Arkisto
- marraskuu 2023
- lokakuu 2023
- syyskuu 2023
- elokuu 2023
- heinäkuu 2023
- kesäkuu 2023
- toukokuu 2023
- huhtikuu 2023
- maaliskuu 2023
- helmikuu 2023
- tammikuu 2023
- joulukuu 2022
- lokakuu 2022
- syyskuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- huhtikuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- joulukuu 2021
- marraskuu 2021
- lokakuu 2021
- elokuu 2021
- kesäkuu 2021
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- tammikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- syyskuu 2020
- elokuu 2020
- heinäkuu 2020
- kesäkuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
- maaliskuu 2020
- helmikuu 2020
- tammikuu 2020
- joulukuu 2019
- marraskuu 2019
Marsin järistykset ja tuoreet törmäykset
Planetaarinen seismologia
Maanjäristysten ja niitä synnyttävien seismisten aaltojen tutkimus eli seismologia on paras tapa saada selkoa maapallon sisäosien rakenteesta. Siksi myös lähiplaneettoja on yritetty tutkia seismisin keinoin lähes yhtä kauan kuin niille on pystytty tekemään pehmeitä laskeutumisia. Tulokset ovat kuitenkin olleet melkoisen vaihtelevia.
Kaikkien kuuden Kuuhun laskeutuneen Apollo-aluksen mittalaitearsenaaliin kuului erilaisia seismometrejä. Ne myös enimmäkseen toimivat erinomaisesti aina siihen asti, kun ne pikkurahan säästämiseksi sammutettiin vuonna 1977. Apollo-seismometreistä suurelta osin johtuu, että Kuun sisärakenne tunnetaan nykyisin Maan jälkeen parhaiten.
Myös Marsia haluttiin tutkia seismisin menetelmin, joten vuonna 1976 Marsiin saapuneissa Viking 1 ja 2 -laskeutujissa oli seismometrit mukana. Viking 1:n seismometri ei kuitenkaan toiminut eikä Viking 2:n mittausaineistosta löydetty ainuttakaan varmaa järistystä. Osittain tämä oli seurausta siitä, että laskeutujien päätehtävänä oli elämän merkkien etsintä. Siihen keskittyneet laitteet saivat etusijan, minkä vuoksi seismometrit sijoitettiin mittausten kannalta epäedulliseen paikkaan laskeutujissa.
Täysin hyödyttömiä Viking 2:n seismometrin mittaukset eivät kuitenkaan olleet, sillä insinöörejä kiinnostaneiden laskeutujan omien kolinoiden ja tärinöiden lisäksi se mittasi säätilan vaihtelujen synnyttämää värinää täydentäen näin varsinaisia meteorologisia mittauksia. Tarttuipa mukaan myös yksi todennäköinen pölypyörrekin.
Hieman yllättäen myös vuonna 1982 Venuksen pinnalle laskeutuneissa neuvostoliittolaisissa Venera 13 ja 14 -aluksissa oli mukana seismometrit. Yllättävää tämä on siksi, että Venuksen hurjissa oloissa laskeutujien oli suunniteltu kestävän puolisen tuntia, ja todellisuudessa ne sinnittelivät tunnin–pari. Näin lyhyenä aikana kukaan ei kuvitellut tapahtuvan sellaista ihmettä, että voimakas Venuksen järistys jäisi haaviin. Seismometrit olikin suunniteltu mittaamaan mikroseismistä värinää. Tulokset jäivät kuitenkin monitulkintaisiksi ja todennäköisintä on, että Viking 2:n tapaan myös Venera 13:n ja 14:n seismometrit mittasivat laskeutujan tärähtelyä tuulessa.
InSight
Veneroiden jälkeen toisilta planeetoilta uutta seismistä dataa halajavat tutkijat joutuivat odottamaan kauan. Hyvää kuitenkin kannatti odottaakin: neljä vuotta sitten Elysiumin tasangolle Marsiin laskeutunut NASAn InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) on ylivoimaisesti merkittävin toista taivaankappaletta seismisin keinoin tutkinut laskeutuja sitten Apollo-aikojen. InSightin on arveltu uuvahtavan aurinkopaneeleihin kertyvän pölyn aiheuttamaan sähkön puutteeseen nyt joulukuuhun mennessä, mutta toistaiseksi se on pysynyt vielä joten kuten toimintakuntoisena.
