Arkisto


Alabamasta Kuun karttoihin

26.2.2021 klo 19.01, kirjoittaja
Kategoriat: Havaitseminen , Historia , Kraatterit , Kuu , Nimistö

Internetistä löytyy roppakaupalla huijarifirmoja, joilta voi ostaa kalliin paperinpalan, jolla pystyy ”todistamaan” juuri hankkineensa tontin Kuusta tai Marsista. Vastaavanlaisen ”sertifikaatin” avulla voi myös ”osoittaa” nimenneensä tähden traagisesti kuolleen rakkaan lemmikkihamsterin muistoksi. Firmoja on niin paljon, että kaiketi höynäytettäviksi haluavia ihmisiä riittää kannattavaa bisnestä varten.

Todellisuudessa tietenkään kukaan ei ainakaan toistaiseksi voi ostaa tai myydä mökkitonttia titanilaisen järven rannalta, ja ainoa taho, joka voi virallisesti nimetä tähtiä tai taivaankappaleiden pinnanmuotoja, on kansainvälinen tähtitieteellinen unioni IAU. Jotta esimerkiksi Kuun virallisiin karttoihin saa oman nimensä, pitää ensinnäkin yleensä olla kuolleena vähintään kolme vuotta. Toisekseen olisi hyvä olla kansainvälisesti tunnettu tutkimusmatkailija tai mielellään kuu- tai planeettatutkimuksen parissa työskennellyt tutkija tai insinööri. Vaikkapa sellainen kuin Annie Easley.

Matemaatikko, ohjelmoija ja vähemmistöjen puolustaja

Annie Jean Easley (1933–2011) kasvoi Yhdysvaltain syvässä etelässä, Alabaman Birminghamissa mustan yksinhuoltajaäidin perheessä. Birmingham tunnetaan väkivaltaisesta rasismista etenkin 1950–1960-luvuilla, samoin kuin mustien kansalaisoikeustaistelun yhtenä keskeisimpänä tapahtumapaikkana. Birminghamissä 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla mustan naisen lähtökohdat onnelliselle elämälle ylipäätään saati sitten ansiokkaalle teknis-tieteelliselle uralle eivät siis olleet helpoimmat mahdolliset. Easleyn äiti kuitenkin korosti lapsilleen aina, että koulutus tarjoaisi tien parempaan.

Annie Easley opiskeli New Orleansissa Xavierin yliopistossa pari vuotta farmasiaa. Opiskelut kuitenkin jäivät, kun hän meni ennen valmistumistaan naimisiin ja muutti kotirouvaksi pohjoiseen Erie-järven rannalle Ohion Clevelandiin.

Eräänä päivänä hän luki lehtiartikkelin NASAn edeltäjän NACAn (National Advisory Committee for Aeronautics) Lewisin tutkimuskeskuksen eli nykyisen Glennin tutkimuskeskuksen laskijan eli computerin töitä tehneistä kaksossisarista. Artikkelista innostuneena matemaattisesti lahjakas Easley päätti hylätä ajatukset farmasiasta lopullisesti ja pyrkiä NACAlle töihin. Hänen lahjakkuutensa ei jäänyt huomaamatta, joten hän aloitti NACAlla vuonna 1955, pari viikkoa lehtijutun lukemisen jälkeen.  Eläkkeelle Annie Easley jäi NASAsta vuonna 1989.

Annie Easley Lewisin tutkimuskeskuksessa vuonna 1981. Kuva: NASA.

Easleyn lasku- ja myöhemmin myös ohjelmointitaitoa tarvittiin yli kolmen vuosikymmenen aikana mitä moninaisimmissa projekteissa. Hänen kykyjään hyödynnettiin ydinreaktorisimulaatioista ja varhaisiin hybridiautoihin käytetystä akku- ja energiatekniikasta Centaur-rakettiin. Sen varhaisessa ohjelmistokehittelyssä Easley oli keskeisessä asemassa. Centaur on ollut NASAn rakettien luotettava työjuhta halki vuosikymmenten: se on ollut ylimpänä rakettivaiheena mm. Surveyor-, Mariner-, Pioneer-, Viking-, Voyager- ja Cassini-luotaimille. Osittain Annie Easleyn ansiosta edelleenkin valmistettavan Centaurin avulla on siis päästy tutkimaan aurinkokuntamme planeettoja Merkuriuksesta Neptunukseen saakka.

1950–60-luvuilla Lewisin tutkimuskeskuksessa Easley muodosti mustana naisena todella pienen vähemmistön. Kun hänet palkattiin, keskuksessa oli töissä hänen lisäkseen kolme mustaa amerikkalaista. Omien sanojensa mukaan hän oli vähemmän kuin vähemmistö.* Sen hän sai myös kokea karulla tavalla. Tutkimuskeskuksen PR-kuvista hänet aluksi rajattiin pois. Ja vaikka NASAn olisi pitänyt tukea työssä kouluttautumista taloudellisesti, Easley joutui maksamaan matematiikan kandidaattiopintonsa itse, toisin kuin hänen miespuoliset valkoiset kollegansa. Hän valmistui työnsä ohessa Cleveland State Universitystä vuonna 1977.

Varsinaisen laskenta- ja ohjelmointityönsä lisäksi Easley toimi Lewisissa tasa-arvon puolestapuhujana ja tukihenkilönä rotu-, sukupuoli- ja ikäsyrjintää vastaan. Hän kiersi myös runsaasti yliopistoja ja kouluja NASAn rekrytointitilaisuuksissa puhumassa tiedeaineiden ja äidinkielen opiskelun tärkeydestä.

Annie Easley ja UNIVAC 1100/40 -tietokone vuonna 1976. Kuva: NASA.

Kuluvan helmikuun alussa Kuun nimistöstä vastaava IAU:n työryhmä vahvisti Kuun kaakkoisella libraatiovyöhykkeellä sijaitsevan yhdeksänkilometrisen kraatterin nimeksi Easley. Käytännössä Kuun pinnanmuotoja nimetään nykyisin enimmäkseen vain tarpeeseen. Tällaisia tarpeita ovat uudet laskeutumisalueet, sekä tieteellinen tutkimus. Koska mikään alus ei ainakaan toistaiseksi ole laskeutunut Easleyn tuntumaan, joku tutkija jossain päin maailmaa on luultavasti tällä hetkellä kiinnostunut Easleysta tai sen ympäristöstä. Millainen monttu Easley sitten on?

Easley havaintokohteena ja kraatterina

Easley (87,97° itäistä pituutta, 23,69° eteläistä leveyttä) sijaitsee niukin naukin Kuun lähipuolella. Yhdeksänkilometrisenä se on periaatteessa harrastajien havaittavissa kohtalaisen pienilläkin kaukoputkilla. Käytännössä ongelmaksi muodostuu, että Easleyä joutuu katselemaan melkoisen sivusta. Näin ollen pienen kraatterin tunnistaminen ei ole mikään yksinkertainen tehtävä.

Easley sijaitsee Kuun kaakkoisella libraatiovyöhykkeellä Humboldtin koillispuolella. Kuva: Virtual Moon Atlas / LRO WAC / T. Öhman.
Easleyn yleispiirteinen etsintäkartta, pohjoinen ylhäällä. Easley on niin syvällä Kuun kaakkoisella libraatiovyöhykkeellä, että Maasta katsottuna se nähdään lähes sivusta. Näin ollen sen löytäminen pienehköllä kaukoputkella ei ole ihan yksinkertainen tehtävä edes suotuisan libraation aikaan. Etsintä kannattaa aloittaa Petaviuksesta. Humboldtin koillisreunalta Schorr A:n länsipuolelle ulottuu selvin Humboldtin heitteleen kaivertamista uurroksista, Catena Humboldt. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

Kun Easleyä lähtee etsimään – mieluiten suotuisan libraation aikaan, sillä muuten homma menee liki mahdottomaksi – kannattanee aloittaa helposti tunnistettavasta Petaviuksesta ja paikallistaa sitten huikea Humboldt. Easley sijaitsee Humboldtista koilliseen sen heittelekentän päällä. Etsinnän apuna voi käyttää oheista Oskari Syynimaan upeaa kuvaa heinäkuulta 2018.

