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

Az első felvétel egy exobolygó körüli anyagbefogási korongról

Szerző: Rezes Dániel

A Chilében, az Atacama-sivatagban található Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) csillagászainak első alkalommal sikerült észlelniük egy Naprendszeren túli bolygó (exobolygó) körül található anyagbefogási korongot. A nemzetközi kutatócsoport megfigyelése új megvilágításba helyezheti a fiatal naprendszerekben lezajló bolygó- és holdképződési folyamatokat.

Az ALMA 12 méteres antennáinak egyike.
Kép forrása: Iztok Bončina/ESO – http://www.eso.org/public/images/potw1040a/; CC BY 4.0

Az ALMA a világ eddig épített legnagyobb rádiótávcső-rendszere, mely több nemzetközi obszervatórium és kutatóintézet közös projektje. A rádióteleszkópot 66 nagy-precizitású antenna építi fel. Ezek közül a rendszer fő részét – mely együttműködve egy teleszkópként üzemel – 50 darab 12 méter átmérőjű antenna teszi ki. Ezt egészíti ki 4 darab 12 méter átmérőjű és 12 darab 7 méter átmérőjű antenna. Az Atacama-sivatag nagy tengerszint feletti magassága és száraz klímája egyedülálló lehetőséget kínál a világűrből érkező milliméteres és milliméter alatti hullámhosszúságú elektromágneses hullámok detektálására, gyűjtésére és vizsgálatára. Ezek a hullámok a Világegyetem legeldugottabb és tudományos szempontból is igen érdekes területeiről hordoznak információt.

Az exobolygó, mely körül az ún. bolygó körüli korongot a kutatók azonosították, a PDS 70c jelű, Jupiterhez hasonló óriásbolygó. Az említett exobolygó és társa (PDS 70b) egy olyan csillag körül kering, mely a Földtől közel 400 fényév (~3,8×1015 km) távolságra található. A csillagászok ezidáig csak nyomait vélték felfedezni a PDS 70c exobolygót körülölelő korongnak, mivel egyértelműen nem sikerült elkülöníteni a környezetétől, így mostanáig létezését nem tudták minden kétséget kizáróan bizonyítani. Ezen felül az ALMA rendkívüli felbontásának köszönhetően nem csak azonosítani sikerült a korongot, hanem méretét és tömegét is meg lehetett becsülni általa. A mérések eredményeként kiderült, hogy a korong átmérője nagyjából megegyezik a Nap-Föld távolsággal (~1,5×108 km) és anyagának mennyisége elegendő három, Holdhoz hasonló méretű égi kísérő kialakításához.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) felvétele a PDS 70c jelű exobolygót övező holdkeletkezési akkréciós korongról és környezetéről. A bal oldali felvétel középpontjában láthatjuk a naprendszer központi helyzetében található PDS 70 jelű csillagot és csillag körüli korongját, míg a jobb oldali kivágat középpontjában a PDS 70c jelű exobolygót és az azt körülvevő bolygó körüli korongot figyelhetjük meg. A bolygókettős másik tagja (PDS 70b) nem szerepel a felvételen.
Kép forrása: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. (2021)

Amellett, hogy a felfedezés kulcsfontosságú a holdak keletkezésének megismerése szempontjából, rendkívül lényeges a bolygókeletkezésre vonatkozó elméletek alátámasztásában is, ugyanis ezeknek a hipotéziseknek a tesztelésére nem nyílt ezidáig alkalom. A bolygók fiatal csillagok körüli porkorongokban keletkeznek. Fejlődésük során pályájuk mentén a növekedésükhöz szükséges anyagot a csillag körüli akkréciós korongból nyerik. A folyamat során a bolygó saját bolygó körüli korongra is szert tehet, mely segíti a növekedést a befogott anyag mennyiségének szabályozása által. Ezzel egyidőben a bolygó körüli gáz-por korongban ütközések történnek, mely során holdak születnek. Ennek az elméletnek az eddig nem megértett hányada az, hogy a bolygók és holdak a rendszerben mikor, hol és hogyan jönnek létre.

„Napjainkra több, mint 4000 exobolygót azonosítottunk, ám ezek közül mind érett (idős) rendszerekben található. A Jupiter-Szaturnusz pároshoz hasonló PDS 70b és PDS 70c bolygókettős az egyedüli két ismert exobolygó, melynek éppen folyik a keletkezése.” – szemlélteti a távoli naprendszer fontosságát Miriam Keppler, a tanulmány egyik társszerzője.