Neljän toimintavuotensa aikana se on mitannut yli 1300 järistystä. Niistä yli 50 on ollut riittävän voimakkaita, jotta niiden syntypaikka – yleensä Cerberus Fossaen geologisesti hyvin nuori alue InSightin koillispuolella – on saatu määritettyä. Suurin mitattu Marsin järistys tapahtui viime toukokuun alussa, kun InSight oli jo pahasti hiipumassa.
Sen lisäksi, että InSightin ranskalaisvalmisteinen seismometri nimeltään SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) on saanut määriteltyä Cerberus Fossaen Marsin seismisesti aktiivisimmaksi alueeksi, on käsitys Marsin sisärakenteesta nyt merkittävästi aiempaa tarkempi. InSightin ansiosta tiedämme, että Marsilla on sula ydin, jonka halkaisija on 3660 ± 80 km. Raudan ja nikkelin lisäksi se sisältää oletettua enemmän myös keveämpiä alkuaineita. Vaippakerroksen paksuus puolestaan on noin 1500 km, eli suunnilleen puolet maapallon vaipan paksuudesta. Marsin kuoren paksuus, 24–72 km, taas vastaa Maan mantereisen kuoren paksuutta.
Marsin järistykset ovat pääosin sisäsyntyisiä, eli ne syntyvät joko tektonisten voimien nitkuttaessa kalliota tai osittain sulan kiviaineksen liikkeistä magmasäiliöissä. Osa järistyksistä on kuitenkin ulkoisten tekijöiden aiheuttamia, eli peräisin pienten asteroidien törmäyksistä Marsin pintaan. Sellaiset antavat mahdollisuuden hieman erilaiseen seismiseen tutkimukseen. Lokakuun lopulla aiheesta julkaistiin parikin artikkelia Science-lehdessä.
Marsin sisärakennetta on saatu tutkittua niin kutsuttujen runkoaaltojen (engl. body waves) avulla. Näitä ovat pitkittäiset P- eli primääriaallot ja poikittaiset S- eli sekundääriaallot. Niiden lisäksi maanjäristyksissä syntyy usein myös pinta-aaltoja. Pinta-aaltoja ei kuitenkaan oltu onnistuttu Marsissa havaitsemaan, sillä järistykset tapahtuivat liian syvällä ollakseen tehokkaita pinta-aaltojen muodostajia. Tilanne muuttui 18.9.2021, jolloin InSight rekisteröi poikkeuksellisen voimakkaan järistyksen.
Tarkemmissa tutkimuksissa järistyksen alkupiste tarkentui Tempe Terran alueelle. Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) -luotaimen kameroiden kuvista hyvin läheltä ennustettua paikkaa löytyi tuoreiden kraattereiden rypäs. Suurimman yksittäisen kraatterin (38,11°N 280,12°E) läpimitta oli 130 ± 12 m. Se oli tuolloin suurin tunnistettu vastasyntynyt kraatteri. Kraatterin etäisyys InSight-laskeutujasta on noin 7455 km.
Tempe Terran kraatteriryppään synty aiheutti järistyksen, jonka voimakkuus oli noin neljä magnitudia. Tämä vertautuu varsin hyvin Suomen mittaushistorian voimakkaimpaan maanjäristykseen eli magnitudin 3,8 Väinön värinään, joka tapahtui 17.2.1979 Lappajärven törmäyskraatterin itäisellä reunalla.
Joulukraatteri
Tempe Terran kraatteri ei kuitenkaan saanut pitää ennätystään kovinkaan kauaa. Jouluaattona 2021 InSightin seismometri rekisteröi nimittäin jälleen poikkeuksellisen järistyksen. Se tapahtui huomattavasti lähempänä, 3460 km:n päässä Amazonis Planitialla (34,80°N 189,92°E). Sen aiheuttanut törmäys synnytti myös noin neljännen magnitudin järistyksen ja samalla toistaiseksi suurimman tunnetun tuoreen kraatterin.