Tämä kuva ei ole otettu Kuun kiertoradalta, vaan kyseessä on Oskari Syynimaan kauniista, Kauhavan päivätaivaalta 16.7.2018 otetusta alkuperäiskuvasta rajattu ja hieman muokattu näkymä Humboldtiin ja Easleyyn. Pohjoinen on kuvassa vasemmalla. Kuva: Oskari Syynimaa, laitteistona Sky-Watcher Skyliner 350P Flextube -kaukoputki, ASI290MM-kamera, Astronomik ProPlanet 807 IR-pass -suodatin ja 2x Barlow.

Kuten jo oheisesta etsintäkartasta ja Oskarin valokuvasta näkee, Easleya ympäröi kirkas heittelekenttä. Sellainen on Kuun nuorimpien, kopernikaanisella kaudella syntyneiden kraatterien tunnusmerkki. Vielä paremmin Easleyn heittelekenttä ja säteet erottuvat LRO-luotaimen kuvassa, joka on otettu Auringon paistaessa suoraan luotaimen takaa, jolloin pinnalle ei muodostu lainkaan varjoja. Heittelekentässä on viitteitä siitä, että törmäys olisi tapahtunut etelästä melko loivalla kulmalla.

Muutoin heittelekenttä näyttää melko normaalilta, mutta Easleystä länsilounaaseen lähtee omituisen pitkä, noin 70-kilometrinen säde. Luotain- ja Apollo-kuvista käy ilmi, että se seurailee lähes täysin Humboldtin heitteleen synnyttämää uurrosta. Muut Humboldtin uurrokset, esimerkiksi Catena Humboldt, eivät kirkkaina näy, eivätkä muut Easleyn säteet ole likikään näin pitkiä ja selväpiirteisiä. Hakemattakin herää ajatus, että tässä olisi kyseessä syy ja seuraus, mutta mitenkään varmaa tuo ei ole. Ja vaikka asiat kytkeytyisivätkin toisiinsa, ei varsinaisesta mekanismista voi esittää kuin arvauksia, sillä tällaista vanhemman uurroksen ja nuoren säteen yhteenliittymää ei liene koskaan tarkemmin tutkittu.

Hieman kontrastiltaan vahvistetussa täysikuuta vastaavan valaistuksen aikaan otetussa LRO-luotaimen kuvamosaiikissa Easleyn kirkas heittelekenttä ja etenkin pitkälle länsilounaaseen ulottuva eriskummallinen säde erottuvat hyvin. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

Easleyn nuoruudesta kertoo myös sen melkoisen hyvin säilynyt törmäyssulakivikerros. Kun vanhoja kraattereita katselee täydenkuun valossa, ei reunojen sisäosilla ja pohjalla ole juuri minkäänlaista sävyeroa. Easleyllä kontrasti kirkkaiden reunojen ja tumman törmäyssulakivipohjan välillä puolestaan on selkeä. Ja kun pohjaa katselee vielä tarkemmin, näkyy paikoin törmäyssulan jäähtyessä syntyneitä rakoja. Ne tapaavat pienistä kraattereista kadota eroosion myötä varsin nopeasti. Easley on siis selvästi nuori ja nätti, mutta ei silti kokoluokkansa kaikkein tuoreimpia edustajia.

Easleyn läntisen sisäreunan ja tasaisen, törmäyssulakiven peittämän pohjan taitekohta. Törmäyssulakiviesiintymän reunamilla sulakerroksen vain ohuelti peittämissä epätasaisemmissa kohdissa näkyy pari rakoa. Tällaiset jäähtymisraot kertovat kraatterin nuoruudesta, sillä vanhemmista kraattereista ne ovat meteoriittipommituksen ja lämpörapautumisen myötä kuluneet näkymättömiin. Kuva: NASA / ASU / LRO NAC / QuickMap / T. Öhman.

Vaikka Easley näyttää kuvissa kauniin symmetriseltä pyöreähköltä maljakraatterilta, sen topografia yllättää. Easleyn itäinen ja läntinen reuna ovat noin 500–1000 m korkeammalla kuin eteläinen ja pohjoinen. Läpimitaltaan yhdeksänkilometrisessä kraatterissa ero on merkittävä. Ero johtuu siitä, että Easley sattui osumaan kapeahkolle Humboldtin ja Curien väliselle korkealle kannakselle. Sen seurauksena Easleyn reunan muoto on hieman satulamainen.

Easley nähtynä luoteesta. Kraatteri syntyi kapealle kannakselle, mikä johti hieman satulamaiseen reunan muotoon. Reunan ulkopuolella kuvan etualalla painanteessa näkyvä tasaisempi ja hieman tummempi alue on kraatterista ulos lentäneen törmäyssulan muodostama lampare, nyttemmin tietysti törmäyssulakiveksi jähmettynyt. Sen sijaintiin on matalamman pohjoisreunan lisäksi saattanut vaikuttaa loivakulmainen törmäys etelästä. Kraatterin pohja on vastaavan törmäyssulakiven peitossa. Kuva: NASA / ASU / LRO NAC / QuickMap / T. Öhman.
Easleyn ympäristön topografinen kartta. Matalimpien sinivihreiden ja korkeimpien punaruskeiden alueiden välinen korkeusero on noin 4,7 km. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / GLD100 / QuickMap / T. Öhman.

Jos törmäyskraattereista pitää, ei voi olla viehättymästä Easleystä. Siinä on monia klassisen törmäyskraatterin kauniista piirteistä, ja lisukkeena erikoisia yksityiskohtia, jotka saavat sen erottumaan joukosta. On mielenkiintoista nähdä joskus tulevaisuudessa, minkälaisessa tutkimuksessa Easleya on käytetty.

Harmi vain, että Easley sijaitsee havaitsijan kannalta hieman hankalassa paikassa. Toisaalta tuo tarjoaa vähän pidempäänkin Kuuta katselleelle haastetta. Ainakaan omiin aisteihini ei ole osunut tietoa siitä, että Suomessa kukaan olisi Easleyn nimeämisen jälkeen onnistunut havaitsemaan tai kuvaamaan sitä. Kilpailuhenkisille olisi siis tarjolla kunniaa Suomen ensimmäisestä tietoisesti Easleystä tehdystä havainnosta. Sopivia havaintoaikoja voi selvitellä esimerkiksi mainiolla Virtual Moon Atlas -ilmaisohjelmistolla. Kuka tekee Suomen ensimmäisen uuden havainnon Easleystä?


*Tässä vaiheessa jollekin tulee epäilemättä mieleen mainio Hidden Figures – varjoon jääneet -elokuva ja sen pohjana ollut kirja. Katherine Johnson (1918–2020), Mary Jackson (1921–2005) ja Dorothy Vaughan (1910–2008) työskentelivät NASAn Langleyn tutkimuskeskuksessa Virginiassa. Heistä moneen kertaan palkittu Johnson on kuuluisin, ja Vaughania on kunnioitettu upealla kolmekilometrisella Kuun kraatterilla. Tänään perjantaina 26.2.2021 NASAn päärakennus Washington D.C.:ssä nimettiin Mary Jacksonin mukaan.


Tämä juttu ilmestyy hieman kärjekkäämmän lopetuksen ja enemmän mm. Apollo-kuvia ja topografiadataa sisältävänä pidempänä versiona myös Hieman Kuusta -blogissani.

Kiitokset Oskari Syynimaalle kuvaluvasta.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Kuun törmäysaltaat ja meret – kaksi eri asiaa

31.1.2021 klo 23.40, kirjoittaja
Kategoriat: Historia , Kuu , Mars , Nimistö , Törmäysaltaat , Vulkanismi , Vuoristot , Yleinen

Kuun geologisen historian perusteiden ymmärtämisessä on muutama oleellinen seikka. Ensinnäkin Kuu syntyi – tai ainakin valtaosa tutkijoista nykyisin uskoo sen syntyneen – kun suunnilleen Marsin kokoinen Theiaksi nimetty protoplaneetta törmäsi nuoreen Maahan. Törmäysroippeista kasaantui Kuu.

