Reiner Gamma ja Kuun kiehkuroiden topografia
Kuun pinnalla näkyy eri kokoisten törmäyskraattereiden, koostumukseltaan ja iältään vaihtelevien laavakenttien, tektonisten rakenteiden ja melko harvalukuisten tulivuorten lisäksi muutamissa paikoissa myös kirkkaita mutkittelevia kuvioita, joista ei oikein tahdo saada otetta. Kyseessä ovat kiehkurat (engl. swirls), joita pyörteiksikin on Suomessa kutsuttu. Ne ovat satojen kilometrien alueille leviäviä, hieman kiharaista hiuskiehkuraa muistuttavia tummempien ja vaaleampien vyöhykkeiden muodostamia rajoiltaan aika epämääräisiä muotoja. Ne ovat harvinaisia, sillä niitä ei ole havaittu missään muualla kuin Kuussa, eikä Kuustakaan ole löydetty kuin yksitoista kiehkura-aluetta. Kukaan ei myöskään ole varma siitä, kuinka kiehkurat syntyvät.
Kiehkuroista kiistatta kuuluisin on Oceanus Procellarumin eli Myrskyjen valtameren länsireunan tuntumassa sijaitseva, selväpiirteisimmiltä osiltaan hieman nuijapäätä tai brittiläisen kuututkija Thomas Gwyn Empy Elgerin (1836–1897) mukaan munniharppua muistuttava Reiner Gamma.
Kuva: Virtual Moon Atlas / LRO WAC / ASU / NASA / T. Öhman.
Kuva: NASA / ASU / LRO WAC / QuickMap / T. Öhman.
Reiner Gammasta ja sen topografiasta ilmestyi aiemmin tässä kuussa uusi mielenkiintoinen artikkeli. Sen keskeiset tulokset tiivistyvät kuitenkin niin lyhyeen, ettei pelkästään siitä kehtaa yhtä blogitekstiä kirjoittaa. Onneksi(?) Reiner Gamma suo kuitenkin mahdollisuuden harhailla hetkisen kuuhistorian hämyssä. Pelkästään modernista kuututkimuksesta kiinnostuneiden kannattaa suosiolla hypätä suoraan jutun loppupuolelle.
Reiner Gamman monet nimet
Reiner Gamma on tunnettu ja sitä on myös ihmetelty vuosisatoja. Tiettävästi ensimmäisen nimen sille antoi Michael van Langren (1598–1675). Vuonna 1645 julkaistussa kuukartassaan hän kutsui sitä tuolloin vielä eläneen ja matemaatikkona toimineen ranskalaisen Ismaël Boulliaun (1605–1694) kunniaksi nimellä Bullialdi. Van Langrenin käyttämistä nimistä kuitenkin vain kolme on säilynyt tähän päivään saakka samoilla sijoillaan. Kuun nykynimistön isä Giovanni Battista Riccioli (1598–1671) siirsikin vuonna 1651 Bullialdin nykyiselle paikalleen ja vaihtoi kirjoitusasun Boulliaun latinalaistettuun muotoon Bullialdus.
Syistä, jotka lienevät hävinneet historian pölyisimmille ullakoille (tai joita minä en nyt vaan satu muistamaan), Riccioli päätti Boulliaulta vapautuneella paikalla tehdä kunniaa itselleen Galileo Galileille (1564–1642): kiehkuran nimeksi tuli Galilaeus. Riccioli oli paitsi tähtitieteilijä, myös jesuiittapappi. Tieteenhistorioitsijat ovatkin tavanneet ajatella, että Riccioli ikään kuin virkansa puolesta sijoitti kirkon oppeja vastaan haranneet maailmankuvan keikauttajat Kopernikuksen, Keplerin ja Galilein kärvistelemään Myrskyjen valtamerelle. Riccioli oli kuitenkin tietysti myös erittäin oppinut mies, joten samaisen ajatuskulun mukaan hän kuitenkin sisimmässään ymmärsi aurinkokeskisen maailmankuvan ylivertaisuuden vaikka kirjoituksissaan tietysti kopernikanismia vastustikin ja siksi antoi Kopernikukselle ja Keplerille kirkkaiden ja pitkien säteiden ympäröimät, hienosti ympäristöstään erottuvat kraatterit.