Tämä 150 ± 10 m:n läpimittainen ja 21 m syvä kraatteri on vähintään kolmesta näkökulmasta erittäin mielenkiintoinen tapaus. Kraatteritutkijan silmin tarkasteltuna kraatterissa viehättää sen kauniin epäsymmetrinen heittelekenttä. Kraatterista lounaaseen ulottuu ainakin kymmenkunta kilometriä pitkä kiilamainen alue, jossa ei ole heittelettä oikeastaan lainkaan. Tämä on loivakulmaisten törmäysten tunnusomainen piirre ja kertoo suoraan, että törmännyt kappale tuli lounaasta, tässä tapauksessa luultavasti noin 30°:n kulmalla. Samaa tulosuuntaa indikoi myös vastakkaisella puolella kraatteria oleva pienten sekundäärikraatterien alue, joka on pisimmillään koillisessa.
Erikoisimmat piirteet ovat kraatterista luoteeseen ja heikommin eteläkaakkoon erottuvat kaartuvat tummat rakenteet. Tällaisia niin sanottuja sapeleita (engl. scimitar) ei ole löydetty muualta kuin eräiden Marsin nuorimpien kraatterien ympäriltä. Niiden syntyä ei vielä ymmärretä, mutta suosituimpien mallien mukaan ne muodostuvat kaasukehän läpi syöksyvää asteroidia ympäröivän kartiomaisen šokkiaallon ja itse törmäyksessä syntyvän suunnilleen pallomaisen šokkiaallon vuorovaikutuksesta. Sapelien näkyminen vaatii lisäksi pölyistä pintaa, jollaista Marsissa riittää.
Marsin vedestä innostuneiden tutkijoiden ja insinöörien mieliä kiihottava joulukraatterin piirre puolestaan erottui MRO-luotaimen HiRISE-kameran (High Resolution Imaging Experiment) lähikuvista. Kraatterin heittelekentällä huomattiin nimittäin olevan tavallisten kivenlohkareiden joukossa runsaasti myös suuria vesijään kappaleita. Niitä on aivan kraatterin reunalla sekä ainakin noin 150 m:n päähän saakka ulottuvalla alueella. Tämä jääheitteleen jakauma kertoo, että kohdeaineksessa on jäätä lähes pinnasta ainakin muutaman kymmenen metrin syvyyteen.
Suoria todisteita vesijäästä on löydetty Marsista monin paikoin, eikä siinä sinänsä ole mitään uutta tai ihmeellistä. Kiinnostavan tästä jouluaattokraatterista tässä mielessä kuitenkin tekee sen syntypaikka. Kraatteri sijaitsee vain 34,8 astetta päiväntasaajan pohjoispuolella. Näin läheltä päiväntasaajaa ei ole ennen löydetty suoria todisteita nykyisestä vesijäästä. Mikäli ihmiskunta ei onnistu intomielisessä yrityksessään kärventää itsensä takaisin kivikaudelle tai post-apokalyptiseen scifi-helvettiin, joskus ei niin hirvittävän kaukaisessa tulevaisuudessa ihmiset kävelevät Marsin pinnalla. Tuolloin runsaat ja lähes kaikkialla esiintyvät vesivarastot ovat erittäin käyttökelpoisia.
Kolmas näkökulma Amazoniksen joulukraatteriin on tietenkin Marsin sisärakenteesta kiinnostuneen seismologin. InSightin kohdalla olevan Marsin kuorikerroksen paksuudeksi on jo aiempien järistysten perusteella onnistuttu määrittämään 39 ± 8 km. Kun käytössä on vain yksi seismometri koko planeetalla, ei runkoaaltojen perusteella ole kuitenkaan pystytty havaitsemaan kuoren tai vaipan yläosan sivusuuntaisia paksuusmuutoksia. Tuoreet pinta-aaltoja tuottaneet törmäykset, etenkin Amazoniksen joulutörmäys, muuttivat tilanteen.