Siinä rytäkässä ja radioaktiivisen lämmöntuoton avittamana vastasyntynyt Kuu suli. Kuuta peitti magmameri, eli (lähes) koko sen pinta oli enimmäkseen sulan kiven peitossa (yksityiskohdista kiistellään kuten kunnon tieteellisestä hypoteesista kuuluukin, mutta ei takerruta nyt siihen). Raskaimmat alkuaineet kuten rauta ja nikkeli painuivat sulaneen kuupallon ytimeen. Keskiraskaat aineet puolestaan päätyivät vaippaan, joka muodostaa suurimman osan Kuusta. Kevyet ainekset nousivat pintaan kuin kuona. Tästä kuonasta syntyivät Kuun ylänköalueet, eli nykyäänkin paljain silmin vaaleina näkyvät alueet, jotka peittävät valtaosan kiertolaisemme pinnasta. Törmäyssynty ja magmameri selittävät oleellisimmat osat Kuun koostumuksesta.

Tähän asti kaikki sujuu yleistajuisissakin esityksissä Kuun historiasta useimmiten ihan hyvin, mutta sitten alkaa jostain syystä mennä huomattavasti vaikeammaksi. Maallikon kannalta Kuun pinta koostuu pääpiirteissään vain kahdesta kivilajista. Vaaleat ylängöt ovat kevyehköä anortosiittia (siis sitä edellä mainittua kelluvaa kuonaa), tummat meret puolestaan raskaampaa basalttia. Meri on latinaksi mare, joten Kuun tapauksessa puhutaan usein mare-basalteista. Anortosiitti ja basaltti ovat kivilajeja, jotka puolestaan koostuvat eri mineraaleista, jotka edelleen koostuvat alkuaineista. Kivilajit menevät mediassa turhan usein sekaisin mineraalien kanssa, ja joskus jopa mineraalit ja alkuaineet sekoitetaan keskenään. Kuun pääkivilajien ero on kuitenkin tiedotusvälineissäkin useimmiten vielä jollain lailla hallinnassa.

Vasta sitten kun mediassa aletaan käsitellä kysymystä siitä, missä tummat basaltit eli Kuun meret sijaitsevat ja kuinka vanhoja ne ovat, mennään lähes poikkeuksetta todella pahasti pöpelikön puolelle. Ei ole väliä onko kyseessä tavallinen ns. rivitoimittaja, tiedetoimittaja, tähtitieteen harrastaja, tähtitieteilijä tai jopa planetaarisiin kohteisiin erikoistunut geofyysikko tai geokemisti – Kuun meret aiheuttavat jatkuvia ja todella suuria väärinkäsityksiä. Ongelman ytimessä ovat törmäysaltaat.

Kuun geologia on suurelta, muidenkin kuin itseni kaltaisten törmäyskraatteri-intoilijoiden mielestä jopa suurimmalta osin törmäysaltaiden geologiaa. Törmäysaltaiden monimuotoiseen olemukseen (Mikä on ”törmäysallas”? Miten määritellään törmäysaltaan halkaisija?) tulee varmasti palattua joskus myöhemmin huomattavasti tarkemmin, mutta tässä yhteydessä riittää ymmärtää, että törmäysaltaat ovat erittäin suuria kraattereita. Ja kraattereistakaan ei nyt tarvitse tietää muuta kuin se, että ne ovat syviä kuoppia, ja että niiden pohjalla ja reunoilla on vielä syvemmälle ulottuvia rakoja.

Törmäysaltaat ovat jopa muinaisten piirteiden hallitsemassa Kuussa hyvin vanhoja. Ne syntyivät, kun aurinkokunnan rakennusvaiheesta jäljelle jääneet suuret asteroidit törmäsivät Kuuhun enimmäkseen joskus yli neljä miljardia vuotta sitten. Suurin ja vanhin tunnettu törmäysallas on South Pole – Aitkenin allas, jonka halkaisija lienee noin 2500 km. Sen ikä on yksi kuututkimuksen suuria avoimia kysymyksiä. Nuorin suuri ”aito” monirenkainen törmäysallas on Orientalen allas, jonka halkaisija on noin 940 km ja ikä ehkä jossain 3,8 miljardin vuoden hujakoilla.

Törmäysaltaat ovat valtavia, ja niitä on paljon. Näitä edelleen topografiassa, pinnanmuodoissa ja painovoimakartoissa näkyviä satojen ja jopa tuhansien kilometrien läpimittaisia kraatterijättiläisiä on Kuussa vieri vieressä.

Altaiden vaikutus ulottuu moninkertaisesti niiden reunojen ulkopuolelle. Altaat synnyttävät ympärilleen säteittäisten ja konsentristen rakojen systeemin, joka vaikuttaa nuorempien geologisten piirteiden syntyyn ja kehitykseen. Vielä oleellisempaa on, että altaiden synnyn yhteydessä sulanut ja murskautunut kiviaines leviää heittelekenttänä kaikkialle Kuun pinnalle. Kuun ylängöt muodostuvat – ainakin jos rapsuttaa hieman ylimmän kerroksen alle – melkein pelkistä toinen toistensa päälle kasaantuneista vanhojen törmäysaltaiden heittelekerroksista.

Tätä kohtalaisen yksinkertaista törmäysaltaiden hallitsemaa maailmaa saapuivat sotkemaan meret (meri on latinaksi mare, joten Kuun tapauksessa meri ja mare ovat synonyymejä). Jossain vaiheessa altaiden pohjien ja reunojen rakoja pitkin alkoi kohota sulaa, runsaasti rautaa ja magnesiumia sisältävää tummaa kiviainesta, eli jo edellä mainittua basalttia. Toisin kuin hyvin usein virheellisesti kuvitellaan, mare-basaltit eivät siis ole altaiden syntyessä muodostunutta törmäyssulakiveä, vaan peräisin syvältä Kuun sisuksista.

Koska meillä ei ole keinoja selvittää, mitä Kuun törmäysaltaiden pohjilla on, emme tiedä, kuinka pian altaiden synnyn jälkeen ne alkoivat täyttyä näistä Kuun vaippakerroksen osittaisesta sulamisesta alkunsa saaneista laavoista. Apollo- ja Luna-näytteiden ja kraatterilaskujen perusteella kuitenkin tiedetään, että mare-basaltit eli Kuun meret ovat satoja miljoonia ja jopa miljardeja vuosia itse törmäysaltaita nuorempia. Samoin tiedetään, että niiden purkautuminen kesti satoja miljoonia vuosia, eikä reippaasti yli miljardin vuoden kestokaan yhden meren alueella tapahtuneelle tuliperäiselle toiminnalle ole mitenkään poikkeuksellista.

Yksittäiset mare-basalttien virrat olivat joidenkin metrien tai kymmenien metrien paksuisia. Tästä voidaan tehdä aivan suoria havaintoja: Joskus harvoin meren pinnalla erottuvat nuorimpien laavavirtojen muodot, mutta useimmiten kyse on basaltteihin syntyneestä törmäyskraatterista, jonka reunalta voidaan nähdä toisiaan kerros kerrokselta seuranneet laavapurkaukset. Kokonaisuutena muhkeimmat mare-basalttikerrostumat ovat ehkä muutaman kilometrin paksuisia, mutta yleensä Kuun meriä peittää noin kilometrin tai muutaman sadan metrin vahvuinen kerroksellinen basalttikakku.

Jotkut kerros kerrokselta hiljalleen muodostuneista meristä täyttävät törmäysaltaan lähes sen (oletettuja) reunoja myöten. Tällaisia ovat esimerkiksi Mare Imbrium eli Sateiden meri, sekä Mare Fecunditatis eli Hedelmällisyyden meri. Tämä on ainakin osaltaan johtanut siihen valitettavan sitkeään virhekäsitykseen, että meri ja allas olisivat sama asia.

Monen väärinkäsityksen lähde? Mare Imbrium ja siihen liittyvät pienemmät mare-alueet Sinus Iridum, Palus Putredinis ja nykyisin nimetön mutta aiemmin Palus Nebularumina tunnettu alue täyttävät lähes koko vanhemman Imbriumin törmäysaltaan. Tässä ja seuraavissa kuvissa musta soikio kuvaa likimääräistä törmäysaltaan reunan sijaintia, valkea soikio puolestaan marea. Pohjoinen on kaikissa kuvissa ylhäällä. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

On kuitenkin myös meriä, jotka eivät nykykäsityksen mukaan sijaitse törmäysaltaassa. Tällaisia ovat mm. ison osan Kuun lähipuolen läntisestä puoliskosta peittävä Oceanus Procellarum (Myrskyjen valtameri) ja kuu-ukon kulmakarvan muodostava Mare Frigoris (Kylmyyden meri). Pyöreydestään huolimatta myöskään Mare Tranquillitatiksen (Rauhallisuuden meri) alapuolella ei törmäysallasta luultavasti ole. Meri ei siis syntyäkseen vaadi törmäysallasta.

