Paluu eteläisen taivaan alle, osa 2
Tutkijana omia tuloksia on jatkuvasti esiteltävä muille. On saatava omalle tutkimukselle näkyvyyttä ja on saatava elintärkeää palautetta, joka auttaa paikkaamaan tieteellisessä päättelyssä mahdollisesti olevia pieniä tai suuria aukkoja ja heikkouksia. Oman tutkimuksen altistaminen kritiikille ei vain ole psykologisessa mielessä ongelmatonta. Vaikka kritiikki kohdistuu työhön, se on helppoa kokea henkilökohtaisena omaa työpanosta kritisoivana kommentointina. Tutkijana ammattimaisuus syntyy kyvystä tarkastella omia tuloksia objektiivisesti, samalla kriittisellä otteella, jolla muiden tekemään tutkimusta arvioidaan. Se ei tietenkään ole aina helppoa, koska subjektiivisuus on ihmisluonteelle hyvin luontaista.
Kaiken huipuksi, yleisön edessä seisominen on joillekin tutkijoille painajaismaista. Entä, jos unohdan mitä halusin sanoa? Jos tekniikka pettää, enkä saa esitystäni näkyviin tai ääntäni kuuluviin? Mitä, jos minulta kysytään kysymyksiä, joihin en osaakaan vastata? Entä, jos koko tutkimukseni on pelkkää roskaa, joka ei kiinnosta ketään ja on vieläpä virheellistäkin?
Omalla kohdallani on onni, etten oikeastaan jännitä julkista puhumista. Seminaariesitys Santiagossa olisi muutoin saattanut tuntua suoranaiselta katastrofilta. Kannettava tietokoneeni päätti lakata toimimasta edellisenä päivänä ja olin yleisön edessä vajavaisen esityksen kanssa. Jouduin improvisoimaan esityksen loppuosan näyttämällä muutamia kuvaajia tuoreeltaan julkaisemistani tieteellisistä artikkeleista. Vaikeuksista huolimatta saimme lopulta aikaiseksi erittäin hedelmällisen keskustelun mahdollisuuksista viedä tutkimustani eteenpäin. Diego Portalesin kollegoilla oli hyviä ajatuksia siitä, minkälaiset havainnot voisivat olla avuksi, ja mitä niistä saattaisi saada irti.
Henkilökohtaiset katastrofit tuntuivat kuitenkin jatkuvan, koska en saanut lainaksi kannettavaa tietokonetta, eikä uuden hankinta olisi millään tavalla realistista verrattaen lyhyen ulkomaanvierailun puitteissa. Kaikeksi huipuksi syyssateet alkoivat, ja tuottivat vuoristoalueelle tyypillisiä ongelmiaan. Maanvyöryt ja virtaavan veden eroosio voivat katkaista sähkölinjoja, kuten tekevät myös liukkaiden teiden tuottamat onnettomuudet ja autoilijoiden törmäilyt sähköpylväisiin. Kuiviin olosuhteisiin tottuneiden kuljettajien tilannenopeudet voivat olla aivan liian suuria märälle asvaltille. Siksi sähkökatkotkin ovat yleisiä, ja syyssateet tuovat Chileen mukanaan jatkuvan sarjan pieniä pimennyksiä ja katkenneita verkkoyhteyksiä. Niihin on varauduttu kaasuliesillä ja mahdollisuuksilla laittaa ruokaa avotulella, sekä oman sähköntuotannon mahdollistavilla dieselgeneraattoreilla, mutta moni pyrkii ottamaan käyttöön aurinkopaneelijärjestelmiä akkuineen, jotta voi jopa tuottaa riippumattomasti kaiken sähkönsä. Aurinkoa Chilessä riittää, mutta taloudellisia mahdollisuuksia sen hyödyntämiseen vaadittaviin investointeihin on vain harvoilla.
Lähes ainoa vakaa energianlähde muuttuvan ilmaston ja poliittisen epävakauden maailmassa on Aurinko. Se on kuitenkin paljon muutakin kuin vain pirteä taivaan ydinreaktori. Vakaan energiavirran ja elinkelpoisuuden mahdollistavien ilmasto-olosuhteiden lisäksi Aurinko tarjoaa meille myös tietoa siitä, miten maailmankaikkeus ympärillämme toimii.
