Kun tähtitaivaalla nyt selvästi näkyvää Marsia katsoo, se on selvästi punainen. Punainen väri tulee Marsin pinnalla olevan pölyn rautapitoisuudesta: kun rauta on reagoinut nestemäisen veden tai ilman veden ja hapen kanssa, on tuloksena ollut punaista ruostetta. 

Siis ihan samaan tapaan kuin täällä Maan pinnalla.

Miljardien vuosien aikana rautaoksidipitoinen pinta-aines on jauhautunut pölyksi ja tuuli on levittänyt sitä ympäri planeettaa. Vaikka nykyisin Marsin kaasukehä on varsin ohut eikä siellä näytä olevan vapaana virtaavaa vettä, punaista pölyä syntyy koko ajan lisää ja se leviää.

Tänään julkistettu tutkimus pohtii tarkemmin Marsin ruosteen tarkkaa koostumusta. Tämä avaa uusia näkökulmia siihen, millainen on ollut Marsin ilmasto ja olosuhteet pinnanna. Lopulta kyse on myös siitä, onko Mars ollut joskus elinkelpoinen.

Nythän se ei ole – ensimmäiset Marsin ihmisasukkaat, milloin he ehtivätkään paikalle, joutuvat elämään pinnan alla suojassa säteilyltä ja tiristämään hyvin hapanta vettä syvällä pinnan alla olevasta jäästä.

Avaruusluotainten tekemien havaintojen perusteella on päätelty, että suurin osa rautaoksidista on hematiiittia, joka muodostui pinnan jo ollessa varsin kuiva Marsin varhaisen hyvin kostean kauden jälkeen. Hematiitti olisi muodostunut miljardien vuosien aikana lähinnä kaasukehässä olleen veden ja hapen avustuksella.

Marsin pinta-aineesta rautaa on peräti noin 13 %.

Nyt kuitenkin uudet laboratoriotutkimukset viittaavat siihen, että hematiitin sijaan pääsyyllinen punaisuuteen ovatkin hydratoituneet rautaoksidikiteet eli ferrihydriitti eli Fe³⁺₁₀O₁₄(OH)_2.

Ferrihydriitti muodostuu tyypillisesti viileän veden läsnäollessa, joten sen on täytynyt syntyä silloin, kun Marsissa oli vettä vielä pinnalla.

“Yritimme luoda laboratoriossa Marsin pölyä eri rautaoksidien avulla", sanoo tutkimuksen johtaja Adomas Valantinas, Brownin yliopiston tutkijatohtori Yhdysvalloissa, joka aloitti työnsä Bernin yliopistossa Sveitsissä Euroopan avaruusjärjestön Trace Gas Orbiter (TGO) -luotaimen lähettämiä tietoja tutkien.

"Havaitsimme, että ferrihydriitti sekoitettuna basalttiin vastaa parhaiten avaruusalusten Marsilla näkemiä mineraaleja."

Keinotekoista Marsin pölyä.

Marsin pölyn jäljennöksen tekemisessä haastavaa oli saada aikaan tarpeeksi hienojakoista ainetta. Lopulta tutkijat saivat aikaan pölyä, jonka hiukkaskoko on noin 1/100 ihmisen hiuksen paksuudesta. 

Sen jälkeen he analysoivat näytteitään samoilla tekniikoilla kuin kiertoradalla olevat avaruusalukset, kuten Marsia kiertävä TGO. Se tekee Marsin pinnasta spektrihavaintoja, joiden perusteella saadaan pinta-aineesta sen ainesosien "sormenjäkiä".

Keinotekoisen Mars-pölyn "sormenjäljet" olivat samanlaisia.

Ferrihydriitin (vas) ja hematiitin (oik) spektrikäyrät Marsin pinnalla ja kiertoradalta tehtyjen havaintojen sekä laboratoriokokeiden perusteella. 

