Mars, ruostunut jääpallo

Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli maaliskuussa vuorossa planeetta Mars, ruostunut jääpallo. Kustannuspäällikkö Markus Hotakainen kertoi siitä Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Esitelmä järjestettiin yhdessä Kirkkonummen Kansalaisopiston kanssa. Esitelmällä oli 56 kuulijaa.

Klikkaa kuvaa!
Markus Hotakainen esitelmöi Marsista Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Verenpunainen väri ja oikukas liikehdintä tähtien joukossa muovasivat Marsista sodan ja tuhon vertauskuvan. Sittemmin se on ollut avain aurinkokunnan arvoituksiin ja nykyisin sitä tutkitaan mahdollisen elämän tyyssijana. Punaisella planeetalla on muinoin ollut tiheämpi kaasukehä ja lämpimämpi ilmasto, mikä mahdollisti jokien, järvien ja merienkin esiintymisen. Nyt se on kuiva, kylmä ja vihamielinen maailma. Mikä teki Marsista "ruostuneen jääpallon"?

Markus Hotakainen on Karttakeskuksen kustannuspäällikkö ja tietokirjailija, joka on harrastanut tähtitiedettä 1970-luvun lopulta lähtien. Hänen kirjansa " Mars - myytistä maisemaksi" sai viime vuonna valtion tiedonjulkistamispalkinnon. Ensi vuonna kirja julkaistaan Yhdysvalloissa Hotakaisen englanniksi kääntämänä.

Punainen planeetta

Mars on kaikille tuttu, tavalla tai toisella. Jokainen tietää, että se on punainen planeetta. Mutta miksi se on punainen?

Pitkään on tiedetty myös se, että Marsissa on jäätä. Merkitseekö jäätyneen veden esiintyminen myös nestemäisen veden esiintymistä? Naapuriplaneettaamme liittyy monia kysymyksiä, jotka tekevät siitä aurinkokunnan kiehtovimman kappaleen.

Marsiin kohdistunut kiinnostus ei aina ole ollut niin itsestään selvä asia kuin nykyisestä näkövinkkelistä voisimme kuvitella. Vielä 1800-luvun puolivälissä oltiin kiinnostuneempia Venuksesta. Koska Venus on suunnilleen samankokoinen kuin Maa, sen ajateltiin olevan muissakin suhteissa kotiplaneettamme kaksossisar: asuttava ja siksi myös asuttu.

Klikkaa kuvaa!
Markus Hotakaisen esitelmää Kirkkonummella kuunteli 56 henkeä. Kuva Seppo Linnaluoto.

Venuksen asukeista ei kuitenkaan ehditty haaveilla kovin pitkään. 1870-luvulla Marsista tehtiin löytö, joka tulkittiin osoitukseksi ikivanhan ja pitkälle kehittyneen sivilisaation olemassaolosta. Pelkkiin arvailuihin perustuvan Venus-kiinnostuksen tilalle tuli tuolloin vankkoina pidettyihin faktoihin nojautuva Mars-huuma. Venus saattoi ehkä kenties mahdollisesti olla asuttu, Mars oli sitä takuuvarmasti!

Ajatus Marsista Maata muistuttavana planeettana ei silti ollut tuolloinkaan enää uusi. William Herschel, yksi tähtitieteen historian suurista nimistä, kirjoitti jo vuonna 1783, että "Marsin ja Maan samankaltaisuus on suurin kenties koko aurinkokunnassa". Herschel oli omien havaintojensa pohjalta päätellyt, että Marsin pyörimisakselin kaltevuus on samaa luokkaa kuin Maan, ja siksi siellä on samanlaiset, mutta tuplasti pidemmät vuodenajat kuin meillä. Ja mikä tärkeintä, navoilla näkyvät valkeat, laajuudeltaan vaihtelevat laikut Herschel tulkitsi jääksi. Siten oli luontevaa ajatella, että Marsissa voisi olla myös vettä kuten maapallollakin.