Pilkkujen loiste
Aurinko on merkittävässä roolissa tähtitieteessä, koska se on meitä lähinnä sijaitseva tähti. Se on ainoa fuusioreaktioita ytimessään ylläpitävä taivaankappale, jota voimme havaita suurella tarkkuudella aivan lähietäisyydeltä. Auringon pinnan näkyvimpien ilmiöiden, tummien pilkkujen havainnointi onkin ollut yksi pisimmistä ihmiskunnan toteuttamista tieteellisistä havaintoprojekteista ja pilkkujen 11 vuoden sykli havaittiin jo 1800-luvun alkupuoliskolla. Se näkyy mainiosti perhosdiagrammiksi kutsuttuna kuvaajana, jossa pilkkujen paikka tai kokonaispinta-ala Auringon pinnalla näytetään ajan suhteen (Kuva 1.). Pilkkujen palkkojen kuvaaja muistuttaa ajassa taaksepäin lentävää perhosten jonoa.
Auringon magneettisen aktiivisuussyklin aikana pilkkuja vaikuttaa muodostuvan aluksi vain hyvin vähän. Kun niiden muodostuminen pääsee vauhtiin, ne esiintyvät korostetusti noin 20 astetta päiväntasaajasta navoille päin, leviten aina leveyspiirille 30 asti. Pilkkujen määrä kasvaa voimakkaasti saavuttaessa voimakkaamman aktiivisuuden vaiheeseen mutta myös niiden paikat siirtyvät lähemmäs päiväntasaajaa. Aivan päiväntasaajalta pilkut jäävät tosin puuttumaan. Syklin saapuessa päätökseen pilkkujen muodostus heikkenee taas lähes olemattomiin, alkaakseen vain uudelleen alusta.
On huomattava, että yksittäinen pilkku tai niiden ryhmä on tavallisesti havaittavissa vain yhden Auringon pyörähdyksen verran. Sen elinikä yltää harvemmin niin pitkäksi, että pilkku on tunnistettavissa samaksi sen tullessa uudelleen näkyviin Auringon pyöriessä. Jotkut pilkkuryhmät voivat kuitenkin olla havaittavissa kuukausien ajan. Pilkut ja niiden ryhmät muuttavat muotoaan, hajoavat ja kasvavat, sulautuvat yhteen tai kutistuvat olemattomiin. Ne ovat erittäin dynaamisia muodostelmia, mikä ei ole lainkaan yllättävää. Auringon pinnan räiskyvä plasma ei ole pilkuille vakaa alusta, vaan sen virtaukset ja konvektioksi kutsuttu kiehunta muuttavat pilkkujen kokemaa ympäristöä alituiseen.
Auringonpilkut ovat oikeastaan vain hiukan ympäristöään viileämpiä kohtia tähtemme pinnassa. Niiden kohdalla tähden magneettikenttä läpäisee pinnan estäen ja vaimentaen ylöspäin suuntautuvaa konvektiota, mikä heikentää lämmön siirtymistä pintaan pilkkujen kohdalla. Auringonpilkut ovat yli tuhat astetta tähtemme muuta pintaa viileämpiä, mikä tarkoittaa, että ne ovat silti 3300-4800 celsiusasteen lämpötilassa. Pilkkujen näyttäytyminen tummina täplinä kuvastaa siten vain niiden suhteellista viileyttä verrattuna yli 6000 celsiusasteen kuumuudessa loistavaan plasmaan niiden ympärillä. Jos pilkkujen pintaa voisi tarkastella ilman niiden ympäristöä, ne näyttäisivät kirkkaan keltaisilta ja säteilisivät sokaisevaa valoa. Viileys on Auringon ja muidenkin tähtien pinnoilla vain suhteellista.
Tarkastelemalla pilkkujen liikettä Auringon pinnalla, tähtitieteilijä ovat onnistuneet määrittämään liikkeestä säännönmukaisuuksia. Auringon päiväntasaaja vaikuttaa pyörivän hiukan nopeammin kuin sitä kauempana olevat alueet. Päiväntasaajalla Aurinko vaikuttaa pyörähtävän itsensä ympäri kerran noin 26 päivässä. Kauempana pilkkujen avulla mitattu pyörähdysnopeus heikkenee, ja lähellä napa-alueita yhdessä kierroksessa kestää jopa yli 33 päivää. Silloin päiväntasaaja kuljettaa myös Auringon magneettikenttää nopeammin mukanaan, kiristäen sen silmukoita kireämmälle kunnes magneettikenttä vaihtaa napansa päinvastaisiksi ja koko 11-vuotinen magneettinen sykli alkaa alusta.