A rendszer még mélyebb megértésében hamarosan fontos szerepet játszhat az ESO-nak (European Southern Observatory) a chilei Atacama-sivatagban jelenleg is épülő Extremely Large Telescope (ELT) nevű távcsöve. A műszer még pontosabb felbontást tesz majd lehetővé, mely által részletekbe menően válik térképezhetővé a PDS 70c exobolygót magába foglaló naprendszer.

Források:

[1] https://www.eso.org/public/news/eso2111/?lang&fbclid=IwAR3rFbY_45cp0WBZB01Kr6SuEts-F5AEEe0Iv6anNR5OhnIJRIxz6PvLgfs
[2] Benisty, M., Bae, J., Facchini, S., Keppler, M., Teague, R., Isella, A., … & Zurlo, A. (2021). A Circumplanetary Disk around PDS70c. The Astrophysical Journal Letters, 916(1), L2.
[3] https://www.almaobservatory.org/en/about-alma/

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).

Az Europa síkságai

Szerző: Gombai Norbert

A NASA Galileo nevű űrszondájának köszönhetően lélegzetelállító felvételeken vizsgálhatjuk a Jupiter negyedik legnagyobb holdjának, a jeges Europának felszíni alakzatait. A tudósok az üstökösök és aszteroidák pályáinak szimulációjával, valamint a hold kráterezettségének elemzésével megállapították, hogy az Europa felszíni képződményei meglehetősen fiatalok, 60-100 millió évesek lehetnek (ellentétben például a Naprendszer más égitestjeinek pl. a Földnek több százmillió, akár több milliárd éves geológiai múltjával). A feltételezhetően jelenleg is aktív folyamatok, mint például az ár-apály hatások miatti gejzír képződések tovább alakítják a hold geológiai arculatát, amely számos érdekes geomorfológiai jellegzetességet mutat.

Forrás: NASA/JPL/ASU
Forrás: NASA/JPL/University of Arizona

A jéghegyek, repedések, jég-kanyonok, sötét foltos területek és lankásabb dombok mellett az Europa egyes területein szinte teljesen sima, látható textúra nélküli és a környező domborzatnál alacsonyabb albedóval rendelkező síkságok figyelhetők meg. Ezek a sima felületű alakzatok láthatóan elfedik a környékbeli domborzati elemeket, így valószínűleg fiatalabbak azoknál. Rendszerint olyan medencékben találhatóak, amelyeket topográfiailag magasabban fekvő vonulatok határolnak.

Forrás: NASA/JPL/University of Arizona

A Galileo szonda 1996 és 2001 között készült felvételeit megvizsgálva négy olyan síkságot azonosítottak, amelyek az alábbi közös jellemzőkkel rendelkeznek:

  • Környezetükhöz képest topográfiailag mélyebben fekvő területeken találhatóak
  • Nagyon sima felület, olykor minden látható domborzati textúra nélkül
  • Néhány kilométeres átmérő, kör-szerű, karéjos forma

A fenti tulajdonságok arra utalhatnak, hogy az Europa belsejéből valamilyen ok miatt kiáramló alacsony viszkozitású folyadék (például folyékony sós víz, krio-magma) töltötte fel a jelenlegi síkságok egykori medencéit.

Forrás: NASA/JPL/DLR

A kutatók további érdekességet fedeztek fel a síkságok 3D-s domborzati modelljeinek (DEM) vizsgálatakor. A “Shade from Shading” technológia segítségével (alakzatok térbeli felépítése a fotón látható árnyékok alapján) láthatóvá vált, hogy egyes, a sima lapályt átszelő jéggerincek a síkság közepe felé mélyülni, megsüllyedni látszanak, ami akár egy felszín alatti krio-vulkáni tározó jelenlétére utalhat. A vizsgálati modellek tehát alátámasztják az Europa sima jégsíkságainak korábbi, feltöltéses keletkezés elméletét. 


Cikk forrása:

Dr. Elodie Lesage, a Paris-Saclay Egyetem Párizsi Földtudományi Laboratóriumának munkatársának cikke alapján.
https://planetarygeomorphology.wordpress.com/2021/07/01/smooth-plains-on-europa/

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.

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: a Juno közelről is megvizsgálja a Ganymedest

Szerző: Kovács Gergő

CIKKÜNK FRISSÜLT!

Június 7-én a Juno űrszonda eddig páratlanul közel, 1038 kilométerre repül el a Jupiter legnagyobb holdja, az 5262 kilométeres Ganymedes mellett – számol be a NASA a Juno misszió oldalán. A fényképfelvételek mellett a Juno mélyebb betekintést nyújt a hold összetételébe, mágneses terébe, ionoszférájába és jégburkába.