Schiaparellin kanavat

Lisätodisteita veden esiintymisestä saatiin vuonna 1877, jolloin planeettaan kiinnitti huomiota italialainen Giovanni Schiaparelli. Hänen aikomuksenaan ei ollut mullistaa koko Mars-tutkimuksen tulevaisuutta, vaan ainoastaan testata Milanon tähtitornin 22-senttisen linssikaukoputken soveltuvuutta planeettojen tarkkailuun. Mars sattui olemaan sopiva kohde, koska se oli syksyllä 1877 lähellä oppositiota ja hyvin näkyvissä öisellä taivaalla. Schiaparelli innostuikin punaisesta planeetasta ja päätti laatia siitä kartan, joka tarkkuudessaan päihittäisi kaikki aikaisemmat.

Schiaparellin ensimmäisessä kartassa vuodelta 1878 oli pinnan muiden yksityiskohtien lisäksi suorahkoja, kapeita viivoja, jotka yhdistivät tummia alueita eli "meriä" toisiinsa. Schiaparelli käytti niistä nimitystä "canali", joka voidaan kääntää kahdella tavalla. Oikea vaihtoehto olisi ollut kanaali, sillä Schiaparelli ei alkuun pitänyt viivoja keinotekoisina rakennelmina. Toisinaan hän käytti niistä myös nimitystä "fiume" eli joki. Yleisesti alettiin kuitenkin käyttää toista käännösvaihtoehtoa: kanavaa. Se toi kaikille mieleen rakennetun vesiväylän, etenkin 1870-luvun lopulla, kun silloisen teknisen osaamisen huippuna pidetyn Suezin kanavan valmistumisesta oli alle 10 vuotta.

Monet tulkitsivat Schiaparellin havaitsemat kanavat keinotekoisiksi. Käsityksiä vahvisti erityisesti amerikkalainen Percival Lowell, joka noihin aikoihin suuntasi mielenkiintonsa Marsiin. Hän oli ökyrikkaan teollisuussuvun vesa ja äveriäänä tähtiharrastajana päätti perustaa Arizonan Flagstaffiin observatorion, jossa voisi keskittyä Marsin tutkimiseen.

Klikkaa kuvaa!
Mars Viking 1 Orbiter -luotaimen kuvaamana 1980.

Lowellin kartta

Lowellin laatimassa kartassa kanavien muodostama kuviointi oli vielä geometrisempi kuin Schiaparellin kartassa. Lowell olikin varma siitä, mitä kanavat tarkoittavat: "Marsin hämmästyttävä sininen verkosto kertoo, että omamme ohella toinenkin planeetta on tällä hetkellä asuttu". Lowell kehitti näkemänsä pohjalta teorian kuivuudesta kärsivän planeetan janoon kuolevasta sivilisaatiosta. Valtavin ponnistuksin planeettaa asuttavat, meitä kehittyneemmät olennot olivat rakentaneet kastelukanavaverkoston, jolla johdettiin napajäätiköiden keväisiä sulamisvesiä rutikuiville päiväntasaajan seuduille. Jotta varsinaiset vesiväylät näkyisivät Maahan saakka, niiden pitäisi olla kymmenien kilometrien levyisiä. Kaukoputkissa erottuivatkin viheriöivät viljelykset, jotka levittäytyivät kanavien molemmin puolin samalla tavoin kuin esimerkiksi Niilin rehevä laakso.

Pian alkoi kuitenkin käydä selväksi, että olosuhteet Marsissa ovat liian ankarat edes kuolevan sivilisaation olemassaololle. Jotta Marsissa voisi olla kanavia pitäisi siellä olla myös vettä, josta osa olisi väistämättä kaasukehässä vesihöyrynä. Jo vuonna 1867 oli tehty spektrihavaintoja, joiden mukaan Marsin kaasukehässä todella oli vesihöyryä. Tutkijat tyytyivät tulokseen pitkään, sillä se oli sopusoinnussa muiden Marsia koskevien käsitysten kanssa: planeetalla on meriä ja sen navoilla jäätä. Muiden havaintojen alkaessa viitata siihen, että Marsin kaasukehä on oletettua paljon harvempi, kaasukehän paine pienempi ja lämpötila alhaisempi, myös vesihöyryn esiintymiseen alettiin suhtautua epäilyksellä. Itse asiassa sitä kyllä on, mutta niin mitättömän vähän, että sen olemassaolo pystyttiin varmentamaan vasta paljon myöhemmin.