Pilkut ovat helposti havaittavissa, mutta niiden viestiä ei ole aivan helppoa tulkita. Niiden paikkoja ja jakautumaa Auringon pinnalla hallitsevat tiukat lainalaisuudet, mutta joukossa on myös runsaasti satunnaisuutta. Emme osaa ennustaa yksittäisiä pilkkuja, niiden syntypaikkoja, liikettä tai kasvua, mutta voimme ennustaa miten ne käyttäytyvät suurena joukkona. Perhosdiagrammi on siitä mainio osoitus selkeine säännönmukaisuuksineen ja jaksollisuuksineen.
Toisten aurinkojen pilkut
Toisten tähtien pilkkurakenteita voidaan havaita ja tutkia monilla eri tavoilla, mutta eräs menetelmä on ehkäpä erityisen yllättävä. Siihen liittyvät oleellisesti eksoplaneetat. Voimme ajatella tähden editse kulkevan planeetan työkaluksi, jolla kartoitetaan tähden pintaa. Planeetan lipuessa tähden editse, se peittää kulkiessaan kaistaleen tähden pinnasta tuottaen tavanomaisen himmenemisen tähdestä teleskooppeihimme saapuvaan valoon. Mutta jos planeetan taakse jäävällä pinnalla onkin jokin himmeämpi kohta, kuten suuri tähdenpilkku, planeetta himmentää tähden valoa sen yli lipuessaan selvästi vähemmän. Ero voidaan havaita ylikulun aikana tapahtuvana pienenä tai hiukan suurempanakin kirkastumisena, mikä auttaa tekemään tarkkoja mittauksia tähtien pintarakenteesta.
Toinen tapa määrittää tähtien pilkkurakenteita on katsoa niiden kirkastumista ja himmenemistä, kun ne pyörivät. Pilkkujen saapuessa näkyviin ja poistuessa näkyvistä tähden pyöriessä, voidaan määrittää niin pilkkujen paikat kuin kootkin, vaikkakin vain suurille pilkkurakenteille. Ja silloinkin tulokset ovat vain hyvin karkeita. Pilkkukarttojen tuottaminen tähtien pinnoilta (Kuva 2.) on kuitenkin huikea edistysaskel huomioiden, että tähdet näkyvät taivaalla vain pistemäisiä valonlähteinä havaittaessa niitä jopa tarkimmilla avaruusteleskoopeilla.
Toisten tähtien pilkkurakenteiden, niiden muutoksen, kehityksen ja sijainnin, sekä tähtien pyörimisen tutkimus on edelleen hyvin hankalaa ja tietoa saadaan vain vähän. Mutta viimeisten vuosien edistysaskeleet tutkimuksessa ovat paljastaneet tähtien olevan pilkkurakenteiltaan jopa huomattavasti monimuotoisempia ja oudompia kuin havainnot Auringosta ovat saattaneet antaa olettaa. Ja sittenkin toisten tähtien suurikokoiset pilkut muistuttavat käyttäytymiseltään Auringon pilkkuryhmiä monella tapaa. Pilkut elävät ja kuolevat, saapuvat näkyviin ja katoavat kuten Auringonkin pinnalla. Ne ovat yhtä ennustamattomia yksilöinä, mutta noudattavat kenties vastaavanlaisia lainalaisuuksia.
Tähtien pinnat kertovat joka tapauksessa siitä, miten toiset tähdet toimivat, kuinka niiden magneettiset dynamot käyttäytyvät, kuinka taajaan ne purkautuvat ja minkälaisessa avaruusympäristössä niiden planeetat liikkuvat. Se auttaa kertomaan minkälaisia mahdollisuuksia elinkelpoisen vyöhykkeen planeetoilla on ylläpitää elämälle suotuisia olosuhteita ja kuinka kauan elinkelpoisuus voi olla mahdollista. Samalla opimme Auringosta, joka noudattaa samoja lainalaisuuksia oman planeettamme elämää sääntelevänä valonlähteenä.
Ymmärrämme vajavaisesti Aurinkoa ja sitä, kuinka se on pitänyt planeettamme elämälle suotuisana jo yli neljä miljardia vuotta. Vieläkin vajavaisemmin ymmärrämme mitkä tekijät tekevät toisia tähtiä kiertävistä planeetoista elinkelpoisia ja mahdollistavat elämän synnyn niiden olosuhteissa. Tähdet ovat kuitenkin varmuudella oleellisessa roolissa. Sen vuoksi eksoplaneettatutkimuksessa esiintyy yleisesti lähtökohta, jonka mukaan on ensin tunnettava tähti ennen kuin voi tuntea planeetan. Ja mikäpä olisikaan parempaa kuin tuntea tähtien toimintaa yleisellä tasolla, kyeten ennustamaan niiden toimintaa. Silloin voisimme helpommin ennustaa myös niitä kiertävien planeettojen elinkelpoisuutta.