Vaikka Mare Tranquillitatis eli Rauhallisuuden meri onkin muodoiltaan varsin pyöreä, se ei nykyisen käsityksen mukaan sijaitse vanhassa törmäysaltaassa. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

Selvimmin ero altaan ja meren välillä käy ilmi niistä altaista, joita meri ei peitä kuin osittain. Nuorin allas, Orientale, on kaikkein ilmeisin tapaus. Orientalea ei kuitenkaan Maasta pääse kunnolla näkemään, koska ainoastaan sen itäiset osat ovat suotuisan libraation aikaan jotenkin näkyvissä.

Orientalen monirenkainen törmäysallas on selkein esimerkki vanhan altaan ja sitä osin täyttävän maren erosta. Mare Orientale peittää vain pientä osaa altaan keskustasta. Lacus Veris ja pienempi Lacus Autumni altaan itäosissa ovat purkautuneet ulomman Rookin renkaan ja Cordilleran renkaan (eli altaan reunan) juurille. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / T. Öhman.

Onneksi Nectariksen allas on myös oivallinen esimerkki vain osittain mare-basalteilla täyttyneestä altaasta. Se on erinomaisesti näkyvissä kasvavan sirpin aikoihin pari päivää ennen puolikuuta. Nectariksen allas on ikivanha, ehkä noin 4,1 tai 3,9 miljardia vuotta. Altaan reuna on yleisimmän käsityksen mukaan Rupes Altain jyrkänteen kautta kulkeva rengasrakenne. Kuten kuka tahansa voi kiikareilla todeta, on Rupes Altailta matkaa vaalean ylänköaineksen yli Mare Nectariksen tummaan rantaan melkomoisen paljon, eli noin 275 km.

Ainoastaan Nectariksen altaan syvimpiä keskiosia peittävän Mare Nectariksen pinta on saanut osakseen poikkeuksellisen niukasti ikämäärityksiä, mutta mahdollisesti meren vanhimmat edelleen näkyvät osat syntyivät noin 3,8 miljardia vuotta sitten. Mare Nectariksen nuorimmilla basalteilla on ikää kenties vain noin 3,0 miljardia vuotta. Sikäli kun ikämääritykset pitävät paikkansa, Nectariksen törmäysaltaalla ja Mare Nectariksen nuorimmilla osilla on ikäeroa siis noin miljardi vuotta. Tiivistäen: Nectariksen törmäysallas ja Mare Nectaris ovat aivan eri ikäisiä, ja meri peittää allasta vain melko pieneltä osin. Ne eivät ole alkuunkaan sama asia. Kannattaa katsoa itse.      

Nectariksen altaan lounainen reunajyrkänne on nimeltään Rupes Altai, mutta myös Altain pohjois- ja itäpuolella altaan reuna on nähtävissä kiikarillakin helposti. Mare Nectaris täyttää vain altaan keskiosan. Tämä on harrastajan kannalta helpoimmin havaittava kohde, jossa vanhemman altaan ja sitä ainoastaan pieneltä osin täyttävän nuoremman maren ero on erittäin selvä. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

Etenkin Kuun etäpuolella on runsain määrin altaita, joita meri ei peitä laisinkaan. Tämä on johtanut siihen silloin tällöin esille putkahtelevaan harhaan, että etäpuolella altaita olisi vähemmän kuin lähipuolella. Tilastolliset virherajat huomioiden altaita kuitenkin on molemmilla puolilla sama määrä. Erot lähi- ja etäpuolen altaiden nykyisessä ulkonäössä johtuvat vain siitä, että lähipuolen kuori on ohuempi kuin etäpuolella, joten altaiden synnyttämä rakoilu on puhkaissut lähipuolen kuoren helpommin ja näin luonut laavoille reitin pintaan. On myös mahdollista, että lämpöä tuottavien alkuaineiden epäsymmetrinen jakauma on osaltaan vaikuttanut merien epätasaiseen sijoittumiseen Kuun pinnalla.

Törmäysaltaat ovat kiistatta yksi tärkeimmistä Kuun ja muiden maankaltaisten planeettojen geologisista rakenteista. Kuussa, kuten alussa totesin, ne ovat ehdottomasti tärkein. Eräs 1960–70-lukujen Apollo-lentojen merkittävimmistä tieteellisistä tuloksista oli altaiden ja merien ikä- ja koostumuseron selvittäminen. Olemme siis tienneet jo viiden vuosikymmenen ajan niiden keskeisen eron ja merkityksen. Silti asia ei vieläkään ole selvä edes niille, jotka yliopistossa ovat kuulleet jotain Marsista, puhumattakaan toimittajista ja maallikoista. Ongelma ei koske pelkästään Suomea, vaan on yleinen ainakin anglosaksisessa maailmassa. Tämä on melkoisen hämmästyttävää, ja myös surullista.

Olen monesti miettinyt, mistä ongelma juontaa juurensa. Kunnon vastausta en ole keksinyt. Yksi osaselitys lienee, ettei asteroiditörmäysten geologiaa juuri opeteta edes planeettageologian koulutusohjelmissa. Planeettageologeilla on taustansa paljon useammin esimerkiksi Maan geologiasta tutuissa vulkanismissa ja sedimentologiassa kuin törmäyskraatteritutkimuksessa.

Toinen osaselitys voi olla siinäkin, ettei törmäysaltailla ole virallisia nimiä. Kuussa mare-täytteiset altaat on nimetty niitä enemmän tai vähemmän peittävän meren mukaan, siis esimerkiksi Humorumin allas, Crisiumin allas, ja niin edelleen. Tämä lienee suuri(n?) syy virheelliselle maren ja altaan yhdistämiselle.

Hankalinta on, kun kerrotaan hämmentävästi ja siis virheellisesti tyyliin ”Mare Moscoviensen altaan ikä on…” Tällöin ei helposti voi tietää, onko kyse altaasta vai sitä osin täyttävästä nuoremmasta merestä.

Esimerkkejä vääristä ja oikeista ilmauksista Kuun ja Marsin törmäysaltaisiin ja niitä täyttäviin muodostumiin liittyen.

Väärin / VäärinOikein / OikeinMiksi?
Mare Imbriumin allasMare Imbrium (Sateiden meri) / Imbriumin allasImbriumin allas on vanhempi ja törmäyssyntyinen, altaan lähes täysin täyttävä Mare Imbrium taas nuorempi ja laavasyntyinen
Mare Orientalen allasMare Orientale (Itäinen meri) / Orientalen allasOrientalen allas on vanhempi ja törmäyssyntyinen, Mare Orientale taas nuorempi ja laavasyntyinen ja täyttää vain pienen osan Orientalen altaasta
Mare Tranquillitatiksen allas / Tranquillitatiksen allasMare Tranquillitatis (Rauhallisuuden meri)Mare Tranquillitatiksen alla ei liene törmäysallasta lainkaan
Argyre Planitian allasArgyre Planitia / Argyren allasArgyren allas on vanhempi ja törmäyssyntyinen, Argyre Planitia taas nuorempi ja enimmäkseen(?) sedimenttisyntyinen

Törmäysaltaiden nimiongelmat eivät jää tähän. Joillakin selväpiirteisimmillä pienillä törmäysaltailla on tavallinen kraatterinimi, kuten Schrödinger. Grimaldi taas on ainoastaan nimitys Grimaldin altaan keskusrenkaalle ja sen sisäpuolelle jäävälle maretäytteiselle osalle. Tämä on hämäävää, mutta historiallisten syiden vuoksi täysin ymmärrettävää.

Grimaldin allas on kaksirenkainen törmäysallas Kuun lähipuolen länsireunalla. Sen mare-täytteinen keskusrengas on saanut kraatterinimen Grimaldi. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.