Muutkin ovat ehdottaneet jo aikaisemmin, että ferrihydriittiä saattaisi olla Marsin pölyssä, mutta Adomas tutkimusryhmineen on ensimmäinen, joka on pystynyt yhdistämään laboratoriokokeet ja Marsia kiertävän luotaimen tekemät havainnot toisiinsa.

*

Tutkimusartikkeli Nature Communications -julkaisussa: Detection of ferrihydrite in Martian red dust records ancient cold and wet conditions on Mars

Juttu perustuu Euroopan avaruusjärjestön tiedotteeseen.

Irlannissa ja Skotlannissa on parhaillaan hieman tuulista, mutta kovatkaan maanpäälliset tuulet eivät ole mitään verrattuna WASP-127b:n suihkuvirtauksiin.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkkaillut WASP-127b:n kaasukehää vuodesta 2016 alkaen, ja ryhmä julkaisi 20. tammikuuta Astronomy & Astrophysics -julkaisussa työnsä tuloksia. 

Tutkijat mittasivat ESO:n VLT:n CRIRES+ -spektrometrin avulla isäntätähden valon kulkua planeetan ylemmän ilmakehän läpi, jolloin he pystyivät päättelemään se koostumusta. WASP-127b:n kaasukehässä on selvästi vedenhöyryä ja hiilimonoksidia.

Kun näiden liikettä kaasukehässä pyrittiin selvittämään, olivat tulokset aluksi hyvin omituisia:  spektrissä oli kaksi huippua. Hyvin todennäköisesti kyse on doppler-siirtymästä, eli vesihöyry ja hiilimonoksidi liikkuvat kaasukehässä meitä kohden ja poispäin. 

Tämän voi selittää parhaiten kaasujättiläisen päiväntasaaja-alueella puhaltavilla , todella nopeilla suihkuvirtauksilla.

Lisa Nortmann, Göttingenin yliopiston tutkija Saksassa ja tutkimuksen pääkirjoittaja toteaa ESO:n tiedotteessa, että tuulen nopeus on 9 km/s eli noin 33 000 km/h). Kaasu virtaa planeetan kaasukehässä siis kuusi kertaa nopeammin kuin planeetta pyörii. 

"Tämä on jotain, mitä emme ole nähneet aiemmin," sanoo Nortmann. 

"Kyseessä on nopein koskaan mitattu tuuli. Vertailun vuoksi: nopein omassa aurinkokunnassamme mitattu tuuli on Neptunuksella, missä tuulen nopeus on 'vain' 0,5 km/s (1800 km/h)."

WASP-127b on kaasujättiläinen, joka kiertää yli 500 valovuoden päässä Maasta sijaitsevaa WASP-127 -tähteä. Todennäköisesti planeetta on vuorovesilukittu, eli se planeetta pyörii oman akselinsa ympäri samaa tahtia kuin se kiertää tähteään.

Planeetta on hieman suurempi kuin Jupiter, mutta on massaltaan vain murto-osa Jupiterista. 

Suihkutuulien lisäksi tutkijat havaitsivat, että planeetan navat ovat viileämpiä kuin muu planeetta. Tämä ei ole yllättävää, kuten ei myöskään pieni lämpötilaero aamu- ja iltapäiväpuolten välillä.

Jännää sen sijaan on se, että vain pari vuotta sitten eksoplaneetoista pystyttiin määrittämään juuri ja juuri niiden massa ja rata tähtensä ympärillä, mutta nyt tähtitieteilijät pääsevät mittaamaan monia yksityiskohtiakin niistä. Kuten selvittää niiden kaasukehässä olevia tuulia.

Toistaiseksi tarvittavat spektrometrit ja mittalaitteet ovat vielä niin suuria, että ne voidaan asentaa vain maanpäällisiin, suuriin teleskoopppeihin. Avaruusteleskoopeilla on monia etuja, mutta tässä suhteessa edes suuri JWST ei kykene lähellekään samaan havaintotarkkuuteen.