Klikkaa kuvaa!
Kuva Seppo Linnaluoto

Kanavien katoaminen

Tähtitieteen historian radikaaleimpia takinkääntäjiä on turkinkreikkalainen Eugène Antoniadi, joka muutti synnyinmaastaan Ranskaan vuonna 1893 saatuaan paikan tunnetun kanavistin, Camille Flammarionin observatoriosta. Seuraavan vuoden opposition aikana nuori ja vaikutuksille altis Antoniadi onnistui näkemään Marsin pinnalla kymmenittäin kanavia. Tultuaan kaksi vuotta myöhemmin nimitetyksi British Astronomical Associationin Mars-jaoston vetäjäksi hänen kelkkansa alkoi kuitenkin kääntyä. Laatiessaan raportteja jaoston jäsenten tekemistä Mars-havainnoista Antoniadi alkoi vähitellen vakuuttua siitä, että kanavien täytyy olla näköharhaa. Kootessaan vuoden 1901 opposition jälkeen kartan eri havaitsijoiden piirroksista hän jätti kanavat kokonaan pois. Se oli lähes neljännesvuosisataan ensimmäinen Marsin kartta, jossa kanavia ei ollut.

Antoniadi arveli, että kanavien näkymisen saattoi aiheuttaa silmien väsyminen tai ihmissilmän taipumus yhdistellä erillisiä yksityiskohtia yhtenäisiksi viivoiksi. Kanavien katoamisesta huolimatta kuvitelmat Marsin vedestä ja elämästä olivat kuitenkin sitkeässä. Vaikka 1900-luvun koko alkupuoliskon ajan saatiin yhä vankempia todisteita siitä, että Marsissa ei ole minkäänlaisia merkkejä elollisuudesta, osa tutkijoistakin uskoi alkeelliseen elämään 1960-luvulle saakka. Silloin Mars-tutkimuksessa siirryttiin avaruusaikaan. Vuonna 1965 planeetan ohitti Mariner 4, jonka ottamat kuvat tekivät kertaheitolla kaikki Marsia, sen vettä ja mahdollista elämää koskeneet käsitykset vanhentuneiksi, virheellisiksi ja vääriksi.

Mars kuolee

Luotaimen parikymmentä suttuista mustavalkokuvaa paljasti kraattereiden kirjoman pinnan. Mars muistutti enemmän kosmisten törmäysten runtelemaa, kuollutta Kuuta kuin edes etäisesti maapallolta tuttuja, elämää kuhisevia maastonmuotoja. Minkäänlaisesta elämästä tai edes elämän edellytyksistä ei näkynyt jälkeäkään. Marsin voidaan sanoa kuivuneen ja kuolleen tutkijoiden käsiin heinäkuussa 1965.

Pian heiluri alkoi taas heilahtaa vastakkaiseen suuntaan. Vuonna 1971 asettui Marsia kiertävälle radalle Mariner 9 -luotain. Sen välittämissä kuvissa näkyi kraattereiden lisäksi selviä veden jättämiä jälkiä; kuivuneita jokiuomia, tulvatasankoja ja syviä rotkoja. Ja siellä missä on vettä, on myös elämää - ainakin omalla kotiplaneetallamme.

Viking-luotainten maisemat

Muutamaa vuotta myöhemmin Marineria seurasivat Viking-luotaimet, joiden laitearsenaaliin kuului pienoiskokoiset biolaboratoriot. Niillä tehdyillä kokeilla toivottiin saatavan selvyys elämän olemassaolosta. Selvyyttä ei saatu, sillä kokeiden tulokset olivat ristiriitaisia. Useimpien tutkijoiden mielestä ne kuitenkin osoittivat kiistattomasti, että Marsissa ei ole elämää.

Viking-luotainten tulokset olivat sekä tutkijoille että suurelle yleisölle niin suuri pettymys, että kiinnostus koko planeettaa kohtaan lopahti. Seuraavan kerran luotaimia lähetettiin punaista planeettaa kohti vasta 1980-luvun lopulla, mutta varsinaista renessanssia Marsin tutkimus sai odottaa 1990-luvulle saakka.