Suuri osa Kuun altaista on kuitenkin nimetty kahden altaan reunan tuntumassa olevan kraatterin mukaan, esimerkiksi Schiller–Zucchiuksen allas. Tällainen nimeämisen sekamelska ei ole ainakaan tehnyt altaita ja niiden satunnaista suhdetta meriin yhtään helpommin hahmotettaviksi.

Ikivanha kaksirenkainen Schiller–Zucchiuksen allas sijaitsee lähipuolen lounaisreunalla ja on usein mukavasti havaittavissa hieman ennen täysikuuta. Sitä ei varsinainen pinnalla oleva mare-basaltti täytä laisinkaan, joskin ylänköjä hieman tummempi sävy, rautarikkaampi koostumus ja alueella tavattavat tummakehäiset kraatterit viittaavat siihen, että aivan pinnan alla mare-basaltteja esiintyy. Tällaisia alueita kutsutaan kryptomareksi. Schiller–Zucchiuksen kryptomaren pinnalla olevia melko ohuita kerrostumia on arveltu Orientalen törmäysaltaan heitteleeksi. Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.
 

Erot törmäysaltaiden ja niitä täyttävien kerrostumien synnyn, iän ja sijainnin välillä eivät tietenkään rajoitu pelkästään Kuuhun. Tilanne on periaatteessa sama myös esimerkiksi Merkuriuksessa ja Marsissa. Argyren törmäysallas on yksi Marsin komeimmista. Sen läpimitta lienee jonkin verran yli 1500 km. Sen keskellä on Argyre Planitia eli Argyren tasanko, jonka halkaisija on noin 900 km. Argyre Planitiaa peitti todennäköisesti muinoin sisämeri (Marsin tapauksessa meret sisälsivät vettä).* Sittemmin jäätikköjen ja tuulen toiminta on kasannut alueelle lisää sedimenttejä. Argyren törmäysallas on siis paljon vanhempi ja suurempi kuin Argyre Planitia.

Argyren allas on Marsin merkittävimpiä törmäysaltaita. Toisin kuin Kuussa, Marsin törmäysaltaiden keskiosia ei yleensä täytä basaltti, vaan esimerkiksi Argyre Planitian pinnalla on sisämeren pohjalle kerrostuneita sedimenttejä, jäätikkösyntyisiä sedimenttejä, sekä tuulen tuomaa hienoainesta. Kuvassa punaiset alueet ovat korkeimpia, tummansiniset matalimpia. Kuva: NASA / Viking / MGS MOLA / JPL / MarsTrek / T. Öhman.

Esimerkkejä voisi luetella paljon lisääkin, mutta eiköhän perusviesti tullut jo selväksi. Törmäysallas ja sitä enemmän tai vähemmän täyttävä kerrostuma ovat aivan eri asioita niin synnyltään kuin iältäänkin. Tämä pätee niin Kuussa kuin muuallakin aurinkokuntamme suurilla kiinteäpintaisilla kappaleilla. Siksi niitä pitäisi kutsua omilla nimillään niin tieteellisessä tekstissä kuin yleistajuisissakin esityksissä. Asioiden ymmärtämisen kannalta niiden nimillä on merkitystä.


*Hämäyksen vuoksi Marsissa on edelleen käytössä kaksi nimijärjestelmää. Niistä vanhempi, pinnan kirkkaus- eli albedoeroihin perustuva systeemi sisältää myös tummia ”mareja”. Kuun tapaan nämä ovat joskus, mutteivat suinkaan aina, laavatasankoja tai muita vulkaanisia alueita. Todellisten, vettä ammoisina aikoina sisältäneiden Marsin merien kanssa Marsin mareilla ei ole mitään tekemistä.


Tämä juttu ilmestyy myös Hieman Kuusta -blogissani.


Korjaus 1.2.2021: Schiller–Zucchiuksen kuvatekstistä korjattu Orientale kraatterista altaaksi.

4 kommenttia “Kuun törmäysaltaat ja meret – kaksi eri asiaa”

  1. Ikäkriitikko sanoo:

    Ihmettelen miten pystytään ajoittamaan toisen taivaankappaleen kraattereiden ikiä? Kun siellä ei ole käynyt kukaan asiantuntija paikanpäällä eikä näytteitäkään taida olla tuotu? Maapallollakin kraaterin iän arvioiminen on monimutkainen prosessi.
    Ihmettelen myös miten pystytään arvioimaan jonkun toisen aurinkokunnan planeetan ikä, onko ne ihan villejä veikkauksia?

    1. Teemu Öhman sanoo:

      Tuo on sen verran laaja ja monisyinen kysymys, että ihan lyhyt vastaaminen ei ainakaan minulta luonnistu. Tästä pitäisi joskus kirjoittaa ihan oma juttunsa, mutta yritetään nyt jonkunmoista vastausta.

      Oletettavasti tässä lähinnä tarkoitetaan absoluuttisia, esimerkiksi vuosissa mitattavia ikiä, siis tyyliin kolme päivää, 5612 vuotta, tai 3,89 miljardia vuotta. Hämäyksen vuoksi aloitan kuitenkin suhteellisista ijistä, eli vanha–vanhempi–vanhin -mallista, sillä se luo pohjan koko hommalle.
      Kuu on aurinkokunnan ajanlaskussa avainasemassa, Maan ohella toki. Tanskalainen Nikolaus Steno määritteli ensimmäisenä 1600-luvulla maankamaran kerrosjärjestyksen perussäännöt. Ne ovat hyvin ilmeisiä, mutta edelleen tarpeellisia ja menevät silti usein väärin. Niiden mukaan nuorempi kerros syntyy vanhemman päälle, ja nuorempi rakenne leikkaa vanhempaa. Periaatteessa näin on määritelty geologinen aikaskaala Maalle, Kuulle ja kaikille muillekin maankaltaisille planeetoille.

      Kuu on planeettojen iänmäärityksessä avainasemassa. Kuussa pinnan iänmäärityksen kannalta tärkein tapahtuma oli Imbriumin törmäysaltaan synty. Sen heittelekerros levisi kaikkialle Kuun lähipuolelle (ja etäpuolelle myös, mutta toki ohuempana). Siitä saadaan perusjako, eli jokin geologinen yksikkö on joko Imbriumia vanhempi (Imbriumin heittele peittää tai muokkaa sitä) tai nuorempi (Imbriumin heittele jää toisen kerrostuman alle). Kuun kolme vanhinta rajapyykkiä määritellään juuri törmäysaltaiden (Nectaris, Imbrium ja Orientale) heittelekerrosten avulla.

      Kuun kaksi nuorinta geologisten kausien rajapyykkiä sen sijaan on hyvin epämääräistä, koska laajoja heittelekerroksia ei ole. Näin ollen peittymis- ja leikkaussuhteiden määrittäminen on monesti hyvin vaikeaa. Eratosthenes-kraatteri on tyyppiesimerkki eratostheenisen kauden kraattereista, Copernicus puolestaan kopernikaanisen kauden kraattereista. Toisin kuin joskus virheellisesti ajatellaan, Eratosthenes ja Copernicus eivät kuitenkaan aloittaneet nimeään kantavia kausia. Jos siis kraatteri näyttää Copernicuksen kaltaiselta, eli sillä on kirkkaat säteet, terävä reuna jne., se on iältään kopernikaaninen. Jos säteet (yleensä) puuttuvat, heittelekerros on muutenkin epämääräisempi ja reunan terävyys alkaa kadota, on kraatteri eratostheeninen. Periaatteet ovat samankaltaiset muillakin planeetoilla.

      Kuu on Maan ulkopuolisista maailmoista ainoa, jossa suhteelliset ajoitukset on saatu joltisenkinmoisella tarkkuudella sidottua myös absoluuttisiin ikään (yksityiskohdista on käyty debattia viimeiset 50 vuotta, mutta ei mennä siihen, koska periaatteista kuitenkin ollaan yhtä mieltä). Apollo 12 laskeutui Copernicuksen säteelle, ja Pete Conrad ja Al Bean saivat kerätyksi näytteitä, joiden oletetaan olevan juuri tuota Copernicuksen heittelettä. Maan laboratorioissa noiden näytteiden iäksi on määritetty noin 800 miljoonaa vuotta. Tyypilliset kopernikaaniset kraatterit ovat siis suunnilleen sen ikäisiä. Pienten kopernikaanisten kraatterien heittelettä saatiin kerättyä myöhemmillä lennoilla.

