeettojen vetovoimavaikutukset. Samalla saadaan kuitenkin selville runsaasti tietoa myös tähtien itsensä ominaisuuksista.
Kaikki vaikuttaa hyvältä. Yhteistyöprojektit saavat vauhtia ja uusia käynnistetään. Uudet väitöskirjantekijät ovat pureutumassa uusiin ongelmiin nojaten vanhaan, lukemattomien tutkijoiden työn myötä kerättyyn tietoon. Avautuu uusia mahdollisuuksia saada tietoa maailmankaikkeudesta samalla, kun uudet menetelmät tarjoavat mahdollisuuden kuulustella vanhoja havaintoja tehokkaammin, katsoen niitä uudesta näkökulmasta. Asiat etenevät täsmälleen kuten Suomessa, jossa tosin tutkimukselliset painotukset ovat erilaisia.
Tiede on kansainvälinen projekti, jonka puitteissa itsenäiset toimijat edistävät yhteistä tietouttamme kukin omalla tahollaan, muiden kanssa kilpaillen tai yhteistyössä, mutta päämääränään sama tietouden lisääminen meitä kaikkia ympäröivästä maailmasta. Tiede on yksi ihmiskunnan kauneimpia luomuksia. Ja siksi sitä on myös puolustettava, aina ja kaikkialla, niitä voimia vastaan, jotka pyrkivät sysäämään sen tulokset syrjään. Vain siten maailmamme voi olla parempi paikka niin meille itsellemme kuin tuleville sukupolvillekin.