Tähän viehättävään mutta kieltämättä hiukan huuruiseen ideaan ei kuitenkaan sovi, että Reiner Gamma, siis Galilaeus, ei erikoisuudestaan huolimatta ole vähäisellä suurennuksella tarkastellen mitenkään silmiinpistävä piirre Kuun pinnalla. Vaan ehkäpä Riccioli halusikin valinnallaan korostaa Galilein ainutlaatuista roolia ensimmäisenä Kuuta julkisesti kaukoputkella tutkineena tähtitieteilijänä? Vai pääsikö Ricciolin pappispuoli voitolle, ja katolisen kirkon opeille eniten harmia aiheuttanut tähtitieteilijä sai siksi niin vaatimattomalta näyttävän kohteen nimiinsä?
Nimi Galilaeus pysyi Kuun kartoilla noin 185 vuotta. Vuosina 1834–1836 ilmestyi kuitenkin saksalaisten Wilhelm Beerin (1797–1850) ja Johann Mädlerin (1794–1874) käänteentekevä neliosainen kartta Mappa Selenographica. Sitä kannattaa käydä ihastelemassa aina kun Helsingin yliopiston observatoriomuseolla piipahtaa. Beer ja kartoitustyöstä suurimman vastuun kantanut Mädler sysäsivät Galilein aiemmalta paikaltaan 150 km luoteeseen ja antoivat aika mitäänsanomattomalle 16-kilometriselle kraatterille nimen Galiläi (nykyisin Galilaei).
Beer ja Mädler olivat viehtyneet maanmiehensä Johann Schröterin vuonna 1791 esittelemään käytäntöön nimetä kirkkaita läiskiä tai vuorenhuippuja (tai vallankin Schröterin alkuperäisessä systeemissä, melkeinpä mitä vain) kreikkalaisilla aakkosilla. Heidän kartassaan Reiner Gamma saikin lähes nykyisen nimensä, eli Reiner γ (pieni gamma). Nimi tuli läheisestä jo Ricciolin nimeämästä Reinerin kraatterista (Ricciolilla muodossa Reinerus), joka kunnioitti Galilein oppilasta Vincenzio Renieriä (1606–1647). Brittiläinen Edmund Neison (1849–1940) puolestaan päätti vuonna 1876 omassa The Moon -teoksessaan pistää hieman Beeriä ja Mädleriä paremmaksi ja antoi samalle kohteelle nimen Reiner Γ (iso gamma). 1800-luvulla kirjainten valinnassa ei ollut mitään varsinaista logiikkaa, joten Beerin, Mädlerin ja Neisonin syytä kutsua Reinerin viereistä kiehkuraa juuri gammaksi voi vain arvailla. Olisiko taustalla kummitellut vielä Galilein haamu?
Kuva: W. Beer & J. Mädler: Mappa Selenographica / Public Domain / SLUB Dresden.
Mappa Selenographican kumppaniksi Beer ja Mädler julkaisivat vuonna 1837 teoksensa Der Mond eli Kuu.Kuvauksessaan Reiner Gammasta he hämmästelivät, kuinka eräät aiemmat havaitsijat olivat saattaneet sekoittaa Reinerin kraatterin Reiner Gammaan. Reiner kun kraatterina näkyy parhaiten paikallisen aamun tai illan loivasti lankeavassa valossa, mutta Reiner Gamma on kirkas täplä, joka erottuu selvimmin täydenkuun aikaan. Tätä sopiikin ihmetellä, mutta toisaalta niin sitäkin, että Beer ja Mädler antoivat kirjassaan Reiner Gammalle nimen Plateau Reiner γ. Plateau nimittäin tarkoittaa ylätasankoa eli platoota, jollaiselta Reiner Gamma ei minkäänlaisessa valaistuksessa näytä. Beer ja Mädler itsekin totesivat, että Reiner Gamman korkeus on korkeintaan 60 metriä (eli 30 toisea), joten kovin kummoisesta ylätasangosta ei edes tuon perusteella olisi voinut olla kyse. Tuntematonta on, mistä Beer ja Mädler maksimiarvionsa repivät, sillä minkäänlaista varjoa ei Reiner Gamma sen paremmin kuin mikään muukaan kiehkura koskaan heitä.