      Monellakin Apollo-lennolla tuotiin Maahan Imbriumin heittelettä (joidenkin mukaan oikeastaan mitään muuta ei tuotukaan, koska se kontaminoi koko lähipuolen, mutta sekin on jo toinen juttu). Sen ikä on alituisen pähkäilyn alla, mutta lienee jossain 3,87-3,85 miljardin vuoden kieppeillä. Myös Nectariksen heittelettä saatiin analysoitavaksi, ja sen ikäarviot pyörivät neljän miljardin vuoden tienoilla. Orientalen heittelettä ei tiedetä kerätyn.
      Noin saadaan siis muutaman tapahtuman absoluuttiset iät selville, ja muita tapahtumia voidaan verrata niihin. Tuo jako on kuitenkin hyvin karkea, joten tarvitaan tarkempi menetelmä, jotta eri alueiden geologiseen historiaan päästään pureutumaan kunnolla. Se perustuu kraatterilaskuihin. Kuudella Apollo- ja kolmella Luna-lennolla (+nyt yhdellä Chang’e-lennolla) saatiin näytteitä eri-ikäisiltä laskeutumisalueilta, ja näiden alueiden pinta-aineksen absoluuttinen ikä voidaan siis määrittää laboratoriossa.

      Valokuvista ja muusta kaukokartoitusaineistosta voidaan puolestaan määrittää se geologinen yksikkö, esimerkiksi laavavirta, jota kukin näyte edustaa (ei tietenkään oikeasti ihan helppoa). Vuosimiljardien saatossa kaikkialle putoilee keskimäärin samaan tahtiin meteoriitteja, jotka synnyttävät kraattereita. Isoja törmäyksiä tapahtuu vähän, mikroskooppisia puolestaan lukemattomia. Mitä vanhempi pinta on kyseessä, sitä enemmän siihen on siis ehtinyt syntyä kraattereita. Näin ollen tiedetään, että vaikkapa 3,2 miljardin vuoden ikäisellä pinnalla (ikä siis määritetty näytteestä labrassa) on X kpl tuon kokoisia ja Y kpl tämän kokoisia kraattereita pinta-alayksikköä kohti. Kun iältään tunnettuja pintoja on useita, saadaan aikaiseksi käppyrä, jonka avulla voidaan määrittää kraatterilaskujen avulla ikiä myös sellaisille alueille, joilta ei näytteitä ole.

      Noin periaatteessa ei siis tarvitse tehdä muuta kuin määrittää iätettävän geologisen yksikön pinta-ala, laskea kraatterien lukumäärä ja mitata niiden halkaisijat, ja käyrältä voidaan lukea absoluuttinen vuosissa mitattava ikä. Käytännössä asia ei tietenkään ole noin yksinkertainen, ja kraatterilaskijat ovatkin ihan oma erikoistunut heimonsa planeettageologien joukossa.

      Kraatterilaskuihin perustuva iänmääritys edellyttää tietenkin myös sitä, että törmäysvuo eli törmäysten lukumäärä aikayksikköä kohti tunnetaan koko Kuun geologisen historian ajalta. Käytännössä tämä ei tietenkään ole mahdollista. Se on selvää, että varhaisen aurinkokunnan aikana törmäyksiä tapahtui aivan eri tahtiin kuin nykyään, mutta kiistanalaisempaa on, kuinka nopeasti tahti rauhoittui, ja oliko välillä taas kiivaamman pommituksen aikoja. Jos jossain vaiheessa törmäyksiä tapahtui poikkeuksellisen paljon, se saa pinnan näyttämään vanhemmalta kuin se todellisuudessa onkaan. Nykyisen asteroidipopulaation havaintojen, meteoriittien iänmääritysten, erilaisten teoreettisten mallien ja simulaatioiden avulla on kuitenkin jonkunmoinen käsitys siitä, millainen törmäysvuo on Maa–Kuu-systeemissä ollut eri aikoina.

      Marsista ei ole tunnetuilta alueilta peräisin olevia näytteitä, joista olisi voitu ikä määrittää. Osin siksikin eilen onnistuneesti Jezero-kraatteriin laskeutunut Perseverance-kulkija on niin kiinnostava. Sen keräämät näytteet saadaan toivottavasti jossain vaiheessa Maahan tutkittaviksi. Silloin saataisiin myös Marsin suhteelliseen iänmääritykseen ainakin yksi varma(hko) absoluuttinen kiintopiste.

      Tällä hetkellä Marsin ja muiden planeettojen kraatterilaskuihin perustuva iänmääritys on melko hataralla pohjalla, sillä vaikka Maa–Kuu-järjestelmän törmäysvuo tunnetaan jotensakin luotettavasti, ei vuo muilla planeetoilla ole ollut sama. Erilaiset mallit antavat esimerkiksi Marsin amatsonisen kauden alkuhetkelle liki puolitoista miljardia vuotta toisistaan poikkeavia arvoja. Näin ollen kraatterilaskujen antamiin ”absoluuttisiin” ikiin etenkin muilla planeetoilla kuin Kuussa kannattaa suhtautua asiaankuuluvalla varauksella.

      Ai niin, tuohon kommenttiin paikan päällä käyneiden asiantuntijoiden puutteesta todettakoon, että Apollo 17:n Jack Schmitt on edelleenkin aktiivinen Norjan eklogiiteistä aikoinaan väitellyt geologi, ja että etenkin kolmen viimeisen Apollo-lennon miehistöt olivat heitä kouluttaneiden geologien mukaan varsinkin kenttägeologian osalta pätevämpiä kuin vastavalmistuneet geologit. Eli ihan hyvin heidän kohdallakin voidaan puhua asiantuntijoista.

      Toisten aurinkokuntien planeettojen ikien määrittämisestä esimerkiksi naapuriblogisti Mikko Tuomi kykenisi antamaan huomattavasti minua pätevämmän vastauksen. Äärimmäisen nuoria planeettoja ovat tietenkin sellaiset harvinaiset tapaukset, joiden tähden ympärillä näkyy vielä pölyä ja kaasua, josta tähti ja planeetat syntyivät. Tähden koostumuksen ja kirkkauden perusteella erilaisista tähtienkehitysmalleista saadaan sitten vanhemmille tähdille ja sen myötä siis koko kyseiselle eksoplaneettajärjestelmälle jonkunmoinen perusteltu ikäarvio. Tämän puolen yhtään tarkempi pähkäily menee kuitenkin vahvasti minun osaamisalueeni ulkopuolelle.

      1. ikäkriitikko sanoo:

        Juttu olisi mielenkiintoinen kuinka pystytään laskemaan auringon, maan, taivaankappaleen ikä tai koko maailmankaikkeuden.
        Monessa paikassa kyllä mainitaan että ikä on tämän ja tämän verran mutta mitään perusteluja en ole suomeksi nähnyt muuta kuin maailmankaikkeudelle jonkinlaisen lauseen.

        Wikipedian mukaan Hubble aikanaan veikkasi kaikkeuden olevan 1,8 miljardia vuotta vanha,

        1. Teemu Öhman sanoo:

          Maailmankaikkeuden iästä löytyy suomeksi tekstiä vaikka kuinka paljon. Kannattaa esimerkiksi käväistä kirjastossa tutustumassa tähtitiedehyllyn tarjontaan. Maan ja planeettojen iät perustuvat radiometrisiin iänmääritysmenetelmiin. Noistakin tietoa on kyllä paljon ja helposti saatavilla. Ursan kustantama Chris Turneyn kirja Luut, kivet ja tähdet – Iänmäärityksen tiede on hyvä ja viihdyttävä yleistajuinen johdatus aiheeseen.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Värinää kraatterin reunalla

28.1.2021 klo 13.26, kirjoittaja
Kategoriat: Kraatterit , Kuu , Maa , Maanjäristykset , Suomi , Tektoniikka , Törmäysaltaat , Vuoristot

Aamuyöllä 9.12.1972 kraatterin reunalla tärisi. Sen seurauksena useiden metrien läpimittaisia lohkareita syöksyi alas kraatterin rinnettä satojen metrien ja jopa kilometrien matkan. Henkilö- ja omaisuusvahingoilta kuitenkin vältyttiin.