(Otsikkokuvassa on taiteilijan näkemys pilvien peittämästä WASP-127b -eksoplaneetasta. Kuva: ESO / L. Calçada) 

Tarkoituksena on, että kehitettävät lasit pystyvät myös seuraamaan käyttäjänsä tilaa, kuten aktiviteettia, väsymystä tai valppautta.

“Esineiden internetistä odotetaan internet-kehityksen seuraavaa aaltoa”, arvelee teemajohtaja Kai Puolamäki Työterveyslaitoksesta.

“Ihmisen toiminnan seuraaminen esineiden internetin (The Internet of Things, IoT) muodostamassa uudessa toimintaympäristössä tulee luomaan arvokasta tietoa siitä, miten vuorovaikutus ihmisen ja teknisen ympäristön välillä tulisi suunnitella ja toteuttaa”.

Hankkeessa kehitetyn ratkaisun avulla esineiden internetissä olevat älykkäät esineet tai laitteet saadaan reagoimaan katseeseen. Esimerkiksi kahvinkeitin voi mennä päälle, kun katse suunnataan siihen. Nokkelammat lasit seuraavat esimerkiksi käyttäjän aikomuksia, kognitiivista tilaa, aktiviteettia ja tarkkaavaisuuden suuntaamista ja välittävät keräämänsä tiedon esineiden internetissä oleville älykkäille laitteille. Tätä tietoa voidaan käyttää hyödyksi esimerkiksi työturvallisuuden parantamisessa, työn tutkimuksessa tai tutkittaessa laitteiden käyttäjäkokemuksen parantamista.

“Tarkoituksenamme on tutkia käyttäjän näkökulmasta millaista esineiden internetin käyttäminen on”, kertoo dosentti Jukka Häkkinen Helsingin yliopistosta. “Se on tärkeätä, sillä esineiden internetissä esineet viestivät paitsi keskenään myös käyttäjälle”.

Katseenseurantalaitteita voidaan hyödyntää esimerkiksi laitteiden ohjailussa

Nykyisin monet laitteet, kuten autot tai televisiot voivat olla yhteydessä verkkoon. Tulevaisuudessa IoT yleistyy niin, että arkisetkin esineet ovat verkossa. Jos kaikilla esineillä on internet-osoite ja sensoreita, ne voivat lähettää käyttäjälle valtavat määrät tietoa. Esimerkiksi kahvinkeittotilanteessa kahvinkeitin voi kertoa, että sähkö on juuri nyt kallista. Kahvipurkki kertoa, että kahvi on lopussa. Astiakaappi kertoa, että puhtaita kahvikuppeja ei ole, ja jääkaappi viestittää, että maito on mennyt vanhaksi.

Häkkisen mukaan kriittinen kysymys on ajankohta, eli milloin tieto voidaan antaa käyttäjälle, jotta aivot eivät ylikuormitu ja tieto ei häiritse toimintaa. Jos henkilö saa tehtävän aikana lisätietoa, opittu rutiini katkeaa ja henkilön täytyy pohtia tiedon merkitystä tehtävässä. Tämä kuormittaa käyttäjää. Kuormituksen minimoimiseksi täytyy tiedon antamisajankohta asettaa tarkasti.

“Katseenseurantalaite on uutta teknologiaa, se voidaan pukea päälle kuten silmälasit, ja käyttäjä voi toimia arkipäiväisessä ympäristössä”, Häkkinen toteaa.

“Tutkimme laitteella milloin tieto täytyy antaa ja missä muodossa, jotta käyttäjä pystyy toimimaan luontevasti esineiden internetissä. Eli jos keität kahvia, tiedämme silmänliikkeiden avulla tarkasti, missä kohdassa toimintaa olet ja milloin sinulle kannattaa kertoa, että poimi kahvimuki tiskikoneesta äläkä keittiön kaapista. Laitteessa olevien sensorien avulla voimme myös tarkkailla henkilön tilaa antamalla stressaantuneella tai ylikuormittuneelle henkilölle vähemmän tietoa.”