Virheellisesti platooksi kutsuminen ei kuitenkaan onneksi vakiintunut, mutta nimi Reiner γ (tai joskus Reiner Γ) oli käytössä 1970-luvulle asti. Tuolloin kansainvälinen tähtitieteellinen unioni IAU päätti eräiltä osin edelleenkin hämäräksi jääneessä prosessissa hankkiutua eroon Kuun kreikkalaisista aakkosista. Kolmea vuorta (Mons Gruithuisen Gamma, Mons Gruithuisen Delta ja Mons Hadley Delta) lukuun ottamatta kaikki muut kreikkalaiset saivatkin mennä, mutta Reiner Gamma jäi, tosin ilmeisesti liian hankalaksi tulkittu kirjain auki kirjoitettuna. Nämä neljä kohdetta ovatkin Kuun nykyisessä virallisessa nimistössä ainoa muisto pitkästi yli 150 vuotta vallinneesta käytännöstä. Kuuharrastajat tosin edelleen käyttävät monia kreikkalaisia aakkosnimiä. Tilanteen on kuitenkin tehnyt hankalaksi se, ettei yhdessäkään nykyisin yleisesti saatavilla olevassa modernissa kartastossa tai taulukossa näitä kreikkalaisia aakkosnimiä ole.
Reiner Gamman topografia
Kirjoittelin puolisentoista vuotta sitten kiehkuroista vähän laajemmin. Tuolloin käsittelin myös Deborah Dominguen johdolla tehtyä artikkelia, jossa ensimmäistä kertaa nähtiin jonkinmoista korrelaatiota kiehkuroiden muotojen ja kuunpinnan hyvin pienten korkeuserojen välillä. Dominguen vetämässä tutkimuksessa nähtiin Kuun etäpuolella sijaitsevien Mare Ingeniin kiehkuroiden kirkkaiden osien sijaitsevan keskimäärin pari–kolme metriä matalammalla kuin niiden viereisten tummien osien. Tämä oli jollei nyt suorastaan käänteentekevää niin ainakin erittäin kiinnostavaa. Kiehkuroiden perusominaisuutena on nimittäin pidetty sitä, ettei niillä ole korkeusulottuvuutta käytännössä laisinkaan. Muutenkaan ne eivät tunnu välittävän topografiasta mitään, sillä niitä esiintyy sekä ylängöillä että laavatasangoilla, ja ne voivat myös ylittää niiden välisen rajan ilman mitään näkyvää muutosta itse kiehkurassa. Yhden datapisteen perusteella ei kuitenkaan ole järin viisasta lähteä kovin pitkälle meneviä yleistyksiä ja ennustuksia tekemään.
Sittemmin pitkälti sama Planetary Science Instituten (PSI) tutkimusryhmä John R. Weirichin johdolla käänsi katseensa Reiner Gammaan. Tulokset julkaistiin marraskuun alkupuolella kaikkien saataville The Planetary Science Journal -verkkolehden artikkelissa The Search for Topographic Correlations within the Reiner Gamma Swirl. Tutkimusryhmän lähestymistapa oli edelleen sama, eli he tekivät ennennäkemättömän tarkkoja korkeusmalleja pienestä osasta Reiner Gammaa ja tutkivat kiehkuran kirkkaan, tumman ja aiemmassa tutkimuksessa määrittelemänsä tumman ja kirkkaan osan väliin jäävän diffuusin osan korkeuseroja.
Tulokset ovat yhtäpitävät Mare Ingeniin mittausten kanssa: Reiner Gamman kirkkaat osat ovat yleensä nelisen metriä matalammalla kuin tummat osat. Aivan kuten Mare Ingeniinkin tapauksessa, paikallisesti korkeuserot voivat kuitenkin joskus mennä toisinkin päin.
Kun kahdesta aivan eri puolilla Kuuta sijaitsevasta kiehkurasta on tehty samansuuntaiset havainnot, alkaa johtopäätös vaikuttaa uskottavammalta: kiehkuroilla on kuin onkin jonkinlainen yhteys esiintymispaikkansa topografiaan. Uuden, ja Kuusta kiinnostuneiden näkökulmasta kiistatta myös jännän äärellä siis ollaan. Harmillista tilanteessa on vain se, ettei kiehkuroiden topografisen tutkimuksen vaatimien korkeusmallien tekeminen ole rutiinia, eivätkä sellaisia ole Kuun mysteerien selvittelemiseen tiettävästi soveltaneet vielä muut kuin PSI:n tutkijat.