Illalla puoli kahdeksan maissa 17.2.1979 toisen kraatterin reunalla tapahtui järistys. Ihmiset tunsivat sen vaikutukset 100 km:n säteellä, ja se synnytti talojen seiniin halkeamia. Tuolilta putoamista suurempia tapaturmia se ei kuitenkaan tiettävästi aiheuttanut. Vajaat kymmenen minuuttia myöhemmin tapahtui jälkijäristys, joka sekin tuntui 70 km:n kilometrin päässä järistyksen episentristä.

Koska vuoden 1979 järistykset tapahtuivat Väinön nimipäivänä, ne tunnetaan nimellä Väinön värinät. Pääjäristys on Suomen 50-vuotisen mittaushistorian suurin, eli 3,8 magnitudia. Jälkijäristyskin oli kotimaan mittakaavassa merkittävä, 2,8 magnitudia. Kraatteri, jonka reunalla nämä järistykset tapahtuivat, oli Lappajärvi.

Ensiksi mainittu vuoden 1972 järistys sen sijaan tapahtui Kuussa. Kraatteri, tai paremminkin törmäysallas, jonka reunalla tärisi, oli Orientale. Se on Kuun nuorin monirenkainen törmäysallas ja sijaitsee Kuun etäpuolella juuri läntisen reunan takana. Orientalen altaan syntyajankohtaa ei tarkoin tiedetä, mutta useimmat ikäarviot liikkuvat 3,8 miljardin vuoden tuntumassa. Sen läpimitta on noin 940 km, eli pohjois–etelä-suunnassa lähes koko Suomi mahtuisi Orientalen sisään. Itä–länsi-suunnassa jäisi rutkasti tilaa ylikin.

Kuva 1. Jari Kankaanpää onnistui Kauhavalla 2.12.2020 klo 00.40 kurkistamaan hieman Kuun ”reunan taakse” suotuisan libraation ansiosta, ja sai kuvattua Orientalen törmäysaltaan itäiset osat. Kuva: Jari Kankaanpää.

Journal of Geophysical Research: Planets -lehdessä hyväksyttiin viime vuoden lopulla julkaistavaksi Rupali Mohantyn johdolla tehty tutkimus The Long-lived and Recent Seismicity at the Lunar Orientale Basin: Evidence from Morphology and Formation Ages of Boulder Avalanches, Tectonics and Seismic Ground Motion. Kuten artikkelin pitkä nimikin kertoo, siinä keskityttiin Orientalen törmäysaltaan alueella esiintyvien kuunjäristysten näkyviin todisteisiin. Niitä ovat ennen kaikkea suurten lohkareiden rinteitä pitkin vyöryessään jättämät jäljet.

Orientalen alueella näitä jälkiä on runsaasti altaan eri renkaiden, grabenien (pienehköjen hautavajoamien) ja kraatterien rinteillä. Jälkien ja pienten törmäyskraatterien leikkaussuhteiden – eli pyörikö lohkare vanhemman kraatterin yli vai jäikö vyörymisjälki nuoremman kraatterin peittämäksi – ja kraatterilaskujen avulla intialaistutkijat pystyivät päättelemään, että suuri osa jäljistä on geologisesti äärimmäisen nuoria. Monet syntyivät kenties vain tuhansia tai joissain tapauksissa ainoastaan kymmeniä vuosia sitten. Mohanty ja kumppanit myös osoittivat, etteivät lohkareet lähde vyörymään omia aikojaan, vaan siihen tarvitaan kuunjäristyksiä.

Kuva 2. Orientalen törmäysaltaan varjostettu korkeusmalli. Montes Cordillera muodostaa useimpien käsitysten mukaan pienempien kraatterien reunaan vertautuvan törmäysaltaan päärenkaan. Sen ja Montes Rookin ulomman osan välissä on Lacus Autumni eli Syysjärvi. Ulomman ja sisemmän Rookin renkaan välissä on Lacus Veris eli Kevätjärvi. Ainoastaan altaan sisäosaa peittää satoja miljoonia vuosia itse allasta nuorempi Mare Orientale eli Itäinen meri, jonka mukaan koko Orientalen allas on nimetty. Vaaleanpunainen soikio osoittaa 9.12.1972 tapahtuneen kuunjäristyksen episentrin likimääräisen sijainnin. Keltainen suorakaide puolestaan osoittaa yksityiskohtaisempien kuvien 3 ja 4 likimääräisen sijainnin. Korkeimpien valkoisten ja matalimpien tummansinisten alueiden välinen korkeusero on noin 13 km. Kuva: T. Öhman / QuickMap / LRO WAC / ASU / NASA.

Kuu on siis seismisesti aktiivinen. Tässä ei ole oikeastaan mitään uutta. Yhdysvallat toimitti Apollo-lennoilla vuosina 1969–1972 neljä seismometriä Kuun pinnalle. Niiden avulla alussa mainittu Orientalen reunan järistyskin saatiin suunnilleen paikannettua. Seismometrit toimivat mainiosti vuoteen 1977 saakka, jolloin NASA päätti säästää muutaman taalan ja sammutti ne. NASA on tehnyt vuosikymmenten saatossa lukemattomia idioottimaisia päätöksiä, mutta tutkimuksen kannalta harva on ollut yhtä onneton kuin tuo.

Toiminta-aikanaan seismometriverkon avulla pystyttiin selvittämään, että kuunjäristyksiä on neljää eri tyyppiä. Meteoriittitörmäysten synnyttämiä pinnallisia järistyksiä verkko rekisteröi yli 1700. Massaltaan törmänneet kappaleet vaihtelivat sadasta grammasta sataan kiloon. Syvällä, noin 700–1200 km:n syvyydessä syntyvät järistykset puolestaan liittyvät painovoiman synnyttämään vuorovesi-ilmiöön. Säännöllinen lämpeneminen ja jäähtyminen Kuun vaiheiden tahdissa taas aiheuttaa hyvin pieniä järistyksiä.

Mielenkiintoisin ryhmä ovat ns. matalat järistykset. Ne tapahtuvat noin 20–30 km:n syvyydessä. Niistä on saatu etenkin NASAn LRO-luotaimen huipputarkkojen valokuvien avulla viimeisen vuosikymmenen aikana runsaasti lisätietoja. Matalien järistysten ja niihin kiinteästi liittyvien tektonisten rakenteiden synty on yhdistetty koko Kuun kutistumiseen.

Orientalen reunan järistys joulukuussa 1972 ja muut alueella havaitut todisteet tuoreista tärinöistä eivät kuitenkaan välttämättä liity pelkästään Kuun kutistumiseen. Niiden sijaintiin on ilman muuta vaikuttanut Orientalen törmäysaltaan reunan eli Montes Cordilleran kohoaminen ja syvälle ulottuva rakoilu.

Ajatusta altaiden tai suurien kraatterien vaikutuksesta kuunjäristysten sijaintiin tukee myös se, että 3.1.1975 havaittiin Lorentzin keskusrengasaltaan reunalla  suuri järistys. Samoin Schrödingerin reunalla on tuoreita siirrosrakenteita. Kraatterin tai törmäysaltaan reuna on jo lähtökohtaisesti epästabiili muodostuma, ja kun siihen yhdistetään törmäyksen synnyttämä syvälle ulottuva heikkouspinta, on tilanne hyvin otollinen kuunjäristyksen synnylle.

Kuva 3. Cordilleran renkaalta alas todennäkäisesti kuunjäristysten vuoksi alas vyöryneiden lohkareiden alkuperäiset sijainnit pystyy määrittämään melko tarkoin seuraamalla niiden jälkiä ylös rinteen kalliopaljastumille. Valkea laatikko osoittaa kuvan 4 sijainnin. Kuva: NASA / ASU / LRO NAC M1143065301RE / T. Öhman.
Kuva 4. Osasuurennos edellisen kuvan alaosasta. Ylärinteeltä lähtevien jälkien päästä löytyy suuria lohkareita, jollaiset ovat tulevaisuuden näytteenhakulennoilla erityisen kiinnostavia kohteita. Kuva: NASA / ASU / LRO NAC M1143065301RE / T. Öhman.