Havaittujen seismisten nopeuksien perusteella InSightin kohdalla Marsin kuoressa ei ole ainakaan merkittäviä määriä jäätä. Magmasta syntyneitä kiviä sen sijaan riittää, sillä Elysiumin laavakerrokset (tai osin syväkivet?) ovat vähintään muutaman kilometrin paksuisia. InSightin laskeutumisalueella kuori on kuitenkin pääosin harvempaa (ja täten seisminen nopeus pienempi) kuin Elysiumin ja Amazonisin välisellä alueella. Tämä saattaa selittyä sillä, että Elysiumin laavojen alla voi olla Utopian todennäköisen törmäysaltaan höttöisempää heittelettä.
Paitsi että InSightin seismometri rekisteröi joulutörmäyksestä suoraan lyhintä tietä tulleet pinta-aallot, se (todennäköisesti) onnistui 75 minuuttia myöhemmin havaitsemaan myös Marsin toiseen suuntaan kiertäneet pinta-aallot. Nämä niin sanotut R2-aallot kulkivat Hellaksen törmäysaltaan kautta. Hellaksen törmäyksen seuraksena Marsin kuori lienee altaan kohdalla vain muutaman kilometrin paksuinen. Niinpä Hellaksen kohdalla R2-aallot pääsivät kulkemaan tiheämmässä ylävaipan aineksessa. Sikäli kun nämä havainnot ja tulkinnat pätevät, on keskimääräinen seisminen nopeus Marsin kuoressa suunnilleen sama sekä vanhalla eteläisellä ylängöllä että nuoremmalla pohjoisella alangolla. Tämä puolestaan avaa uusia mahdollisuuksia ymmärtää Marsin suuren kahtiajaon syntyä.
Mitä InSightin jälkeen?
Kun InSight kuluvan talven aikana todennäköisesti lopullisesti sammuu, ei Maan ulkopuolella ole yhtään toimivaa seismometriä. Kuuhun on toivottu kattavaa geofysikaalista mittausasemaverkostoa jo Apollo-seismometrien sammutuksesta lähtien. Nykyisissä suunnitelmissa haikaillaan sellaista kenties jo vuodelle 2030. Myös Kuun eteläisellä napaseudulle laskeutuvien Artemis III -lennon astronauttien mukaan on kaavailtu seismometriä. Pisimmällä Kuun seismometrisuunnitelmista on ehkä Farside Seismic Suite -laitepaketti, jossa on tarkoitus viedä kaksi seismometriä Kuun etäpuolelle Schrödingerin altaaseen.
Marsin seismologiaakin koskevia alustavia suunnitelmia toki on, mutta Marsin sen paremmin kuin Kuunkaan osalta ei mikään ole varmaa. Etenkin NASA on pitänyt viime vuosien aikana suurta ääntä Kuuhun palaamisesta, mutta kannattaa pitää mielessä, että viimeisimmät kuusi onnistunutta pehmeää laskeutumista Kuun pinnalle ovat tehneet Kiina ja Neuvostoliitto.
Tätä kirjoittaessani NASAn Artemis I -lento kiertää Kuuta. Amerikkalaiset ovat kuitenkin edelleen kaukana siitä, että saisivat seismometrin tai vallankaan seismometriverkoston Kuun tai Marsin pinnalle. Toivottavasti he siinä onnistuvat, sillä InSight on neljän toimintavuotensa aikana osoittanut modernien seismisten tutkimusten keskeisen merkityksen planeettojen sisärakenteen ja kehityksen ymmärtämisessä.
Muuttuva Merkurius
Merkuriuksella on imago-ongelma. Se on peräisin jo lähes viidenkymmenen vuoden takaa ja aurinkokuntamme sisin planeetta kärsii siitä edelleen.
Vuosina 1974–1975 NASAn Mariner 10 -luotain suoritti kolme Merkuriuksen ohilentoa. Niiden myötä sen pinnasta saatiin kartoitettua hieman alle puolet. Kuvien paljastamaa törmäyskraattereiden ja tektonisten rakenteiden hallitsemaa maisemaa luonnehdittiin tuoreeltaan kuumaiseksi. Totta tämä tietysti joiltain osin onkin. Kraatteroituminen on ollut sekä Kuun että Merkuriuksen pintaa eniten muokannut prosessi.