Psykologian alalla ei ole aikaisempaa tutkimusta käyttäjän toiminnan ja silmänliikkeiden perusteella saadun palautteen synkronoinnista.

“Ihmisen visuaalisen huomion kohteen tunnistamista voidaan hyödyntää moniin tarkoituksiin esimerkiksi tutkimuksessa, opetuksessa tai laitteiden ohjaamisessa”, jatkaa tutkimusinsinööri Kristian Lukander Työterveyslaitoksesta. 

“Esimerkiksi liikenteen turvallisuustutkimuksessa voidaan tutkia autonkuljettajan ajon aikaista ympäristön havainnointia tai kuluttajatutkimuksessa sitä, mihin henkilö kohdistaa katseensa pakkauksessa. Laseja voitaisiin käyttää myös erilaisten laitteiden ohjailuun”.

“Hankkeen tuloksena syntyvät Nokkelammat lasit julkaistaan open source -periaatteella vapaasti kaikkien saataville”, toteaa tutkija Miika Toivanen Työterveyslaitoksesta. 

Työterveyslaitoksen Aivot ja työ -tutkimuskeskus on jo julkaissut aiemman tutkimusprojektin tuotoksena syntyneen ensimmäisen version katseenseurantalaseista.

Kaksivuotisen hankkeen Nokkelammat lasit toteuttavat Työterveyslaitoksen Aivot ja työ -tutkimuskeskus ja Helsingin yliopiston Visuaalisen kognition tutkimusryhmä. Hanketta rahoittaa Suomen Akatemia.

Pari tonnia painavan omalaatuisen avaruusteleskoopin tehtävänä on mitata ennätyksellisen tarkasti satojen tuhansien tähtien ja aurinkokuntamme pienkappaleiden sijainnit ja kirkkaudet moneen kertaan noin viisi vuotta kestävän lentonsa aikana.

Gaia on siis tähtitaivaan supertarkka kartoittaja, mutta sen ensimmäinen tehtävä avaruuteen pääsynsä jälkeen navigoida Maan luota noin 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä olevalle havaintopaikalleen. 

Auringon ja Maan vetovoimien tasapainopiste 2, eli niin sanottu Lagrangen piste 2 sijaitsee Auringosta katsottuna Maan toisella puolella, ja se sopii erinomaisesti tähtitieteellisille avaruusaluksille; maailmankaikkeuden alun mikroaaltosäteilyn tutkija Planc ja infrapunateleskooppi Herschel olivat L2-pisteessä ja Hubblen avaruusteleskoopin seuraaja JWST sijoitetaan myös L2-pisteeseen.

Tarkkaan ottaen L2:ssa olevat avaruusalukset kiertävät kiertoradalla matemaattisen pisteen ympärillä. Gaia saapuu sinne - jos kaikki sujuu hyvin - noin 7. tammikuuta ja silloin ESAn Darmstadtissa, Saksassa, Euroopan avaruusoperaatiokeskus ESOCissa oleva lennonjohto on erittäin tarkkana. Laukaisun jälkeen lennonjohdossa ollaan toki aina valppaina, mutta asettuminen L2:n ympärille on lennon eräs kriittisimmistä hektistä. 

"Kyseessä on monimutkainen manöveeri, jonka aikana meidän tulee käyttää Gaian rakettimoottoreita epäsuorasti, sillä emme voi antaa Gaian kääntyä sellaiseen asentoon, missä Auringon kirkas paiste voisi vaurioittaa herkkiä havaintolaitteitamme", selittää Dave Milligan, Gaian operaatiojohtaja lennonjohdossa. "Se on hyvin jännittävä hetki, eikä meillä olen paljoakaan varaa virheisiin."

Toinen tärkeä päivä on 14. tammikuuta, jolloin Gaian rataa hienosäädetään.