Suuren yleisön kiinnostus heräsi uudestaan, kun vuonna 1996 Marsiin laskeutunut Mars Pathfinder -luotain ja sen mukana matkannut Sojourner-kulkija välittivät punaisia maisemakuvia lähes suorana nettilähetyksenä.

Klikkaa kuvaa!
Marsin punaista pintaa Sojourner-laskeutujan kuvaamana 1997.

Mars-meteoriitti

Tieteelliseltä kannalta vielä merkittävämpi tekijä oli Etelämantereelta toistakymmentä vuotta aikaisemmin löytynyt meteoriitti, joka ei ollut mikä tahansa taivaalta tipahtanut kivenmurikka. Elokuussa 1996 NASAn tutkijaryhmä ilmoitti, että se on löytänyt Marsista tulleesta parikiloisesta meteoriitista kemiallisia yhdisteitä ja mikroskooppisia muodostelmia, jotka saattavat olla muinaisen elämän jättämiä jälkiä. Siinä on esimerkiksi pieniä karbonaattipallosia, jotka ovat läpimitaltaan hiuksen luokkaa. Maassa vastaavia mineraalimuodostelmia tuottavat pienet merissä asustavat eliöt.

Vastustajat eivät ole vakuuttuneita siitä, että meteoriitista löytyneet kemialliset yhdisteet ja rakenteet olisivat ylipäätään peräisin Marsista. Meteoriitti makasi 13 000 vuotta Etelämantereella jäätiköllä, joten Maan elämä on voinut saastuttaa meteoriitin. NASAn tutkijat olisivat siten onnistuneet ainoastaan osoittamaan, että Maassa on elämää.

Vaikka ALH 84001 -niminen meteoriitti erikoisine piirteineen ei osoita likikään kiistattomasti, että Marsissa olisi joskus ollut elämää, se ei myöskään sulje pois sen mahdollisuutta. Yhä vakuuttavammaksi käyvä havaintoaineisto viittaa joka tapauksessa siihen, että Mars on menneinä aikoina ollut tyystin toisenlainen maailma kuin se on nykyisin. Kaasukehä on ollut tiheämpi, lämpötila on ollut korkeampi ja pinnalla on virrannut, kenties lainehtinutkin, vettä. 1990-luvulla tehtyjen löytöjen ansiosta Mars-tutkimusta reivattiin uuteen suuntaan. Keskeiseksi ohjenuoraksi otettiin tunnuslause "Seuratkaa vettä". Taustalla on ajatus siitä, että mahdollinen Marsin elämä olisi yhtä läheisessä yhteydessä veteen kuin elämä maapallollakin.

"Ruostunut planeetta"

Marsin punainen väri on peräisin hematiitista, joka suomeksi sanottuna on ruostetta, mutta tunnetaan korujen raaka-aineena myös verikivenä. Punaisen hematiitin ohella Marsissa on myös harmaata hematiittia. Väriero johtuu kiteiden koosta: punainen hematiitti on hyvin hienojakoista, harmaa karkeampirakeista. Jos harmaata hematiittia jauhetaan hienommaksi, se muuttuu väriltään punaiseksi.

Vaikka punainen hematiitti eli ruoste tulkitaan merkiksi veden tai ainakin kosteuden esiintymisestä, harmaa hematiitti on Marsin tapauksessa näistä kahdesta rautaoksidin muodosta kiintoisampi. Punaista hematiittia on - kuten planeetan väristä voi päätellä - joka puolella Marsia, mutta harmaata hematiittia vain siellä täällä. Ja siksi nämä esiintymät ovat keskeisiä veden etsimisen kannalta. Yksi näistä esiintymistä on Meridiani Planumin tasangolla, jolla Opportunity-kulkija on taivaltanut jo kolmisen vuotta ja löytänyt muitakin merkkejä vedestä.

Hematiitti ei ole ainoa vedessä syntyvä yhdiste. Kaiken lisäksi hematiittia voi muodostua myös ilman veden vaikutusta, mutta toista rautayhdistettä, jarosiittia, esiintyy Maassa ainoastaan alueilla, joilla todella on vettä. Jarosiitin löytyminen toi mukanaan kuitenkin myös ongelmia. Sen synty vaatii vettä, mutta jos olosuhteet ovat pitkään vetiset, jarosiitti ehtii myös hajota samaisen veden vaikutuksesta. Siksi vettä ei - ainakaan Meridiani Planumilla - ole ehkä ollutkaan kovin kauan.