Niin englannin- kuin suomenkielinenkin Wikipedia on Merkuriusta kuvaillessaan edelleen samoilla linjoilla: ”Sen törmäyskraatterien täyttämä pinta muistuttaa Kuun pintaa.” Kuumaiseksi kutsuminen on tietenkin Kuun ystävien mielestä merkittävä kehu. Valitettavasti vain media, yleisö ja kieltämättä myös iso osa tutkijoista tulkitsi tämän tarkoittavan geologisesti uuvahtanutta ja sen myötä myös vähemmän mielenkiintoista planeettaa.
Osasyyllinen tähän näkemykseen oli Mars. Mariner 9 -luotain oli vain muutamaa vuotta aiemmin kuvannut Marsin valtavia tulivuoria, tuhansien kilometrien mittaisia repeämälaaksoja ja muinoin virranneen veden kaivertamia jokiuomia. Napajäätiköt kasvoivat ja pienenivät vuodenaikojen myötä, ja välillä pölymyrskyt kietoivat koko planeetan vaippaansa. Sellaisen kanssa oli vaikea kilpailla huomiosta, oli Merkurius sitten oikeasti kuinka kiinnostava tahansa.
Osin imago-ongelmasta johtuen tämän nykymääritelmillä aurinkokunnan pienimmän planeetan lähitutkimuksissa koitti Mariner 10:n jälkeen yli kolmen vuosikymmenen mittainen tauko: toinen luotain kohti Merkuriusta laukaistiin vasta vuonna 2004. Vuosina 2008–2009 muutaman Merkuriuksen ohilennon tehnyt NASAn MESSENGER-luotain kiersi Merkuriusta nelisen vuotta vuodesta 2011 alkaen.
Koko planeetan pinnan kattanut valokuvakartoitus yhdessä MESSENGERin muiden mittalaitteiden avulla tehtyjen löytöjen kanssa kanssa toi tuolloin Merkuriuksen silloin tällöin tiedeuutisiinkin. Etenkin Merkuriuksen pohjoisten napaseutujen vesijääesiintymien varmistuminen oli suuremman luokan tapaus.
Toinen säväyttävämpi uutinen oli jo Mariner 10:n kuvissa lukuisten kraatterien pohjilla nähtyjen kirkkaiden läiskien paljastuminen kuopiksi.1 Koska nämä kuopat näyttelevät aivan keskeistä osaa tämänkertaisessa tarinassa, on tässä vaiheessa syytä syytä ottaa pieni sivuaskel ja perehtyä niiden olemukseen hieman tarkemmin.
Kummat kuopat
Mariner 10:n ottamissa kuvissa useiden törmäyskraatterien pohjilla nähtiin siis erikoisia pieniä, mutta kirkkaita läiskämäisiä kohteita. Niiden olemuksesta ei kuitenkaan pystytty sanomaan sen enempää, koska kuvista ei yksityiskohtia erottunut. Niinpä ne jäivät pienen piirin ihmetyksen aiheiksi.
MESSENGERin myötä tilanne muuttui merkittävästi. Uusista kuvista ja korkeusmittauksista selvisi, että kirkkaiden kohteiden keskellä on kuoppia, joiden läpimitta vaihtelee jokusesta kymmenestä metristä useisiin kilometreihin. Vastaavia ei ole löydetty mistään muualta aurinkokunnastamme.
Syvyydeltään ne ovat vain muutamia kymmeniä metrejä, ja samalla alueella olevat kuopat ovat varsin tarkoin saman syvyisiä. Kuopilla ei ole kohonneita reunoja ja niiden pohjat ovat tasaiset. Törmäyskraattereita ne siis eivät ole, eivätkä ne muistuta mitään tunnettuja tuliperäisiä purkausaukkojakaan. Ne kuitenkin esiintyvät tavallisimmin törmäyskraattereissa (yleensä kraatterien pohjilla, mutta myös keskuskohoumissa, reunoilla, reunaterasseilla ja heittelekentillä), mutta joskus myös purkausaukkojen yhteydessä.
Kuoppien esiintyminen ei ole satunnaista. Niitä tavataan hieman keskimääräistä useammin aurinkoisilla rinteillä. Lisäksi niillä on hyvin voimakas taipumus esiintyä kömpelön nimen low reflectance material (LRM) saaneessa tummassa aineksessa. Toinen tumma spektroskooppinen pintamateriaalin yksikkö, jossa kuoppia myös on runsaasti, tunnetaan nimellä low reflectance blue plains (LBP). Jonkin verran niitä on tuliperäisten purkausaukkojen syöksemässä pyroklastisessa aineksessakin. Hyvin harvinaisia ne sen sijaan ovat etenkin pohjoisessa ja Caloriksen törmäysaltaan ympäristössä esiintyvillä enimmäkseen laavasyntyisiksi tulkituilla tasangoilla.
Kuoppia on hieman eri näköisiä. Erilaisten kuoppien on ajateltu edustavan erilaisia kehitysvaiheita. Suosituin ehdotettu kuoppien kehityskulku menee pääpiirteissään näin: Ensin syntyy pieni kuoppa, joka sitten alkaa kasvaa ja saa seurakseen muita. Kuoppien pohjat ovat aluksi kirkkaita, ja kuoppia ympäröi kirkkaasta ja ympäristöään tasaisemmasta ja/tai hienojakoisemmasta aineksesta muodostunut kehä. Kasvavat kuopat yhtyvät suuremmiksi. Kuoppia synnyttävän aktiivisuuden hiipuessa ensimmäisenä katoavat kirkkaat kehät, mutta kuoppien pohjat pysyvät yhä kirkkaina. Kun aktiivisuus on kokonaan lakannut, myös kuoppien pohjat tummuvat ympäristön kaltaisiksi ja eroosio alkaa pehmentää kuoppien muotoja.
Kuoppien olemuksen ja esiintymisalueiden selvittäminen on periaatteessa yksinkertaista havainnointia. Niiden synty- ja muokkautumismekanismi(e)n ymmärtäminen on kuitenkin paljon vaikeampi ongelma. Erilaisten spektrometrimittausten perusteella on päätelty, että kuoppien yhteydessä esiintyy todennäköisesti runsaasti magnesium- ja kalsiumsulfidia (MgS ja CaS) sekä lyijykynistä tuttua grafiittia (C). Nämä ovat Merkuriuksen olosuhteissa aineita, jotka haihtuvat helpommin kuin ympäristön tavalliset mineraalit.
Yleisin hypoteesi kuoppatutkijoiden parissa onkin, että näitä herkästi haihtuvia yhdisteitä on runsaasti LRM- ja LBP-aineksessa. Haihtumista tapahtunee jo Merkuriuksen kuumissa normaalioloissa, päivälämpötila kun ekvaattorin seuduilla kohoaa 430°C:n tienoille. Erityisesti haihtumista kuitenkin tapahtunee paikoissa, joissa on tavallistakin enemmän lämpöä tarjolla, kuten juuri auringonpuoleisilla rinteillä. Lisäksi Merkuriuksen pyörähdys- ja kiertoaikojen lukkiutuminen on johtanut siihen, että sillä on erityiset ”lämpönavat” pituuspiireillä 0° ja 180°. Myös näiden alueiden tuntumassa havaitaan tavallista runsaammin kuoppia. Törmäyskraattereiden pitkään kuumina pysyvät törmäyssulakivet ja vulkaaniset purkausaukot toimivat myös ylimääräisen lämmön lähteinä, luultavasti selittäen kuoppien paikallisen jakauman LRM- ja LBP-alueilla.
Kuopat ovat vähintään geologisessa mielessä erittäin nuoria. Niitä on nähty tuoreimpienkin törmäyskraatterien pohjilla, joten kuoppien on täytynyt syntyä kraatterien jälkeen. Kuvien erotuskyvyn puitteissa ei ole kyetty havaitsemaan, että kuoppia olisivat pienet törmäyskraatterit muokanneet. Tämä onkin saanut tutkijat pohtimaan, voisivatko kuopat olla paitsi geologisesti, myös ihan tavallisen ihmisjärjen ymmärtämissä vuosimäärissä nuoria. Tai voisiko niitä peräti syntyä koko ajan?
Tuoreita törmäyksiä?
MESSENGER-aineiston pohjalta tehdään uusia kiinnostavia löytöjä edelleen. Esimerkiksi loppukesästä Geophysical Research Letters -lehdessä julkaistiin erittäin kiehtova artikkeli Merkuriuksen pinnalla havaituista muutoksista.
Emerson J. Speyererin johdolla tehty, valitettavasti maksumuurin takana oleva artikkeli Present Day Endogenic and Exogenic Activity on Mercury kertoo jo otsikossaan kaiken oleellisen: Merkurius on kyllä kurttuinen muttei kuollut. Speyererin ryhmän tulkinnan mukaan Merkurius on siis tälläkin hetkellä geologisesti aktiivinen planeetta.
MESSENGER kuvasi Mercury Dual Imaging System- eli MDIS-kameran laajakuvapuolella Merkuriuksen pinnan useampaan kertaan. Suurilta alueilta on myös eri aikoina otettuja kuvapareja, joissa pinnan valaistusolosuhteet ovat lähestulkoon identtiset. Tällaisia kuvapareja Speyerer kollegoineen tutki, mahdollisia muutoksia etsien.
Niitä myös löytyi. Speyererin ryhmän analyysi paljasti kuvista kaksikymmentä täysin varmaa muutosta. Lisäksi havaittiin muutama epäselvempi ja siksi tarkemman analyysin ulkopuolelle jätetty tapaus. Varmoista muutoksista 19 oli pieniä pyöreäköjä läiskämäisiä kirkastumisia ja yksi viivamainen muutos. Yhdessä havaitussa piirteessä nähtiin selvä sädemäinen rakenne, mutta pääsääntöisesti muutoksen kokeneet kohteet jäivät laajakulmakameran kuvien vähäisehkön erotuskyvyn vuoksi vain epämääräisiksi kirkkaiksi läimäreiksi.
Säteiden ympäröimän kohteen loogisin selitys on törmäyskraatteri, säteet kun ovat yksi nuorimpien kraatterien tunnusmerkeistä. Kraattereita syntyy kaikkialla aurinkokunnassa koko ajan, joten ne olisivat periaatteessa mahdollinen selitys kaikille havaituille uusille kirkkaille läiskille. Tämä on kuitenkin erittäin epätodennäköistä, sillä jos kaikki 19 läiskää olisivat törmäyskraattereita (käytännössä itse kraatteri ei näy, vaan tutkimuksessa oletettiin kirkkaat läiskät kraatteria ympäröiväksi heittelekentäksi), täytyisi Merkuriukseen osua tuhat kertaa enemmän asteroideja (ja pieni määrä komeettoja) kuin nykyiset mallit ennustavat. Toki mallit ovat ennenkin olleet pielessä, mutta tuhatkertainen ero on turhan suuri, jotta törmäyksiä voisi pitää uskottavimpana selityksenä.
Kasvavia kuoppia?
Muutosten esiintymisympäristö antaa osviittaa niiden mahdollisesta synnystä. Muutoksista valtaosa (12 kpl) havaittiin tumman LRM-aineksen kohdalla tai sen välittömässä läheisyydessä. Kuten edellä todettiin, LRM on siitä mielenkiintoista tavaraa, että Merkuriuksen kummat kuopat esiintyvät erityisen mielellään juuri siinä. Hakematta mieleen nousee ajatus, että muutoksilla ja kuopilla voisi olla jotain tekemistä toistensa kanssa.
Tätä mahdollista yhteyttä tukee se havainto, että kuusi muutosta havaittiin sellaisissa kraattereissa, joissa on varmuudella havaittu kuoppia, tai tällaisten kraatterien heittelekentillä. Lisäksi erään muutoskohdan keskeltä havaittiin myöhemmin otetussa korkean erotuskyvyn kuvassa kuopparyhmä.
Myös yksi havaittu viivamainen muutos on yhteydessä kuoppiin. 196-kilometrisen Sholem Aleichem -kraatterin läntisellä terassivyöhykkeellä huomattiin huhti–lokakuussa 2011 syntynyt peräti noin kahden kilometrin mittainen reunaterassilta kohti kraatterin pohjaa suuntautunut kapea kirkastuma. Kirkastuman lähtöpäässä nähtiin myöhemmässä korkean erotuskyvyn kuvassa kuoppa. Luonnollisin selitys havainnoille on, että terassilla olevan kuopan kasvaminen tai muu aktiivisuus synnytti maanvyöryn, jossa kuopan kirkasta ainesta valui kraatterin jyrkähköä sisäreunaa pitkin parin kilometrin matkan kohti kraatterin pohjaa.
Aktiivista tektoniikkaa?
Merkuriuksen jättimäisen rautaytimen jäähtyminen on aiheuttanut koko planeetan pinnan rypistymisen. Käytännössä se näkyy erilaisina tektonisina harjanteina ja siirroksina. MESSENGERin loppuvaiheen matalalta kiertoradalta otetuista kuvista löydettyjen kaikkein pienimpien siirrosten iäksi on arveltu alle 50 miljoonaa vuotta. Siksi ei ole järin suuri yllätys, että kuoppien ja LRM-aineksen ohella myös tektoniikalla voi olla yhteys tuoreisiin muutoksiin Merkuriuksen pinnalla. Tasan puolet havaituista kirkastumista nimittäin sijaitsee korkeintaan 50 km:n päässä jostain tektonisesta rakenteesta. Kukaan ei hämmästyisi, jos tarkemmissa kuvissa paljastuisi pienempiä ja tuoreempia siirroksia vieläkin lähempää tai peräti täsmälleen kirkastumien kohdilta.
Kaksikymmentä pienialaista muutosta koko planeetan pinnalla ei välttämättä kuulosta paljolta, mutta kannattaa pitää mielessä geologiset aikaskaalat. Jos nämä muutokset olisivat jakautuneet tasaisesti Merkuriuksen pinnalle ja kuvastaisivat sen normaalia geologista aktiivisuutta, uudistuisi 99 % Merkuriuksen pinnasta vain 25 miljoonassa vuodessa. Geologisessa mielessä tämä on hyvin lyhyt ajanjakso. Vaikka Merkuriuksesta ei ole löytynyt yhtä vanhoja alueita kuin Kuusta, on kuitenkin Merkuriuksenkin pinnasta iso osa muutaman miljardin vuoden ikäistä. Selvää siis on, etteivät nyt havaittujen kaltaiset muutokset muokkaa pintaa samalla tavalla kaikkialla, koska silloin vanhat pinnat olisivat jo kadonneet. Todennäköisintä onkin, että muutokset rajoittuvat tektonisesti aktiivisille alueille, LRM- ja LBP-ainesten peittämille seuduille ja ylipäätään kuoppien ympäristöön, mitkä niiden syntytapa ja -olosuhteet sitten pohjimmiltaan ovatkaan.
Euroopan avaruusjärjestön BepiColombo-luotain aloittaa kolmen vuoden kuluttua Merkuriuksen kiertämisen. Nyt löydetyt tuoreiden muutosten alueet kuuluvat hyvin suurella todennäköisyydellä sen varhaisimpien tutkimuskohteiden joukkoon. Sikäli kun kaikki sujuu hyvin, BepiColombon laitteet tuottavat nykyistä merkittävästi yksityiskohtaisempaa kuva-, korkeus- ja koostumusaineistoa. Muutostutkimusten kannalta keskeistä on, että MESSENGERin kuvien tarjoama havaittavien muutosten aikaikkuna oli vain muutama vuosi, mutta BepiColombon ja MESSENGERin kuvia vertailemalla päästään jo vähintään viidentoista vuoden aikaskaalaan. Muutoksia löytyy varmasti merkittävästi enemmän kuin pelkistä MESSENGER-kuvista. Niiden perusteella saadaan runsain määrin uutta tietoa kutistuvan Merkuriuksen tektoniikasta ja sen mahdollisesta nykyisestä aktiivisuudesta, samoin kuin kuoppien tarkemmasta olemuksesta ja kehityksestä. Tämän vuosikymmenen jälkimmäisellä puoliskolla Merkurius-tutkijoilla onkin edessään erittäin mielenkiintoiset ajat.
1Englanniksi nämä kuopat tunnetaan nimellä hollows. Niille, kuten lukuisille muillekaan planeettageologian termeille ei ole vakiintuneita suomenkielisiä vastineita.