A Ganymedes Jupiterrel átellenes féltekéje a Galileo űrszonda felvételén. (NASA/JPL)

“A Juno olyan érzékeny műszerek sorát foglalja magába, melyekkel úgy láthatjuk a Ganymedest, mint soha azelőtt” – fogalmazott Scott Bolton, a Southwest Research Institute munkatársa, a Juno fő kutatásvezetője. “Azzal, hogy ilyen közel repülünk el mellette, a Ganymedes kutatását XXI. századi szintre emeljük, kiegészítve a jövőbeli küldetéseket páratlan szenzorainkkal, és segítve a Jupiter-rendszerbe irányuló küldetések következő generációinak előkészítését.”

A Ganymedes geológiai térképei a NASA Voyager 1 és 2 űrszondáinak és a NASA Galileo űrszondájának legjobb rendelkezésre álló képeinek felhasználásával. Kép forrása: USGS Astrogeology Science Center/Wheaton/NASA/JPL-Caltech

A Juno műszerei már három órával a legnagyobb közelség előtt elkezdik az adatok gyűjtését. Az űrszonda ultraibolya spektrométerével (UVS), infravörös sarkifény-térképező műszerével (JIRAM) és mikrohullámú radiométerével (MWR) pillant a hold jégburka alá, új ismereteket gyűjtve az összetételéről és belső hőmérsékletéről.


UPDATE: június 8-án megérkeztek a Juno első képei a Ganymedesről:

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

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.

Hippokampusz, a legkisebb fiú – A Neptunusz 14. holdja

Szerző: Gombai Norbert

Amikor Johann Gottfried Galle német csillagász 1864. szeptemberének 23. estéjén elhelyezkedett a Linden utcai Berliner Steinwarte (Új Berlini Obszervatórium) 244 mm-es Fraunhoffer refraktorának okulárja mögött, még nemigen tudta mire számítson. Aznap kapta kézhez Le Verrier francia csillagász levelét, amiben kollégája gondos számításai egy új, addig ismeretlen bolygó felfedezését ígérték. Galle figyelmesen beállította a mechanika tárcsáit, majd várakozással telve a szemlencsébe pillantott. A pozíció finom, majd 1 fokos állítgatása után szinte azonnal megpillantotta a kékesen ragyogó kis korongot. A nyolcadik bolygó létezése végre bizonyítást nyert. Az új planétát a felfedezője után Le Verrier-nek nevezték el először, azonban kék színe miatt hamarosan megkapta a nemzetközileg is elismert Neptunusz nevet.

17 nappal később, 1846. október 10-én William Lasse angol csillagász már könnyedén megtalálta a Neptunuszt 60 cm-es, saját maga által tervezett távcsövével a Times-ban közzétett koordináták alapján sőt, felfedezte, hogy a bolygónak van egy kísérője is. A 2.705 km átmérőjű holdat – amely a 7. legnagyobb hold a Naprendszerben – csak Lasse halála után 1880-ben keresztelték el Tritonra egy francia csillagásznő Camille Flammarion javaslatára. A névadás azonban csak 1930-ban vált hivatalossá.

A Triton felfedezését követően több, mint száz évet kellett várni a következő Neptunusz hold megtalálásáig. A holland-amerikai csillagász, Gerard Kuiper (igen, AZ a Kruiper akiről az aszteroidák és kisbolygók százaiból álló Neptunuszon túli anyagfelhőt elnevezték) a texasi Fort Davis mellett álló, Lock hegyi McDonald Obszervatórium 2.1 m-es tükrös távcsövének Neptunuszt ábrázoló fotó lemezeit vizsgálva, 1949.május 1-én fedezte fel a kék gázóriás körül keringő, majd 360 km átmérőjű Nereida holdat. Amit Kuiper akkor még nem tudott, hogy ő igazából a bolygó harmadik legnagyobb kísérőjét találta meg. A Triton utáni második legnagyobb Neptunusz hold – a Proteusz – felfedezéséig még egy kicsit várni kellett.

Az 1977. augusztusában útnak induló Voyager-2 űrszonda tizenkét évnyi száguldás után 1989-ben érte el a Neptunuszt és további hat, a Triton pályaívétől jócskán beljebb keringő holdat fedezett fel. Ezek a holdak a Proteusz, a Larissza, a Deszpina, a Galatea, a Thalassza és a Naiad. 