Ongelmia aiheuttavat myös asiat, joita ei ole löydetty. Jos Marsissa on kauan sitten ollut runsain määrin vettä - ei pelkästään ohimenevinä tulvina, vaan pitkäikäisinä jokina, järvinä ja ehkä merinäkin - veteen olisi pitänyt liueta suuria määriä kaasukehän hiilidioksidia. Veteen liuennut hiilidioksidi olisi muodostanut karbonaattiyhdisteitä, joista olisi aikaa myöten syntynyt kalkkikivikerrostumia. Kerrostumia Marsissa on runsaasti sekä pienemmässä että suuremmassa mitassa, mutta toistaiseksi ainutkaan niistä ei ole osoittautunut kalkkikiveksi. Yksi selitys saattaa olla se, että Marsin muinainen vesi oli aktiivisen tulivuoritoiminnan seurauksena hyvin hapanta, lähes yhtä hapanta kuin akkuhappo. Sellaisissa oloissa karbonaattiyhdisteitä ei synny.

Klikkaa kuvaa! Aurinkokunnan korkein vuori, 25 km korkea tulivuori Olympus Mons.

Muuttuva Mars

Kauan sitten Mars on ehkä ollut tyystin toisenlainen maailma kuin se on nyt. Tiheämpi kaasukehä ja lämpimämpi ilmasto on mahdollistanut veden esiintymisen nestemäisessä muodossa pitkään, ehkä satoja miljoonia vuosia. Nykyisessä Marsissa on vain hyvin säilyneitä jälkiä menneiden aikojen vesistöistä ja nestemäistä vettä on enää syvällä ikiroudan alapuolella - jos sielläkään.

Eikä nykyinen Mars ole ehkä edes pahin mahdollinen. Marsissa on ilmeisesti kylmempiä ja lämpimämpiä jaksoja kuten Maassakin. Viimeisin jääkausi oli Marsissa pari miljoonaa vuotta sitten. Silloin jäätiköt levittäytyivät napa-alueilta aina 30. leveysasteelle saakka, joka maapallolla vastaa Egyptin pohjoisosia ja eteläistä Brasiliaa. Tällä hetkellä Mars on ilmeisesti matkalla kohti lämpimämpiä aikoja, jotka ennen pitkää vaihtuvat vääjäämättä taas jääkauteen.

Toisin kuin Maassa, Marsissa jääkauden syynä on napojen ajoittainen lämpeneminen, joka johtuu planeetan pyörimisakselin huomattavasta, jopa kymmenien asteiden heilahtelusta. Napajäätiköiden hiilidioksidi ja vesihöyry vapautuu kaasukehään, kulkeutuu kohti viilenevää päiväntasaajaa ja härmistyy takaisin pintaan. Se muodostaa joidenkin metrien paksuisia kuura- tai lumikerrostumia, joiden seassa on runsaasti pölyä. Kun kerroksen yläosien jää sublimoituu takaisin vesihöyryksi, jäljelle jäävä pölykerros toimii eristeenä, joka estää kaikkea jäätä sublimoitumasta. Jääkausi alkaa kuitenkin hellittää otettaan, kun napaseudut jälleen viilenevät ja sitovat hiilidioksidin ja vesihöyryn suurimmaksi osaksi takaisin jäätiköihin.

Vaikka Mars on osoittautunut monessa suhteessa sittenkin samanlaiseksi planeetaksi kuin Maa - ainakin kaukaisessa menneisyydessä - onko se ollut riittävän samanlainen elämän synnyn kannalta? Vai onko Mars vain eloton, ruostunut jääpallo?

Seuraavana Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa on vuorossa prof. Hannu Koskinen, jonka aiheena ovat auringonpilkut. Esitelmä on Kirkkonummen Koulukeskuksen auditoriossa tiistaina 3.4. klo 18.30. Vapaa pääsy.

Markus Hotakainen