Weirich kollegoineen ei isommin lähde arvailemaan topografiariippuvuuden merkitystä erilaisille kiehkuroiden syntyä koskeville hypoteeseille. Se on kuitenkin selvää, ettei yksikään toistaiseksi ehdotetuista malleista kykene selittämään kaikkia kiehkuroiden havaittuja ominaisuuksia. He myös myöntävät, että kiehkuran muotoon vaikuttavat topografiasta täysin riippumattomatkin tekijät. Törmäykset tai sähköstaattiset voimat voivat nostaa Kuun pinnan pölyä leijailemaan ja useimpiin kiehkuroihin liittyvä voimakkaampi magneettikenttä voi vastata pölyn kulkeutumisesta kiehkuroihin. Pölyhiukkasten koko, koostumus ja magneettiset ominaisuudet voivat kuitenkin vaikuttaa kulkeutumiseen, samoin kuin kiehkuran kirkkauteen ja siihen, että kirkas pöly useimmiten jämähtää muutaman metrin ympäristöään alempana oleville alueille. Kukaan ei kuitenkaan tiedä, miten tämä prosessi oikeastaan tapahtuu ja mikä on se perimmäinen tekijä, joka aikaansaa kiehkuran synnyn.
Kiehkuroiden synty on siis edelleen arvoitus. Viimeiset neljäsataa vuotta niitä on pidetty käytännössä kaksiulotteisina kohteina. PSI:n kiehkuratyöryhmän tulokset johtavat kuitenkin väistämättä siihen, että jatkossa kiehkuroiden syntymalleja hiottaessa ei topografian merkitystä voida enää sivuuttaa.
Miten tuohon voisi vaikuttaa Maan ja Kuun gravitaatio ?
Maan vetovoima tuohon ei käytännössä vaikuta mitään. Vaikka arkielämässä ei siltä tunnukaan, vetovoima on hyvin heikko voima. Kuun vetovoima sen sijaan vaikuttaa toki merkittävästi siihen, mihin ja miten pöly lopulta laskeutuu. Ongelmalliseksi tilanne menee, kun yritetään miettiä eri voimien suhteita. Kun pölyn kulkeutumista pohditaan, kiehkuroiden tapauksessa täytyy ottaa huomioon ainakin Kuun vetovoima, magnetismi, sähköstaattiset voimat ja aurinkotuulen moninaiset vaikutukset. Kiehkuroiden (yleensä) voimakas magneettikenttä suojelee kiehkuroiden kirkkaita osia aurinkotuulelta ja muistaakseni myös ainakin osalta galaktista hiukkaspommitusta. Säteily tummentaa mineraaleja, joten tämän magneettisen suojauksen vuoksi kiehkurat näyttävät kirkkaammilta ja siten nuoremmilta kuin ne todellisuudessa luultavasti ovatkaan.
Vaikkei Maan vetovoimaa tarvitsekaan ottaa tässä yhteydessä merkittävänä tekijänä huomioon, Maa on kuitenkin vuorovaikutuksessa Kuun pintakerroksen kanssa. Maan happi-ioneja päätyy Kuun pinnalle noin viiden päivän ajan kuukaudessa ja Kuu kylpee myös koko ajan Maasta peräisin olevissa vetyatomeissa. Kiehkuroiden kannalta nämäkään eivät kuitenkaan merkittäviä ole.
Reiner Gamman soikeus mahdollisesti johtunee sen luisuliikkeestä törmäyksessä.
Olisi siis liukumallaan tehnyt sen poikkeavan pitkulaisen muotonsa.
Kaarevat hännät, ylös- ja alaspäin ovat symmetrisesti kaartuneet vastasuuntiinsa.
Kaarteet lähteneet todennäköisesti soikion vastapuolilta,
Kierteet vastasuuntiin lienee aiheutunut iskeytyjän pyörimisliikkeestä.
Hienojakoisuus kierteille vain pintaan johtunee ainemäärän heitteiden vähäisyydestä.