Aivan samasta on kyse 22–23:n kilometrin läpimittaisen ja noin 78 miljoonaa vuotta vanhan Lappajärvenkin kohdalla. Suomen maanjäristykset johtuvat etupäässä Atlantin keskiselänteen levenemisestä. Toinen merkittävä tekijä on jääkauden jälkeinen maannousu, eli mannerjäätikön kallioperään painaman lommon oikeneminen. Lappajärven edelleenkin sata metriä järven pinnan yläpuolella oleva siirrostunut kraatterin reuna tuo tähän alueelliseen jännityskenttään yhden kirjaimellisesti liikkuvan osan lisää. Tätä taustaa vasten ei ole mitenkään yllättävää, että Väinön päivän iltana värisi reippaasti.

Totuuden nimissä on tosin mainittava, että mitenkään yleisesti hyväksytty tuo ajatus Lappajärven kraatterin reunan ja maanjäristysten yhteydestä ei ole. Eipä asiaa ole kyllä tästä näkökulmasta tutkittukaan. Idean toi tiettävästi ensimmäistä ja ainoaa kertaa akateemisessa työssä esiin Andreas Abels Suomen törmäyskraattereita käsitelleessä väitöskirjassaan vuonna 2003. Hän ehdotti ainoastaan Väinön värinöiden liittyvän kraatterin reunan lohkojen liikahteluun.

Lappajärvellä, etenkin sen itäisen reunan tuntumassa on kuitenkin järissyt runsaasti muulloinkin: vuodesta 1970 lähtien Lappajärven reunalla on tapahtunut Väinön värinöiden ohella seitsemän pientä maanjäristystä. Muutoin viidenkymmenen kilometrin säteellä kraatterin keskustasta pieniä järistyksiä on sattunut vain kaksi. En ole seismologi tai tilastotieteilijä, mutta eihän tuota enää sattumalla selitetä. Eikä tässä ole mitään ihmeellistä, vaan Lappajärven reunalle keskittyneet järistykset ovat täysin looginen seuraus törmäyskraatterin synnystä. Kuten Mohantyn ja kumppaneiden tuore tutkimuskin osoittaa, Kuussa törmäysten seuraukset tuntuvat järistyksinä vielä liki neljä miljardia vuotta myöhemmin, joten miksipä ei Lappajärvellä ainoastaan 78 miljoonan vuoden jälkeen, vaikka merkittävästi pienemmästä kraatterista kyse onkin.

Kuva 5. Suomen seismometriverkoston mittaamien maanjäristysten episentrit (punaiset ympyrät) 50 km:n säteellä (vaalea ympyrä) Lappajärven törmäyskraatterin keskustasta. Sininen ympyrä osoittaa kraatterin halkaisijan eli reunan likimääräisen sijainnin. Kaksi suurinta punaista palluraa kuvaa Väinön värinöitä. Niiden todelliset sijainnit ovat seismologin tekemän tulkinnan mukaan todennäköisesti vielä hieman lähempänä kraatterin reunaa kuin tämä maanjäristystietokannasta suoraan otettu data antaa ymmärtää. Kuva: T. Öhman / Taustakartta: Maanmittauslaitos / Järistysdata: Seismologian instituutti.

Kaikki tämä on tietenkin tieteellisesti tavattoman kiehtovaa. Asialla on ainakin tulevaisuudessa myös käytännöllinen puolensa. Alajärvellä, Vimpelissä ja Lappajärvellä ei talon tai mökin paikkaa suunniteltaessa tarvitse mahdollisia maanjäristyksiä ottaa huomioon, mutta Kuussa tilanne on hieman toinen.

Orientalen alue on tieteellisesti erittäin kiinnostava, ja on selvää, että jossain vaiheessa sieltä näytteitä haetaan. Orientalen näytteiden hakemisessa tullaan epäilemättä käyttämään samaa lähestymistapaa kuin Joe Bidenin uutta työhuonetta koristavan, Apollo 17:n Jack Schmittin keräämän kuukiven 76015,143 tapauksessa: korkealta rinteeltä vyörynyt lohkare tarjoaa mahdollisuuden saada näytteitä sijainniltaan tunnetusta ja geologisesti erittäin mielenkiintoisesta kohteesta, joka on kuitenkin niin astronauteille kuin mönkijöillekin turhan vaarallinen. Orientalen altaan ulommilta renkailta alas pyörineet pulterit mahdollistaisivat Orientalen altaan syntyhetken ja samalla koko Kuun imbrisen kauden päättymishetken määrittämisen. Tällä olisi kauskantoiset vaikutukset Kuun ja koko sisemmän aurinkokunnan kehityshistorian ymmärtämiselle. Näytteitä sieltä siis kannattaa hakea, mutta pidempiaikaista kuuasemaa renkaiden juurelle ei olisi järin fiksua pystyttää.

Kuunjäristyksillä on myös ominaisuus, joka kuuasemia suunnittelevien arkkitehtien on syytä huomioida. Maapallon järistykset ovat lyhytkestoisia. Normaalisti ne kestävät sekunteja, tai suurten järistysten tapauksessa joitain kymmeniä sekunteja. Yksi merkittävä tekijä Maan järistysten nopeassa vaimenemisessa on veden esiintyminen niin maapallon kuoressa kuin syvemmällä vaipassakin. Kuussa vaimentavaa vettä ei ole. Niinpä Kuu jää ”soimaan” järistysten sattuessa hyvinkin yli kymmeneksi minuutiksi. Tämä asettaa kuuaseman rakenteiden järistyksenkestolle aivan erilaiset vaatimukset kuin muutaman sekunnin tärähdys.

Törmäyskraattereiden synty on niin geologian kuin arkielämänkin aikaperspektiivissä tavattoman nopea prosessi. Niiden jäähtyminen kestää monta kertaluokkaa kauemmin, eli kraatterin koosta ja olosuhteista riippuen tuhansia tai miljooniakin vuosia. Kuten Orientale ja kaikesta päätellen myös Lappajärvi  osoittavat, kraatterien reunat voivat kuitenkin nitkahdella lopullista sijaansa etsien kymmeniä miljoonia ja jopa miljardeja vuosia. Noiden ajanjaksojen valtavuutta voi yrittää ymmärtää, kun seuraavan kerran ihailee Kuuta tai vaeltaa Lappajärven kaunista reunaa pitkin.

Kuva 6. Näkymä Lappajärven itäiseltä, yhä värisevältä reunalta. Kuva: T. Öhman.

4 kommenttia “Värinää kraatterin reunalla”

  1. Yläpuoleltako? sanoo:

    ”Lappajärven edelleenkin sata metriä järven pinnan yläpuolella”, täh? Edes Pyhävuori ei ole sataa metriä järven pinnan yläpuolella.

    1. Teemu Öhman sanoo:

      No, jos uskomme Maanmittauslaitosta, Lakis on noin 171,9 m merenpinnan yläpuolella, Lappajärven pinta puolestaan 70,4 m. Vaikka minulla huono matikkapää onkin, olen aika varma siitä, että noiden erotus on pikkuisen yli sata metriä. Pyhävuori jää parikymmentä metriä matalammaksi.

  2. Jorma Lamminen sanoo:

    Mielenkiintoinen paljon uutta tietoa sisältävä kirjoitus maalikolle. Maannousu on minulle entuudestaan tuttu, muistaisin että tällä sisämaassa se on 7mm/v ja rannikolla 10 mm/v. Uutta tietoa on Atlantin keskiselänteen leveneminen ja kraaterin reunan paikkansa hakeminen ja näiden suuri vaikutus Lappajärven järistyksille. En ole näiden asioiden suhteen mitenkään aktiiivinen, vaikka Lappajärven kreeterin reunan erikoisia kiviä olenkin keräillyt ja lähettänyt jopa Geoloogiselle tutkimuslaitokselle tutkittavaksi. Kuusta en muista koskaan kuulleeni vastaavaa.

    1. Teemu Öhman sanoo:

      Kiva kuulla, että juttu kiinnosti! Maannousu on tosiaankin tuota luokkaa. Hieman tarkemmin tuota maannousutahtia voi vilkaista esim. tältä MML:n sivulta: https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/teematietoa/maannousu

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *