Kristályos nitrilek jelennek meg a Titan felszínén

Szerző: Rezes Dániel

Egy újonnan megjelent kutatásban Dr. Tomče Runčevski és munkatársai apró üveghengerekben megalkották a Szaturnusz legnagyobb holdján – a Titanon – uralkodó körülményeket, ezzel feltárva két egyszerű nitril molekula (acetonitril és propionitril) lényeges tulajdonságait ebben a távoli és egyedülálló extraterresztrikus környezetben. Az említett két anyagról a tudósok azt feltételezték, hogy a Titan felszínén önálló ásványfázisként is megjelenhetnek. Az eredményeknek meghatározó szerepük van az élet keletkezését megelőző prebiotikus fejlődés és az élet eredetének megismerésében.

A Titan infravörösben, a Cassini űrszonda 2004 és 2017 között készült felvételein.
Forrás: NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona

A Titan Naprendszerünk második legnagyobb, különleges tulajdonságokkal rendelkező holdja, mivel a több mint 150 ismert naprendszerbeli holdtól eltérően valódi légkör burkolja. Ezen felül a Föld mellett a Titan az egyetlen hely a Naprendszeren belül, ahol folyók, tavak és tengerek formájában folyadék jelenik meg a felszínen. A hold légköre legnagyobb részben nitrogénből áll, azonban a felszíni nyomás a Földhöz képest 50%-al nagyobb. A Titan felhői és az azokból hulló eső, a folyók, tavak és a tengerek is folyékony szénhidrogénekből (pl. metánból és etánból) állnak. A hold vízjégből álló vastag kérge alatt szintén folyadékot találunk, mely leginkább víz. A felszín alatti vizekben lehetséges az általunk ismert élet jelenléte, míg a felszíni folyékony szénhidrogénekben elképzelhető az élet olyan formáinak megléte is, melyek általunk még nem ismert, eltérő kémiai tulajdonsággal rendelkeznek. A Titan komplex szerves kémiai tulajdonságokkal bír, egyenlítőjén szerves anyagokból álló dűnék alakultak ki és a szénhidrogének evaporációjának (párolgásának) és precipitációjának (kicsapódásának) időszakos változásának folyamata hasonló a földi vízkörforgáshoz.

A Huygens űrszonda felvétele a Titan felszínéről
Forrás: ESA/NASA/JPL/University of Arizona; Andrey Pivovarov

A kutatás során vizsgált nitrilek olyan szerves vegyületek, melyek „−CN” funkciós csoportot tartalmaznak, bennük a szén- és a nitrogénatom között erős, hármas kovalens kötés található. A földi körülmények között az acetonitril (CH3CN) és a propionitril (CH3CH2CN) is színtelen folyadék.

A Titanról eddig megszerzett tudásunkat legnagyobb részben a Szaturnusz és holdjainak megfigyelésére küldött NASA/ESA Cassini-Huygens küldetés (1997-2017) alapozta meg. Ez a küldetés volt az, mely megmutatta a kutatóknak, hogy a Szaturnusz legnagyobb holdján végbemenő folyamatok megfigyelése milyen fontos lehet az élet keletkezésének megértésében.

A Nap sugárzásának, a Szaturnusz mágneses terének és a kozmikus sugárzásnak a hatására a Titan légkörében jelen levő nitrogén és szénhidrogének reagálnak, ezáltal különböző méretű és komplexitású szerves molekulákat hoznak létre. Ennek következtében a hold jellegzetes sárga párájú atmoszférájában acetonitril és propionitril jelenik meg aeroszol formában, melyből a szilárd részecskék nagyobb ásványcsomókat alkotva ülepednek ki a felszínre. Az üveghengerekben a Titanon uralkodó körülményeket előidézve a tudósok mesterségesen kristályokat hoztak létre, melyeket számos műszerrel vizsgáltak. A földi körülmények között folyékony egyszerű szerves vegyületek a Titánon jeges, szilárd kristályokként jelennek meg az extrém alacsony hőmérséklet (-180°C) hatására.

Acetonitril molekula 3D modellje
Forrás: Wikipedia

A kísérletekben kiderült, hogy az acetonitril és a propionitril is leginkább egy fajta kristályos formában jelenik meg. Ebben a megjelenésben ezek az anyagok olyan magasan poláros nanofelszíneket alkotnak, melyek az érdeklődés tárgyául szolgáló prebiotikus molekulák összeállásához kitűnő felületként szolgálnak. Emellett a kutatók a propionitril olyan kristályos formáját is azonosították, mely a tér nem minden irányában növekszik azonos mértékben. Ez azért is fontos, mivel ha a Titanon végbemenő hőmérsékletingadozás hatására a kristályok hőtágulása eltér a tér különböző irányaiban, akkor ez a hold felszínének repedezését idézheti elő. Ez a felismerés számos felszínforma megértésében nyújthat segítséget.

Dr. Tomče Runčevski jelenleg acetonitril, propionitril, valamint acetonitril-propionitril kristályokat hoz létre, melyek spektrális adatait fogja elemezni. Ezeknek a Cassini-Huygens küldetés spektrális adatsorának összevetésével meghatározható lesz számos ezidáig azonosítatlan sáv. A kutatás segíthet megérteni a Titánon jelen levő ásványtársulást és fontos adatokkal szolgálhat a NASA következő, 2027-re tervezett Titan-küldetéséhez is.


Források:

[1] https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2021/august/titan-in-a-glass-experiments-hint-at-mineral-makeup-of-saturn-moon.html
[2] https://www.youtube.com/watch?v=jtCHDgL2c0o
[3] http://www.sci-news.com/space/titan-nitriles-10007.html
[4] https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/overview/
[5] https://hu.wikipedia.org/wiki/Nitrilek
[6] https://hu.wikipedia.org/wiki/Acetonitril
[7] https://hu.wikipedia.org/wiki/Propionitril

A Mars terraformálásának problematikája planetológiai szempontokból

Szerző: Balogh Gábor

A túlnépesedés, valamint a kitermelhető nyersanyagok, energiahordozók kimerülése már régóta foglalkoztatja az emberiséget. A tudományos-fantasztikus irodalomban, de még a tudományos fórumokon is hamar megjelent más bolygók, elsősorban a Mars földiesítésének (terraformálásának) gondolata. Vajon van-e realitása ennek az ötletnek?

A Mars a Földhöz leginkább hasonló bolygó a Naprendszerben. Mivel a Naprendszer lakható zónájában található (1, 2), megfelelő naptávolságban van ahhoz, hogy elvileg felszíni életet hordozhasson. Az 1976-ban leszálló Viking űrszondák (3) nem találtak bizonyítékot arra, hogy a Marson létezik az élet, de a remény megmaradt: lehetséges lenne bolygómérnöki módszerekkel úgy módosítani a marsi környezetet, hogy földi élőlények élhessenek ott?

Különböző csillagok körüli lakhatósági zóna, köztük Naprendszerünké
Forrás: Chester Harman – Wikipedia; CC BY-SA 4.0

Mars

A Mars 1,5 Csillagászati Egység távolságban kering a Nap körül, tehát másfélszer olyan messze attól, mint Földünk. Tömege a Földének tizede, felszíni gravitációja harmada. A napok hossza hasonló, 1,02 földi nap, egy marsi év 2,13 földi évnek felel meg, tehát az évszakok kétszer olyan hosszúak, mint bolygónkon. A leghidegebb mért hőmérséklet −143 °C, a legmagasabb 35 °C (4, 5). A felszíni nyomás nagyon alacsony és változó, 0,4–0,87 kPa, ez átlagban 0,636 kPa, ami 0,00628 atmoszféra nyomásnak felel meg.

A vörös bolygót nemcsak Földhöz való hasonlósága teszi első számú jelöltté a földiesítésre, hanem geológiai múltja is. Noha a Marson ma a kevés víz főleg felszín alatti jég (6), kevés pára (7), és még ritkábban sókkal túltelített víz, „brine” található (8, 9) – ám a múltban, mintegy 3,8 milliárd évvel ezelőtt a bolygó sűrűbb atmoszférával rendelkezett (10), mely lehetővé tette a folyékony víz létezését a felszínen. Naptól való nagy távolsága miatti alacsony hőmérsékletet a légkör széndioxid-tartalma által generált üvegházhatás kiegyenlítette. Az északi Vastitas Borealis medencét víz borította, mely a bolygó harmadát fedte be (11, 12).

A Mars topografikus térképe. Északon látható a Vastitas Borealis medence
Forrás: NASA/JPL/USGS

Légköre nagy részét azonban elvesztette a vörös bolygó. Egy része a talajban kötődött meg karbonátok formájában (13), nagy részét pedig a napszél „fújta le” a Marsról magnetoszféra hiányában (14). A vastag légkör által nyújtott elegendő nyomás hiányában pedig a marsi óceánok sorsa is megpecsételődött. A víz egy része megfagyott, majd később kőzetrétegekkel és porral betemetődött, egy része pedig szublimált a marsi atmoszférába, végül onnan is eltűnt. A marsi porviharok által magasba ragadott vízmolekulákat az UV sugárzás lebontotta (15).

A marsi talaj enyhén lúgos kémhatású, és noha ásványi összetétele megfelelő lenne akár növénytermesztéshez is, 0,6 százalékban perklorátot tartalmaz, mely meggátolna mindenféle nővényi és állati életet.

Planetológiai előzmények

A múltbeli víz geológiai bizonyítékai közé tartoznak az árvizek által vájt hatalmas csatornák (16), ősi folyóvölgyi hálózatok (17, 18), folyódelták, és tómedrek (19), valamint a felszínen észlelt olyan kőzetek és ásványok, amelyek csak folyékony vízben keletkezhettek (20). Számos felszíni forma utal jég (permafrost) jelenlétére, valamint a jég mozgására a gleccserekben (21).

A kora Noachi korban (4,6-4,1 milliárd éve) az elsődleges légkör mintegy 60% semmisült meg az impakt események által. Ebből a korszakból származnak a marsi filloszilikátok, melyek a folyékony víz, és ezzel együtt a vastag atmoszféra bizonyítékai. A középső és késő Noachi korszakban (4,1-3,8 milliárd éve) alakult ki a vörös bolygó másodlagos atmoszférája, amiért a marsi vulkanizmus felelt, főként a Tharsis tűzhányói. A légkörbe hatalmas mennyiségű H2O, CO2, and SO2 került (22). Ebben a korszakban alakultak ki a marsi folyóhálózatok, és voltak rendszeresek a globális katasztrofális áradások is. E korszak végén szűnt meg a Mars mágneses mezeje.

A Hesperiumi és az Amazóniai korszakokban (3,8 milliárd évtől a jelenkorig) még jelen voltak a globális áradások, vulkáni gázkibocsájtások, de ezt a korszakot leginkább a marsfelszín lassú oxidációja jellemezte. Ez az oxidáció azonban már nem a szabad oxigénhez, hanem a Marson jelenlevő hidrogén-peroxid jelenlétéhez köthető (23).

Nemcsak a marsi mágneses tér megszűnése, valamint az ebből adódó atmoszféra és hidroszféra elvesztése, hanem egy nagy marsi hold hiánya is szempontunkból végzetes. Miközben Földünk tengelye többé-kevésbé stabilizált Holdunk gravitációja miatt, a Mars tengelye – mely pillanatnyilag 25° – ingadozik 0° és 60° között. Nagy tengelydőlés esetén a sarki jég vándorolni kezd alacsonyabb szélességekre, létrehozva a marsi jégkorszakokat (24). Az utóbbi ötmillió évben 40 nagyobb jégátrendeződés volt a Marson.

A Mars terraformálása

A Mars gyarmatosításának, majd terraformálásának okai közé tartozik a kutatás, gazdasági érdeklődés az erőforrásai iránt, és különösen annak lehetősége, hogy más bolygók betelepedése csökkentheti az emberiség kihalásának valószínűségét.

A Mars terraformálása, egy művészi koncepción
Forrás: Ittiz – Wikipedia; CC BY-SA 3.0

Jelenleg a Mars természetesen nem alkalmas arra, hogy életet hordozzon. Még egy terraformálás nélküli, a környezettől elzárt mars-bázisokon történő megtelepedés, sőt, maga az út is végtelenül nehéz és veszélyes: egy Marsra vezető út során 500 – 1000 mSv sugárzási dózis (25) érne egy űrhajóst (összehasonlításul: egy mellkas-röntgen során 0,1 mSv dózist kapunk). Ilyen nagy dózisnak természetesen számtalan egészségre káros hatása van (26).

A Marsi telepesekre váró legfontosabb környezeti hatások

  • kevés fény – a Földinek 60%-a (27).
  • alacsony gravitáció – a Földinek 38%-a, mely izomvesztéssel és a csontok meszesedésével jár (28).
  • belélegezhetetlen atmoszféra – 96% széndioxid.
  • alacsony légköri nyomás – 0,636 kPa, bőven az Armstrong-határon túl, ahol a testnedveink már forrnak. Ez a Földön 19 km magasságban van.
  • mágneses tér hiányában ionizáló sugárzás a felszínen (29).
  • alacsony felszíni hőmérséklet, átlagban −63 °C.
  • globális porviharok
  • perklorátok a talajban (30).

Beláthatjuk, hogy a marsi környezetben gyakorlatilag hasonló technikai helyzetben lennénk, mint akár a Holdon. Megfelelő védelem (űrruha, környezettől elzárt telepek) nélkül ugyanúgy lehetetlen az életben maradás. De vajon van reális esélye a Mars terraformálásának?

Tervek a terraformálásra

Az első lépés az atmoszféra megnövelése lenne, mely lehetővé tenné a folyékony víz létezését a felszínen. Mivel a légkör főleg széndioxidból áll, az üvegházhatás egyben meg is emelné a hőmérsékletet. Hogy ezt elérjék, jeges planetezimálokat, üstökösöket zuhantatnának a Marsra. A hozott jég, széndioxid, ammónia egyaránt hozzájárulna az atmoszféra növelésére, gazdagítva azt olyan anyagokkal, melyek segítenének a hőmérséklet növeléséhez is. Az ammónia például a Marson órák alatt lebomlik nitrogénné és hidrogénné, mely később elillan az űrbe. A nehezebb nitrogén megmaradna, később fontos része lenne a megváltozott atmoszférának. A jeges planetezimálok sok szerves anyagot is hoznának, melynek elengedhetetlen szerepe lenne a későbbi biomassza kialakításához (31, 32).

Egyéb tervek között szerepelne a napfény hatalmas tükrökkel való marsfelszínre irányítása (31), esetleg a felszíni albedo csökkentése, mely több nagyfényt nyelne el, ezáltal felmelegedne a felszín.

Ha sikerülnének is ezek a tervek, nem járnának hosszú távú haszonnal, hiszen a múltban már volt a Marsnak vastag atmoszférája, felszíni óceánja. Kellő mágneses tér hiányában azonban a létrehozott vastag atmoszféra és az óceán is ismét elszöknének a vörös bolygóról. A Mars viszont képtelen mágneses teret produkálni, úgy, mint a Föld. Földünk folyékony külső magjában létrejövő áramlások által keltett dinamó-mechanizmus elképzelhetetlen a Marson (33). Mivelhogy nem tudjuk a vörös bolygó magját megváltoztatni, a terraformálás ilyen módokon megoldatlannak tűnik.

Mágneses védőpajzs az L1 ponton

A „Planetary Science Vision 2050 Workshop” keretében vetette fel Jim Green, a NASA tudósa azt az ötletet (34, 35), hogy a Nap és a Mars között lévő L1 ponton elhelyezett 1-2 tesla erősségű mágneses védőpajzs egy részleges védelmet kreálhat a vörös bolygó számára. A sarkokon szublimáló széndioxid melegíteni kezdené a légkört, az olvadó jég pedig ismét óceánt hozna létre. Számítások szerint néhány év alatt a Földi atmoszferikus nyomás felét is akár el lehetne érni a Marson. Úgy tűnik, hogy ez az ötlet az egyetlen reális terv a Mars terraformálására, ám ez rögtön felvet még egy problémát.

Mágneses védőpajzs terve az L1 ponton
Forrás: NASA/Jim Green

Az asztrobiológiai-etikai probléma

A Marsi felszín – ahogyan már láttuk az előzőekben – alkalmatlan az élet számára. De mélyen a talajban, ahol a nyomás lehetővé teszi a folyékony víz létét, esetleg akár pár méter mélyen, vulkáni utóműködési pontokon nem zárhatjuk ki a marsi élet lehetőségét (36). Amennyiben életet találunk a Marson – a marsi talajban – a vörös bolygó földi betelepítése, terraformálása lehetetlenné válna (37). A jelenleg is elfogadott Bolygóvédelmi vezérelv (Planetary Protection) célja, hogy küldetések esetén megakadályozza mind a célzott égitest szennyeződését, mind a Föld biológiai visszaszennyeződését (38). Az egyik cél az, hogy megőrizzük a Mars érintetlen természetét, a másik az, hogy ne hurcoljunk be olyan életformát a Földre, amelyik esetlegesen veszélyes lehet a földi életre. A fő hangsúly a mikroorganizmusokon és a potenciálisan invazív fajokon van, de érdekes módon a többsejtű életformák veszélyét (pl. zuzmókat) sem tartják teljesen kizártnak. Terraformálás előtt tehát mindenképpen meg kell győződnünk arról, hogy a Mars nem hordoz életet.


Források:

  1. Summary of the Limits of the New Habitable Zone, http://phl.upr.edu/library/notes/summarylimitsofthenewhabitablezone
  2. Nowack, Robert L. “Estimated Habitable Zone for the Solar System”. Department of Earth and Atmospheric Sciences at Purdue University
  3. Viking Mission to Mars, https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/viking.html
  4. What is the Typical Temperature on Mars? http://www.astronomycafe.net/FAQs/q2681x.html
  5. Extreme Planet Takes Its Toll, https://web.archive.org/web/20131102112312/http://marsrover.nasa.gov/spotlight/20070612.html
  6. Mars Ice Deposit Holds as Much Water as Lake Superior, https://www.jpl.nasa.gov/news/mars-ice-deposit-holds-as-much-water-as-lake-superior
  7. Scientists detect water vapour emanating from Mars, https://phys.org/news/2021-02-scientists-vapour-emanating-mars.html
  8. Martín-Torres, F. Javier; Zorzano, María-Paz; Valentín-Serrano, Patricia; Harri, Ari-Matti; Genzer, Maria. “Transient liquid water and water activity at Gale crater on Mars”. Nature Geoscience. 8 (5): 357–361.
  9. Ojha, L.; Wilhelm, M. B.; Murchie, S. L.; McEwen, A. S.; Wray, J. J.; Hanley, J.; Massé, M.; Chojnacki, M. “Spectral evidence for hydrated salts in recurring slope lineae on Mars”. Nature Geoscience. 8 (11): 829–832.
  10. Carr, Michael H (1999). “Retention of an atmosphere on early Mars”. Journal of Geophysical Research. 104 (E9): 21897–21909.
  11. Baker, V. R.; Strom, R. G.; Gulick, V. C.; Kargel, J. S.; Komatsu, G.; Kale, V. S. “Ancient oceans, ice sheets and the hydrological cycle on Mars”. Nature. 352 (6336): 589–594.
  12. Read, Peter L. and S. R. Lewis, “The Martian Climate Revisited: Atmosphere and Environment of a Desert Planet”, Praxis, Chichester, UK, 2004.
  13. Carr, Michael H (1999). “Retention of an atmosphere on early Mars”. Journal of Geophysical Research. 104 (E9): 21897–21909, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/1999JE001048
  14. Kass, D. M.; Yung, Y. L. (1995). “Loss of atmosphere from Mars due to solar wind-induced sputtering”. Science. 268 (5211): 697–699, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1995Sci…268..697K
  15. Massive dust storms are robbing Mars of its water, https://www.sciencenews.org/article/mars-dust-storms-water?mode=topic&context=36
  16. Regional, Not Global, Processes Led to Huge Martian Floods. Planetary Science Institute. SpaceRef, http://spaceref.com/mars/regional-not-global-processes-led-to-huge-martian-floods.html
  17. Harrison, K; Grimm, R. (2005). “Groundwater-controlled valley networks and the decline of surface runoff on early Mars”. Journal of Geophysical Research. 110 (E12): E12S16, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2005JE002455
  18. Howard, A.; Moore, Jeffrey M.; Irwin, Rossman P. (2005). “An intense terminal epoch of widespread fluvial activity on early Mars: 1. Valley network incision and associated deposits”. Journal of Geophysical Research. 110 (E12): E12S14. , https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2005JE002459
  19. Weitz, C.; Parker, T. (2000). “New evidence that the Valles Marineris interior deposits formed in standing bodies of water” (PDF). Lunar and Planetary Science. XXXI: 1693., https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2000/pdf/1693.pdf
  20. New Signs That Ancient Mars Was Wet. Space.com, https://www.space.com/6033-signs-ancient-mars-wet.html
  21. Head, J.; Marchant, D. (2006). “Evidence for global-scale northern mid-latitude glaciation in the Amazonian period of Mars: Debris-covered glacial and valley glacial deposits in the 30 – 50 N latitude band (abstract)”. Lunar Planet. Sci. 37: 1127.
  22. Jakosky, B. M.; Phillips, R. J. (2001). “Mars’ volatile and climate history”. Nature. 412 (6843): 237–244. https://www.nature.com/articles/35084184
  23. Chevrier, V.; et al. (2006). “Iron weathering products in a CO2+(H2O or H2O2) atmosphere: Implications for weathering processes on the surface of Mars”. Geochimica et Cosmochimica Acta. 70 (16): 4295–4317.
  24. Forget, F.; et al. (2006). “Formation of Glaciers on Mars by Atmospheric Precipitation at High Obliquity”. Science. 311 (5759): 368–71.
  25. R.A. Mewaldt; et al. (3 August 2005). “The Cosmic Ray Radiation Dose in Interplanetary Space – Present Day and Worst-Case Evaluations” (PDF). International Cosmic Ray Conference. 29th International Cosmic Ray Conference Pune (2005) 00, 101-104. 2: 103.
  26. Staff (29 October 2015). “NASA’s Efforts to Manage Health and Human Performance Risks for Space Exploration (IG-16-003), https://oig.nasa.gov/audits/reports/FY16/IG-16-003.pdf
  27. Sunlight on Mars – Is There Enough Light on Mars to Grow Tomatoes?. https://www.firsttheseedfoundation.org/resource/tomatosphere/background/sunlight-mars-enough-light-mars-grow-tomatoes/
  28. The Strange, Deadly Effects Mars Would Have on Your Body, https://www.wired.com/2014/02/happens-body-mars/
  29. Gifford, Sheyna E. “Calculated Risks: How Radiation Rules Manned Mars Exploration”, https://www.space.com/24731-mars-radiation-curiosity-rover.html
  30. Daley, Jason (July 6, 2017). “Mars Surface May Be Too Toxic for Microbial Life – The combination of UV radiation and perchlorates common on Mars could be deadly for bacteria”. https://www.smithsonianmag.com/smart-news/mars-surface-may-be-toxic-bacteria-180963966/
  31. Robert M. Zubrin (Pioneer Astronautics), Christopher P. McKay. NASA Ames Research Center (c. 1993). “Technological Requirements for Terraforming Mars”, http://www.users.globalnet.co.uk/~mfogg/zubrin.htm
  32. Whitehouse, David (July 15, 2004). “Dr. David Whitehouse – Ammonia on Mars could mean life”, http://news.bbc.co.uk/2/hi/3896335.stm
  33. Mars’s core has been measured — and it’s surprisingly large, https://www.nature.com/articles/d41586-021-00696-7
  34. Nasa wants to put a giant magnetic shield around Mars so humans can live there, https://www.wired.co.uk/article/magnetic-shield-mars-habitable
  35. Policy, Pathways, Techniques, and Capabilities – from NASA Planetary Science: Vision 2050 (Talk: A Future Mars Environment for Science and Exploration). :1:36:00, https://livestream.com/viewnow/vision2050/videos/150701155
  36. Horváth, A.; Gánti, T.; Bérczi, Sz.; Gesztesi, A.; Szathmáry, E. (2002). “Morphological Analysis of the Dark Dune Spots on Mars: New Aspects in Biological Interpretation”. 33rd Annual Lunar and Planetary Science Conference. 33: 1108.
  37. Committee on an Astrobiology Strategy for the Exploration of Mars; National Research Council (2007). “Planetary Protection for Mars Missions”. An Astrobiology Strategy for the Exploration of Mars. The National Academies Press. pp. 95–98. ISBN 978-0-309-10851-5.
  38. Tänczer, John D. Rummel; Ketskeméty, L.; Lévai, G. (1989). “Planetary protection policy overview and application to future missions”. Advances in Space Research. 9 (6): 181–184.

Először mutattak ki szénizotópokat egy exobolygó légkörében

Szerző: Bardóczné Kocsis Erzsó

A valamivel több, mint 300 fényévnyi távolságban található exobolygó légkörében szénizotópokat sikerült felfedezni – számol be a Sciencealert.com – Először sikerült a csillagászoknak a TYC 8998-760-1 b nevű gázbolygó körüli ködben a szén egyik izotópját, a 13-as tömegszámút kimutatni. Ebből arra következtettek, hogy az exobolygó távol a szülőcsillagától, naprendszerének hidegebb részén, az úgynevezett hóhatáron túl alakulhatott ki. Ezzel az eredménnyel a planéták képződésének eddig kevésbé ismert folyamatát tudjuk kicsit másabb oldalról is megközelíteni. Yapeng Zhang csillagász (Leideni Egyetem, Hollandia) nyilatkozata szerint igazán lenyűgöző, hogy ilyen hatalmas távolságból is tudunk méréseket végezni egy exobolygó légkörében. Már eddig is különlegesnek tarthattuk a 2019-ben felfedezett TYC 8998-760-1 b-t. A planéta az exobolygók azon rendkívül ritka csoportjába tartozik, amelyeket közvetlenül meg tudunk vizsgálni. Ha azonosítani szeretnénk a bolygókat, akkor a következő módon tudjuk azt megtenni: a csillagok nagyon-nagyon fényesek, a planéták pedig ehhez képest sokkal halványabbak. Hogy tudjuk mégis akkor észlelni őket? Meg kell figyelni, hogyan hat a környezetére, hogyan változik a gravitációs tér, hogyan halványítja el a csillagok fényét, mikor elhalad a közelükben. Ezek tökéletesen beválnak, ha az adott bolygónk a csillagához közel van. De a TYC 8998-760-1 b elég nagy távolságban kering a sajátja körül – körülbelül 160 csillagászati egységnyi távolságban. Milyen messze lehet? Összehasonlításképpen vegyük a Plutót, ami 40 csillagászati egységnyi távolságra kering a Nap körül. Vizsgált planétánk óriási, tömege tizennégyszerese és mérete kétszerese a Jupiternek. A Zhang vezette kutatócsoport ezért tudta közelebbről is megvizsgálni: a csillag által visszavert fény segítségével szerettek volna több adatot gyűjteni. Egész pontosan a chilei Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsövének Spectrograph for Integral Field Observations in the Near Infrared (SINFONI) nevű műszert használták. A fény spektrumát figyelve az abszorpciós jellemzőket kereste a kutatócsoport. A spektrum egészen sötét vonalai után kutattak, amelyek akkor keletkeznek, amikor egyes elemek a bizonyos hullámhosszúságú fényt elnyelnek. A kutatók azt találták, hogy a TYC 8998-760-1 b által elnyelt hullámhosszok összhangban vannak a szén egyik izotópjával, a már említett 13-as tömegszámúval. Ez feltételezésük szerint elsősorban szén-monoxid gázban van megkötve. Az izotópok atommagjai azonos számú protonból, de eltérő számú neutronból épülnek fel. Egy adott elem izotópjai a periódusos rendszerben ugyanazon helyet foglalják el a periódusos rendszerben, csak a tömegszámuk nem ugyanaz.

A 12-es tömegszámú szén a leggyakoribb stabil szénizotóp. Minden részecskéből hat darab található benne. A 13-as tömegszámú szenet viszont hat proton, hat elektron, de hét neutron építi fel. Ezt azért fontos külön megjegyezni, mert egyrészt máshogy keletkeznek, másrészt a környezeti körülményektől függően másképp viselkednek. A TYC 8998-760-1 b-n a kutatók ezek után nagy reményekkel várták a kutatások eredményét. Az exobolygó légkörében talált 13-as tömegszámú szén mennyisége kétszerese volt a vártnak. A kutatócsoport abban bízik, hogy a kapott eredmények segíteni fognak megérteni a TYC 8998-760-1 b bolygó eredetmítoszát. Paul Mollière asztrofizikus (Max Planck Csillagászati Intézet, Németország) magyarázata szerint a bolygó több mint százötvenszer messzebb van a szülőcsillagától, mint a Földünk a Napunktól. Ilyen nagy távolságban a jég valószínűleg több 13-as tömegszámú szenet tartalmaz. Ez okozhatja a planéta légkörében ma található izotóp nagyobb arányát.

Azt már tudták a kutatók, hogy különböző gázoknak különböző hóhatára van. A vizsgált területen a szén-monoxid már kondenzálódott és gázból jéggé fagyott. Bármely exobolygó, amely az anyacsillagának melegétől ilyen messze keletkezett, valószínűleg magában foglal ilyen szén-monoxid-jeget. A kutatók állítása szerint a Naprendszer ismert bolygói nem alakulnának ki annyi szén-monoxiddal, mint a TYC 8998-760-1 b. Ennek igen egyszerű a magyarázata: sokkal közelebb vannak a Naphoz. Mégis, a Naprendszerben is találkozhatunk hasonló jelenséggel. A deutérium, azaz a nehézhidrogén a hidrogén egyik stabil izotópja. Atommagját deuteronnak nevezik, ami egy protont és egy neutront tartalmaz. Normál hidrogén ugyebár csupán egy proton alkotja. A Neptunusz és az Uránusz jóval gazdagabb deutériumban, mint a Jupiter. Ennek oka valószínűleg az, hogy a bolygók hóhatáron túl alakulhattak ki. Sok exobolygó esetében nem alkalmazható az izótópos vizsgálat. Ám ahogy a távcsöveink egyre jobbak lesznek, egyre pontosabb légkör-profilokat kaphatunk majd a többi távoli planétáról is. Ignas Snellen (Leideni Egyetem, Hollandia) szerint a jövőben ezen izotópok tovább segítenek majd a bolygók kialakulásának megértésében: hogyan, hol és mikor jöhetnek létre planéták. Ez a kutatási eredmény csak kezdete a témába vágó további vizsgálatoknak. A vonatkozó kutatási eredményt a Nature című folyóiratban publikálták.

A cikk a Sciencealert.com-on megjelent írás fordítása.

Vízpára a Ganymedesen

Szerző: Pál Balázs

A Hubble űrtávcső első alkalommal talált a vízpára meglétére utaló egyértelmű bizonyítékot a Jupiter legnagyobb holdján, a Ganymedesen.

A Ganymedes a Hubble Űrtávcső 1996-os felvételén. Fotó: HST/NASA/, J. Spencer

A Plutóénál több, mint 2,2-szer nagyobb sugarú Ganymedes a Naprendszer 9. legnagyobb objektuma és az egyetlen ismert hold, mely mágneses térrel rendelkezik. Szerkezete “differenciált”, tehát – pl. a Földhöz is hasonlóan – rétegekből áll, melyek egyikét nagy valószínűséggel egy felszín alatti óceán tölti ki. Ennek víztartalma a becslések szerint akár nagyobb is lehet, mint a földi óceánoké egyesítve. Jelen biológiai ismereteink egyértelműen kijelentik, hogy ahol víz található, ott akár az élet valamilyen formája is kialakulhatott. Emiatt a Ganymedes kéreg alatti óceánja kiemelt vizsgálat tárgyát képezi már régóta a Földön kívüli élet utáni kutatás terén.

A Ganymedes ultraibolya fényben, 1998-ban. Fotó: NASA/ESA/L.Roth

A Hubble űrtávcső STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) nevű műszere már 1998-tól kezdve figyeli meg az UV-tartományban a Ganymedes auróráját. Az eredmények akkori vizsgálata a Föld (és más bolygók) aurórájában is megtalálható jellegzetességek jelenlétét tárta fel. A struktúrában található feltérképezett hasonlóságokat a Ganymedes atmoszférájában található molekuláris oxigén (O2), míg a különbségeket az atomos oxigén (O) jelenlétével magyarázták.

A Ganymedes a Juno felvételén. Fotó: /JPL-Caltech/SwRI/MSSS

2018-ban a Svédországban található Királyi Műszaki Intézet (KTH), Lorenz Roth által vezetett kutatócsoportja kezdett hozzá a Ganymedes aurórájával kapcsolatos vizsgálatoknak a Hubble űrtávcső COS (Cosmic Origins Spectrograph) nevű műszerével. Az új adatok vizsgálatával, valamint a STIS műszerből származó, 1998 és 2010 közötti archív adatok összehasonlításával arra a megdöbbentő eredményre jutottak, hogy közel sem található a korábbi magyarázat bizonyításához szükséges mennyiségű atomos oxigén a légkörben. Az eredetileg megfigyelt eltéréseket tehát valami más kell okozza.

A magyarázatot végül Roth és csapata a 2021 júniusában megjelent cikkében adta meg. A 2018-as megfigyelés során a Ganymedes két helyzetében vizsgálták annak auróráját. Egyik esetben mikor az árnyékban volt a Jupiter mögött, másik esetben pedig mielőtt még a napfényből a Jupiter árnyékába került volna. A két pozícióból származó adatok összehasonlítása során arra jutottak, hogy az egyenlítő körül a Nap megvilágítása képes annyira felmelegíteni a felszínt, hogy a vízjég alkotta tartományokból vízpára szublimáljon a légkörbe.

A felfedezés nagy bizakodással tölti el az Európai Űrügynökség (ESA), 2022-ben induló JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) névre keresztelt programjában dolgozókat, melynek célja a Jupiter és annak három legnagyobb holdjának, ezek közül pedig első sorban a Ganymedesnek a vizsgálata lesz.

Források:
[1] : https://esahubble.org/news/heic2107/
[2] : Roth, Lorenz, et al. “Evidence for a sublimated water atmosphere on Ganymede from Hubble Space Telescope observations.” arXiv preprint arXiv:2106.03570 (2021).

Bolygós rövidhírek: metán az Enceladus holdjának anyagkidobódásaiban – lehetséges életjelek?

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

A Szaturnusz holdja, az Enceladus jeges héja alatt valószínűleg ismeretlen eredetű metántermelő folyamat zajlik – állítja egy új tanulmány, amelyet az Arizonai és a Párizsi Tudományegyetem kutatói publikáltak. Az Enceladusból feltörő hatalmas vizes anyagkidobódások már régóta egyaránt elbűvölik a tudósokat és a közvéleményt. Rengeteg kutatás és elmélet született a hatalmas óceánról, amelyről úgy vélik, hogy a hold sziklás magja és jeges héja közt húzódik. A Cassini űrszonda átrepült ezeken az anyagkidobódásokon és mintát vett belőle. A vegyi összetételben viszonylag magas koncentrációt észlelt olyan molekulákból, melyek a Föld óceánjainak mélyén is megtalálhatók az úgynevezett hidrotermális kürtőkben. A mintavevő csövekben különösen szokatlan mennyiségben találtak dihidrogént, szén-dioxidot és metánt. Regis Ferrier, az Arizonai Egyetem Ökológiai és Evolúciós Biológiai Tanszékének docense és a tanulmány két vezető szerzőjének egyike a következőt mondta: „Tudni akartuk, hogy a Cassini által meglepően nagy mennyiségben talált metán megmagyarázható-e olyan, a földiekhez hasonló mikrobákkal, amelyek ’megeszik’ a dihidrogént és metánt termelnek.” Hozzátette: „Ilyen, metanogénekként ismert mikrobák keresése az Enceladus tengerfenékén rendkívül nagy kihívást jelentő mély merülési missziókat igényel, amelyek viszont még több évtizedig nem lesznek a látóhatáron sem.” Ferriere és csapata ezért más, könnyebb utat választott: matematikai modelleket készítettek annak kiszámításához, hogy a különböző folyamatok, beleértve a biológiai metanogenezist, megmagyarázhatják-e a Cassini adatait. Ezen új matematikai modellek ötvözik a geokémiát és a mikrobiológiai ökológiát, hogy elemezzék a Cassini adatait és modellezzék azon lehetséges folyamatokat, amelyek a legjobban magyarázzák a megfigyeléseket. Arra a következtetésre jutottak, hogy a Cassini adatai magyarázhatók mikrobiális hidrotermális kürtők aktivitásával, vagy olyan folyamatokkal, amelyek ugyan nem tartalmaznak életformákat, de eltérnek a Földön ismertektől. A Földön hidrotermális aktivitás akkor következik be, amikor a hideg tengervíz beszivárog az óceáni aljzatba, leggyakrabban az óceánközépi lemezhatárok közelében, elhalad egy magmakamra közelében, ami felhevíti a vizet, az pedig magas hőmérsékleten ásványi anyagokat old ki. A Földön a metán is ilyen hidrotermális aktivitással állítható elő, de kis sebességgel. A metántermelés nagy része olyan mikroorganizmusoknak köszönhető, amelyek energiaforrásként hasznosítják a hidrotermálisan előállított dihidrogént, és metanogenezisnek nevezett folyamatban szén-dioxidból metánt állítanak elő. A csapat a hold körüli kémiai és fizikai folyamatok végső eredményeként vizsgálta az Enceladus anyagkidobódásának összetételét. A kutatók először felmérték, hogy a dihidrogén hidrotermális kitermelése miként illeszkedik a legjobban a Cassini megfigyeléseihez. Illetve, hogy e kitermelés „elég” ételt tud-e biztosítani a földiekhez hasonló, hidrogénnel táplálkozó metanogének populációjának fenntartásához. Ehhez kifejlesztettek egy, a fenntartásra vonatkozó dinamikus modellt. A termikus és energetikai adatokhoz a Földön ismert adatokat vették alapul. A szerzők ezt követően lefuttatták a modellt annak megállapítására, hogy egy adott kémiai feltételrendszer, például a hidrotermális folyadék dihidrogén-koncentrációja és a hőmérséklet megfelelő környezetet biztosítanak-e ezen mikrobák növekedéséhez. Megvizsgálták azt is, hogy egy hipotetikus mikróba populáció milyen hatást gyakorol a környezetére – például a dihidrogén és a metán szökési arányára. „Összefoglalva: nem csak azt tudjuk megítélni, hogy a Cassini megfigyelései összeegyeztethetők-e az élet számára élhető környezettel, hanem a várható megfigyelésekről kvantitatív előrejelzéseket is tehetünk, amennyiben a metanogenezis valóban bekövetkezne az Enceladus tengerfenéken” – magyarázta Ferriere. A becsült legmagasabb eredményekből arra lehet következtetni, hogy – az ismert hidrotermális kémia alapján – az abiotikus (biológiai segédanyag nélküli) metántermelés korántsem ad magyarázatot az anyagkidobódásokban mért metánkoncentráció mennyiségére. Azonban biológiai metanogenezis hozzáadásával elegendő metán keletkezik, így megfelelve a Cassini megfigyeléseinek. „Ettől még nyilvánvalóan nem jutunk arra a következtetésre, létezik élet az Enceladus óceánjában” – mondta Ferriere. „Inkább azt szerettük volna megérteni, mennyire valószínű, hogy az Enceladus hidrotermális kürtői lakhatók lehetnek-e a földszerű mikroorganizmusok számára. Úgy tűnik, hogy a Cassini adatokait a modelljeink legalábbis alátámasztják.” Hozzátette: „A biológiai metanogenezis úgy látszik, kompatibilis az adatokkal. Vagyis nem vethetjük el az „élet hipotézist”, ehhez ugyanis további adatokra van szükségünk, melyeket jövőbeli küldetésekből származtathatunk.”

Fantáziarajz, melyen a NASA Cassini űrszondája átrepül az Enceladus vizet kilövellő gejzíreinek egyikén. Forrás: NASA

A szerzők remélik, hogy tanulmányuk útmutatást nyújt a Cassini által tett megfigyelések jobb megértését célzó kutatásokhoz és arra ösztönzi a tudósokat, hogy tisztázzák azokat az abiotikus folyamatokat, amelyek elegendő metánt képesek termelni a jelenlegi adatokhoz. „A metán például származhat ős-szervi anyagok kémiai lebontásából, amelyek jelen lehetnek az Enceladus magjában és a hidrotermális folyamat révén részben dihidrogénné, metánná és szén-dioxiddá alakulhatnak. Ez a hipotézis nagyon elfogadható, főként, ha az Enceladus az üstökösök által hordozott szerves összetevőkben gazdag anyagok révén jött létre” – magyarázta Ferriere. „Mindez részben azon alapul, hogy mennyire tartjuk valószínűnek egy-egy hipotézisek alapját” – mondta. – „Például, ha rendkívül alacsonynak ítéljük az élet valószínűségét Enceladuson, akkor az abiotikus mechanizmusok sokkal valószínűbbek lesznek, még ha nagyon idegenek is ahhoz képest, amit itt a Földön ismerünk.” A szerzők szerint a tanulmány nagyon ígéretes előrelépés a módszertanában, mivel nem korlátozódik olyan speciális igényekre, mint például a jeges holdak belső óceánjai, illetve előkészíti az utat a Naprendszeren kívüli bolygók kémiai adatainak kezeléséhez, melyek a következő évtizedekben elérhetővé válhatnak.

A 66 millió éve történt becsapódásnak köszönhetjük az amazóniai esőerdőt

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

Egy nemrég megjelent tanulmány szerint a fosszilizálódott pollenek és levelek kimutatták, hogy az aszteroida, mely a dinoszauruszok kipusztulását okozta, egyúttal át is formálta Dél-Amerika növénytársulását, hogy így létrejöjjön a bolygó legnagyobb esőerdője. A tanulmányt Carlos Jaramillo, a panamai Smithsonian Trópusi Kutatóintézet paleobiológusa és Bonnie Jacobs, a Déli Metodista Egyetem paleobiológusa írta. Jarmillo kolumbiai származású és kifejezetten hazája trópusi erdőinek eredetét akarta megvizsgálni. A dinoszauruszok és fosszíliák rajongóinak körében igen jól ismert az aszteroida-becsapódás, mely 66 millió évvel ezelőtt kipusztította a dinoszauruszokat, mint amilyen a Tyrannosaurus rex. De azt gyakran figyelmen kívül hagyják, hogy a becsapódás más ökoszisztémákat is eltörölt. Egy új tanulmány kimutatta azonban, hogy ezen események egy másik, különösen fontos eredményhez vezettek, méghozzá az amazóniai esőerdő kialakulása, ami a bolygó leglátványosabb és legváltozatosabb környezete. A tanulmányhoz több tízezernyi növényfosszíliát elemeztek. Kimutatták, hogy a kihalás egyben egy hatalmas újraindító esemény is volt a neotropikus ökoszisztémák számára: teljesen új ösvényre terelte az evolúciójukat, ami a mai változatos és látványos ökoszisztémájához vezetett. Ezen felismerés alapvető előrelépést jelent a tudásban és új lendületet ad a trópusokon élő evolúciós örökség megőrzésének. Ez nagyon fontos, hiszen a terület olyan, ember által okozott fenyegetéssel áll szemben, amely hatalmas pusztításokat okoz Amazóniában. Pedig az esőerdő fajok millióinak létét alapozza meg, beleértve az emberét is. A szerzők szerint a becsapódott aszteroida evolúciós és ökológiai kihatással volt az amazóniai esőerdő kialakulására és más, kulcsfontosságú élőhelyekre az egész bolygón. A mai esőerdők tehát szerves részét képezik a földi életnek. Különösen az amazóniai játszik döntő szerepet a bolygó édesvízi körforgásának és éghajlatának szabályozásában. Sok akadémikus és amatőr kövületvadász eddig nem sok figyelmet fordított a trópusi területekre, mivel feltételezték, hogy a meleg, nedves helyek körülményei megakadályozzák a szerves anyagok megkövülését.

Késő-karbon kori megkövült páfránylevél Ohioból. Forrás: Wikipedia

Ám körülbelül 50 000 pollenszemet és 6000 fosszilizálódott levelet elemeztek 12 év alatt úgy, hogy a nulláról kellett elindulni. A vizsgálatokból kiderült, hogy az aszteroida – mely feltételezhetően az úgynevezett Baptistina-család tagja volt és már 160 millió évvel ezelőtt leszakadt a csoportjától, elszabadulva a Mars és Jupiter közti aszteroida-övezetből – bár kipusztította a dinoszauruszokat, ugyanúgy az amazóniai esőerdőt is kialakította. Ismert tény az is, hogy a becsapódás okozta hatások és annak közvetlen illetve közvetett következményei függenek a helyi viszonyoktól és a krátertől való távolságtól, amely a Yucatán félszigeten található és a Chicxulub nevet viseli.

A 66 millió évvel ezelőtt történt kihalást okozó Chixculub-kráter feltételezett becsapódási helye, a mexikói Yucatán-félsziget.
Forrás: NASA/JPL-Caltech

Az új-zélandi erdők például viszonylag sértetlenül megúszták, de a kutatóknak fogalmuk sem volt, hogy az esemény miként változtatta meg Afrika vagy Dél-Amerika trópusi esőerdőit. Ahogy ritkák a komplett csontváz kövületek, úgy egész fák sem őrződnek így meg. Jaramillo és kollégái ezért vizsgálták a levélmaradványokat, sőt, a mikrofosszíliának számító polleneket, a virágport. Ezek sajnos eléggé alulértékeltek, hisz nem olyan látványosak, mint egy dinoszaurusz. Pedig ugyanúgy rengeteg fontos információt hordoznak, mint a csontok. Például szépen fel lehet mérni belőle, hogy milyenek volt az adott kor növénytársulásai. Jaramillo és munkatársai egész Kolumbiában mintegy 53 helyszínt tanulmányoztak. Olyan helyeket kerestek, melyek egyrészt közvetlenül a becsapódás előtt illetve a következő tízmillió évben, a paleogén időszakban keletkeztek. Itt találták a rengeteg fosszilis levelet és pollent, melyek alapján már le tudták írni azokat a növényeket, melyektől származtak. Friss, ettől különálló tanulmányok már kimutatták, hogy a több fényt kapó leveleknek nagyobb a vénasűrűsége valamint a 13-as izotóp aránya. A falevelek formája az éghajlatra vagy annak változására is utal: a lekerekített szélűek a meleg, a fogas szélűek illetve az osztott levelek a hidegebb éghajlatokra jellemzők inkább. A csapadékot pedig a levelek mérete jelzi: a nagyméretű levelek több csapadékra utalhatnak. A kutatók a kövületek ezeket a jellemzőket tanulmányozták, hogy bemutassák a becsapódás utáni állapotokat. Más tanulmányokból szintén ismertek a következő tények: a becsapódás után a környezeti hatások miatt elindult nagytömegű fajkipusztulás először a gombák elszaporodását okozta, majd az olyan páfrányok vették át az uralmat, mint amilyenek a pajzsikafélék. Nagyobb erdők csak ezután jelentek meg. Ezen fák nagyrészét hüvelyesek alkották, melyek termése rengeteg tápanyagot tartalmazott. Ez az addig inkább mindenevő emlősök (jórészt rágcsálófélék) táplálkozását is átalakította, illetve segített az emlősök gyors elterjedésében és a különböző fajok kialakulásában. Tehát a becsapódás utáni új növénytársulások létrejötte elősegítette azt a fejlődési utat, mely végül az ember kialakulásához vezetett. A kataklizmikus megsemmisülésből főnixmadár-szerűen új élet sarjadt. A jelen kutatásból a tudósok ezt Dél-Amerikára is le tudták vetíteni. A becsapódás előtt ezt a régiót főként tűlevelű növények jellemezték, a nyitott lombkorona alatt a páfrányoknak is lehetőségük volt a burjánzásra. A dinoszauruszok valószínűleg kulcsfontosságú szerepet játszottak ezen erdők fenntartásában, például a növényzet kitisztításával, a fák ledöntésével. Az aszteroida becsapódásával azonban ez az ökoszisztéma egy pillanat alatt és visszavonhatatlanul megváltozott. A kataklizma után a valószínűleg több évig tartó tüzek elnyelték Dél-Amerika déli erdőit. A szerzők számításai szerint számos állat mellett a trópusi növényfajok mintegy negyvenöt százaléka is eltűnt a területről. Hatmillió évbe telt, mire az erdők egyáltalán visszanyerték a biodiverzitás azon szintjét, amely a becsapódás előtt volt. Ám a lassan visszanövő fajok teljesen mások voltak, mint korábban. A megjelenő hüvelyesek olyan növények, melyek szimbiotikus kapcsolatot alakítanak ki azon baktériumokkal, melyek lehetővé teszik számukra a nitrogén megkötését, ezáltal gazdagították a korábban tápanyagokban szegény talajt. Ez és a kataklizma után keletkező hamu foszforja lehetővé tette, hogy a hüvelyesek mellett más virágos növények is kifejlődjenek, így kiszorítva a tűlevelűeket. Ezen fajok már sűrű lombkoronát alakítottak ki, így versenyezniük kellett a fényért. Ezáltal alakult ki a ma ismert, több szintből álló amazóniai esőerdő.


Forrás:
Rachel Nuwel – The asteroid that killed the dinosaurs created the Amazon rain forest (Scientific American 2021. ápr.1.)
A cikk az eredeti, angol nyelvű cikk felhasználásával készült.

Bolygós rövidhírek: megérkeztek az első friss képek a Ganymedesről

Szerző: Kovács Gergő

Ahogy korábbi hírünkben beszámoltunk róla, június 7-én a Juno űrszonda eddig páratlanul közel, 1038 kilométerre repült el a Jupiter legnagyobb holdja, az 5262 kilométeres Ganymedes mellett. Egy nappal a Ganymedes-közelítés után már meg is érkeztek az első képek a Naprendszer legnagyobb holdjáról – olvasható a NASA oldalán.

A Juno űrszonda közelebb repült a Jupiter legnagyobb holdjához, mint eddig bármelyik űrszonda az elmúlt több, mint két évtizedben.

Az első két felvételt a JunoCam, valamint a Stellar Reference Unit – Csillagászati Referenciaegység nevű kamerák készítették a Ganymedesről, olyan figyelemre méltó részleteket mutatva, mint meteoritkráterek, egymástól elkülönülő sötét és világos foltok, valamint olyan felszínformák, melyek tektonikus törésekhez köthetőek.

“Ez volt az az űrszonda, mely legközelebb repült ehhez az óriási holdhoz, egy nemzedék alatt.” – fogalmazott Scott Bolton, a Southwest Research Institute munkatársa, a Juno fő kutatásvezetője. “Időbe fog telni, mire bármilyen tudományos következtetést levonunk, de addig is egyszerűen csak csodálhatjuk ezt az égi csodát.”

A Ganymedes a Juno jún 7-ei felvételén. Kép forrása: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Az űrszonda, JunoCam nevű, látható fényben operáló kamerájának zöld csatornájában, a hold csaknem egy teljes oldalát megörökítette. Később, ha a kamera vörös és zöld csatornáinak képei is megérkeznek, a felvételekből képesek lesznek egy valódi színes kompotizot is készíteni, melyen a képfelbontás pixelenként 1 kilométer lesz. Az űrszonda továbbá a Stellar Reference Unit nevű, a Juno-t a pályán tartó navigációs kamerával is készített egy felvételt a hold árnyékos, pusztán a Jupiter fényében derengő feléről.

Ez a felvétel a Ganymedes árnyékos oldaláról készült a Stellar Reference Unit nevű kamerával. A kép felbontása 600 és 900 méter/pixel közé esik. Kép forrása: NASA/JPL-Caltech/SwRI

Az űrszonda a közeli jövőben további felvételeket fog küldeni a Ganymedesről. Emellett a Juno mélyebb betekintést fog nyújtani a hold összetételébe, mágneses terébe, ionoszférájába és jégburkába. A ’70-es évek óta feltételezzük, hogy a Ganymedes felszíne alatt a Naprendszer egyik (ha nem “a”) legnagyobb óceánja rejtőzhet két jégréteg közé szorulva. Itt feltétlen meg kell említeni, hogy az óceán alatti jégrétegre már más nyomás hat, így a jég a Földön is ismert I-es (hexagonális) fázis helyett VI-os (tetragonális) fázisban van, mely jégréteg alatt egy sziklás köpeny, illetve egy részben olvadt fémes mag található.

A Ganymedes felépítése. A két, eltérő sűrűségű jégréteg között a Naprendszer egyik legnagyobb óceánja lehet.
Forrás: Kelvinsong – Wikipedia; CC BY-SA 3.0

Akárcsak az Europa, úgy a Ganymedes hold is ideális feltételeket biztosít az élet kialakulása számára. Későbbi kutatások felfedték, hogy a hold mágneses terére, és így a sarki fényére is hatással vannak a felszín alatti tengeráramlatok, bizonyítva a nagy mennyiségű folyékony víz jelenlétét.

A Juno a későbbiekben a Jupiter két másik holdja, az Europa és az Io mellett is elrepül, mielőtt küldetése végéhez érne.

Bolygós rövidhírek: vulkánok lehetnek az Europa óceánja alatt

Szerző: Kovács Gergő

A Geophysical Research Letters-ben megjelent friss tanulmány szerint a Jupiter Europa holdja belsejében elégséges a hő tenger alatti vulkánok működtetéséhez, számol be a Phys.org. Egy új kutatás és számítógépes szimulációk szerint a hold jeges felszíne tekintélyes méretű óceánt rejteget, mely alatt a sziklás köpeny elég forró lehet ahhoz, hogy olvadt állapotban legyen. A modell szerint a legtöbb hő és így a legaktívabb vulkanizmus a hold pólusai közelében lehet.

A 2024-ben induló, az Europahoz 2030-ban megérkező Clipper. Forrás: NASA/JPL-Caltech

A NASA 2024-ben induló, és a holdat 2030-ban elérő Clipper űrszondája több alkalommal is igen közel fog elszáguldani az Europa mellett, hogy részletesen feltérképezze annak felszínét és megvizsgálja a hold ritka légkörét is. Ahogy az űrszonda feltérképezi a holdat, annak felszínét, gravitációs és mágneses mezejét, illetve az ezekben jelentkező anomáliákat, megerősítést kaphatunk a vízalatti vulkanizmus létéről.

Az Europa jégpáncélja alatt folyékony vízréteg, egy olvadt szilikátköpeny és egy vasmag található; az új kutatás segít megérteni, hogyan képes a belső hőtermelés működésben tartani a tenger alatti vulkánokat. Forrás: NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll

Bár a Clipper nem egy életnyomok után kutató misszió, segít jobban megismerni az Europa fizikai felépítését, így képes alátámasztani azt a feltevést, hogy az égitest képes lehet-e az élet kialakulásához szükséges feltételeket biztosítani. Továbbá segít jobban megértetni az élet kialakulását saját bolygónkon, valamint útmutatást adni az életnyomok más égitesteken történő kereséséhez.

Bolygós rövidhírek: folyékony vizet találtak egy meteoritban

Szerző: Rezes Dániel

Japán, kínai és amerikai kutatók folyékony vizet azonosítottak egy primitív szenes kondrit meteoritban. A felfedezés nagyban hozzájárulhat a Naprendszer korai folyamatainak megértéséhez.

A víz gyakori összetevője a Naprendszernek, megjelenik többek között bolygónk felszínén, jégként a Holdon, valamint a Szaturnusz gyűrűiben és Enceladus nevű holdjának felszíne alatt is. Már korábbi tanulmányok is megmutatták, hogy a víz fontos szerepet játszott a Naprendszer kialakulásában és korai fejlődésében. Ennek a szerepnek a szélesebb körű vizsgálatára a kutatók megkíséreltek folyékony vizet találni extraterresztrikus anyagokban – így például meteoritokban – melyek legnagyobb része olyan kisbolygókból származik, melyek ebben a korai időszakban jöttek létre.

A fluidzárványokat tartalmazó Sutter’s Mill meteorit néhány darabja. Forrás: Wikipedia

A szakemberek már korábban is találtak szerkezetileg kötött hidroxilt és/vagy H2O molekulákat tartalmazó ásványokat meteoritokban, de folyékony vizet ezidáig nem. A víz ilyen formája csak bizonyos ásványokban jelen levő ún. fluidzárványok formájában maradhatott fenn. Ezekben a zárványokban jelen levő folyadék számos egyéb alkotót is tartalmazhat oldott formában, mely az egykori környezeti paramétereket jelzi.

A fluidzárványokat a kutatók a 2012-ben hullott Sutter’s Mill nevű, Mighei-típusú (CM) szenes kondritban található kalcit (trigonális kristályrendszerű kalcium-karbonát) kristályokban azonosították. A meteoritcsoport azért különleges, mivel anyaga igen primitív, forráségitestjük 4,6 milliárd éves, emellett vizes átalakuláson estek át a kisbolygón. A kutatók a vizsgálatokhoz olyan precíz vizsgálati módszereket alkalmaztak, mint a szinkrotron alapú röntgen nanotomográfia és a hűthető tárgyasztallal kiegészített transzmissziós elektronmikroszkópia.

A Sutter’s Mill SM33 nevű darabja. Forrás: GeoJack – Wikipedia; CC BY-SA 3.0

A vizsgálatok eredményeként egy olyan nanométeres (milliméter milliomodrésze) mérettartományba eső fluidzárványt azonosítottak kalcitkristályban, mely legalább 15% szén-dioxidot tartalmaz. A felfedezés megerősítette azt a feltételezést, miszerint a szenes kondritokban jelen levő kalcitkristályok nem csak folyékony vizet, de szén-dioxidot is megőrízhettek. A tanulmány publikálása előtt fluidzárványokat csak kevésbé primitív közönséges kondritokban található szenes kondrit anyagú törmelékekben található halit (kősó; köbös kristályrendszerű nátrium-klorid) kristályokban sikerült kimutatni.

A Sutter’s Mill meteoritban felfedezett, folyékony vizet tartalmazó fluidzárvány jelenlétéből érdekes következtetések vonhatóak le a szenes kondritos kisbolygó eredetére és a Naprendszer korai történetére vonatkozóan. Eszerint a meteorit szülőégitestjében a kőzetanyag fagyott víz és szén-dioxid jelenlétében állt össze. Ez a Naprendszernek csak azon részén következhetett be, mely kellően hideg volt a víz és a szén-dioxid szilárd halmazállapotban tartásához. Ilyen környezet valószínűleg a Jupiter pályáján túl létezhetett. Később a Jupiter instabilitása miatt a kisbolygó elindult a Naprendszer belső régiói felé, ahol darabjai beléptek a Föld légkörébe. Ez a feltételezés egybevág a napjainkban is elfogadott modellekkel. A felfedezés fontos mérföldköve a tudománynak. Az apró fluidzárvány vizsgálatával közelebb kerülhetünk tágabb környezetünk – a Naprendszer – kezdeti folyamatainak pontosabb megértéséhez.

Források:

[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/ru-sfc042021.php

[2] Tsuchiyama, A., Miyake, A., Okuzumi, S., Kitayama, A., Kawano, J., Uesugi, K., Takeuchi, A., Nakano, T., & Zolensky, M. (2021). Discovery of primitive CO2-bearing fluid in an aqueously altered carbonaceous chondrite. Science Advances, 7(17), eabg9707.

Hírek: Arecibo – egy korszak vége

Kereshetjük a szavakat, de talán nem lehet jobban kifejezni, mit is jelent az ikonikus Arecibo-i rádióteleszkóp pusztulása. Egy korszak vége.

2020. december 1-jén elpusztult a már régóta nagyon rossz állapotban lévő Arecibo-i Rádióteleszkóp, a 900 tonnás, kábeleken lógó platform belezuhant az obszervatórium tényérjába. A komplexum már így is bontásra lett ítélve: az elhanyagolt műszer két rögzítőkábele már korábban elszakadt, lyukakat ütve az antennatányérba. Az amerikai National Sciences Foundation (NSF) ekkor döntött a viharok, hurrikánok amortizálta komplexum lebontásáról.



Ilyen volt fénykorában, illetve ez maradt a híres rádiótávcsőből:


Az Arecibo-i rádióteleszkóp nemcsak csillagászati, de planetológiai szempontból is egy fontos eszköz volt: segítségével készült az első radartérkép a Vénuszról, sikerült jeget kimutatnia a Merkúr északi és déli sarkvidékein, alapvető szerepe volt földközeli kisbolygók kutatásában, felfedezte az első exobolygókat a PSR 1257+12 pulzár körül, mégis talán leginkább az Arecibói üzenet néven elhíresült rádióadás által lett ismert, melyet technológia-demonstráció céljából sugároztak 1974. november 16-án a tőlünk 25000 fényévre lévő Messier 13 nevű gömbhalmaz irányába.