Heitteiden kierteissä myös mutkaisuutta, se lienee heitteissä jatkuneesta kierreliikkeestä.
Reiner Gamma ei ole törmäysrakenne. Kun kappale törmää toiseen kosmisella nopeudella, eli esimerkiksi Kuun tapauksessa kymmeniä kilometrejä sekunnissa, se räjähtää, ei luisu tai liu’u. Törmäävän kappaleen pyörimisliikkeellä ei ole törmäyksen kannalta merkitystä. Ja koska Reiner Gamma ei ole törmäysrakenne, siinä ei ole myöskään heittelettä.
On esitetty hypoteesi, jonka mukaan kiehkurat saattaisivat olla peräisin täsmälleen päinvastaisella puolella Kuuta tapahtuneen erittäin suuren törmäyksen heitteleen yhtymisestä. Ionisoitunut heitteleaines olisi saattanut johtaa voimakkaiden magneettikenttien syntyyn, mikä olisi sitten edelleen johtanut kiehkuroiden syntyyn. Tällä hypoteesilla on omat vahvat puolensa, mutta kuitenkaan järin laajaa kannatusta tutkijapiireissä sillä ei ole. Esimerkiksi Reiner Gamman antipodi on alueella, jossa ei merkittävää törmäystä ole.
Se on tosin lieventävänä asianhaarana mainittava, että eräät tutkijat ovat kyllä esittäneet kiehkuroiden olevan komeettatörmäysten jäänteitä. Tämä on huomattavasti edellistä epätodennäköisempi vaihtoehto. Ongelmallista ideassa on mm. se, miksei kiinteä vaikkakin harva kappale synnyttäisi mitään etäisestikään törmäysrakennetta muistuttavaa.
Oman näppituntumani mukaan suurin osa asiaan vähänkään enemmän perehtyneistä kuututkijoista on sitä mieltä, että jonkinlainen sisäsyntyinen mekanismi on todennäköisempi selitys kiehkuroille kuin isojen törmäysten antipodivaikutukset tai vallankaan komeettatörmäykset. Kiehkuroiden syntymekanismi-ideoiden läpikäynti olisi kuitenkin ihan oman pitkän juttunsa aihe.
Mikäli ei ole törmäyskraatteri eikä kappaleen liuku- tai luisumuodostelmaa,
jokin muu sitä muodostelmaa tehnyt,
soikion muotoiseksi pienin korkeuseroin ja siihen liittyvillä kiehkuroilla.
Heti tulee mieleen Kuun pinnan yllä tapahtunut törmäys tai muu kappaleräjähdys,
josta muodostelmat olisi, magneettisuus antaa viitteen rautapitoiseen aineeseen.
Voisi siten olla esimerkiksi kahden kappaleen törmäyksestä lähellä Kuun pintaa,
josta soikiolaajentumaa törmäyskohdan vastasuuntiin ja niiden kiehkurahännät.
Sivusuunnat muotoutuneet soikioon kuin kraatterissa vaikka paljon pienempää korkeutta.
Miten ja miksi törmäys olisi ollut vaatii lisätodisteita ainejakaumista.
Voisi olla erillisistä kappaleista tai saman kappaleen kahtia jakaantuneet osat.
Kuututkijoilla asiasta ei vielä ole yksimielisyyttä, joten tämäkin yhtenä arviona siitä olisi.
Kun on muutama miljardi vuotta aikaa, niin toki siinä ajassa on mahdollista, että tapahtuu jotain niinkin epätodennäköistä kuin kahden kappaleen kolari Kuun pinnan läheisyydessä. Äärimmäisen epätodennäköistä sellainen kuitenkin olisi. Ja kannattaa huomata, että kunnollinen tieteellinen hypoteesi pyrkii selittämään saman ilmiön kaikki esiintymiset, ei vain yhtä esimerkkiä. Kiehkurat ovat melkoisen monimuotoisia, joten saman mallin pitäisi kyetä siis selittämään niiden kaikkien olemassaolo ja niiden kaikkien muodot. Viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana asteroidipommitus on ollut hyvin verkkaista, joten todennäköisyys sille, että kahden suurehkon kappaleen yhteentörmäyksiä olisi sattunut Kuun pinnan lähellä yksitoista kertaa, lienee aikamoisen suurella tarkkuudella nolla.