A Neptunusz, a bolygó gyűrűje, valamint néhány holdja, köztük a Hippocampus.
Fotó: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute)

2002-2003-ban egy nemzetközi tudósokból álló csoport öt további un. irreguláris, 40 km – 62 km átmérőjű holdacskát fedezett fel. Ezek a Halimédesz, a Szaó, a Laomédeia, a Pszamathé és a Nészó. A Voyager-2 által felfedezett égitestekről és ez utóbbi holdakról egy későbbi cikkben fogunk részletesen írni.

2013. júliusában Mark Showalter a SETI Institute kutatója és kollégái a Hubble Űrteleszkóp  Neptunusz felvételeinek vizsgálata közben felfedeztek egy újabb  aprócska holdat: az S/2004 N 1-et. Showalter eredetileg a Neptunusz halvány gyűrűit és a bolygó gravitációjának azokra gyakorolt ár-apály hatását vizsgálta, azonban a fotók átnézésekor feltűnt neki egy parányi szürke folt, amely újra és újra megjelent a Neptunuszról készült archív Hubble fényképeken is. Az űrtávcső kiemelkedően magas érzékenységének és nagy felbontásának köszönhetően Showalter a fotókból képes volt meghatározni a holdacska 23 órás keringési idejét, valamint a Neptunusztól való közelítően 105.000 km-es keringési távolságát. Amikor azt írom, hogy a “parányi”, meg “holdacska” azzal csak érzékeltetni próbálom a tényt, hogy az S/2004 N 1 közel százmilliószor halványabb, mint a szabad szemmel még látható leghalványabb csillag. A felfedezésnek köszönhetően a Neptunusz ismert holdjainak száma 14-re emelkedett.

A Neptunusz belső holdjai és átmérőik.
Fotó: NASA/STScI

Az új hold, ami azóta a – hagyományoknak megfelelően – a római mitológia egy vízi kreatúrája után megkapta a Hippokampusz nevet, kb. 34-35 km átmérőjű és kb. 12.000 km-rel beljebb kering a 418 km átmérőjű Proteusz hold pályájánál. Ez a távolság még planetáris mértékben is meglehetősen kicsi. Nem beszélve arról, hogy “normál esetben” egy Proteusz méretű hold a gravitációjának köszönhetően meg kellett volna tisztítsa az ívet ahol kering, kitaszítva, vagy magához vonzva minden útjába kerülő kisebb objektumot. Hogy lehet akkor, hogy a kis Hippokampusz vígan rója a köröket, látszólag fittyet hányva nagyobb testvére gravitációs hatásaira?

Showalter és társai azt feltételezik, hogy a régmúltban egy aszteroida, vagy üstökös becsapódásának következtében a Hippokampusz kiszakadt a Proteusz hold testéből, majd az ütközés hatására kissé arrébb Neptunusz körüli pályára állt. Ezt a feltételezett forgatókönyvet támasztják alá a Voyager-2 már említett, 1989-es látogatása alkalmával a Proteuszról készült felvételek is.  A Proteusz fotóin tisztán kivehető Pharos kráter kb. 250 km-es kiterjedésével egy olyan óriási kataklizma nyoma, amelyet könnyen megmagyarázná a kis Hippokampusz létezésével kapcsolatos kérdéseket.

Művészi ábrázolás a Hippocampusról.
Fotó: NASA/STScI

A rendelkezésre álló bizonyítékok érdekes részleteket adnak a Neptunusz hold-rendszerének eddig is ismert, erőszakos múltjához. Miután a bolygó gravitációja befogta a Kruiper-öv egy óriási objektumát, a később Tritonra keresztelt holdat, az erősen excentrikus pályára állt a gázóriás körül alaposan megzavarva a már ott keringő hold és törmelékfelhőt számtalan ütközést és becsapódást okozva. Miután a Triton keringése kiegyensúlyozottabbá vált és a gravitációs viszonyok némileg stabilizálódtak, kialakult a Proteusz, mint második generációs hold, amely eredetileg jóval közelebb keringett a Neptunuszhoz. Az anyabolygó ár-apály hatásainak köszönhetően a Proteusz egyre kijjebb sodródott, mígnem összeütközött egy üstökössel, vagy aszteroidával. Ennek az égi karambolnak a nyoma a Pharos kráter, illetve a Proteuszból kiszakadt törmelékből összeállt aprócska harmadik generációs hold, a Hippokampusz.

Bolygós rövidhírek: küldetés az Io felé

Szerző: Kovács Gergő

A Jupiter Io holdjához egy új űrszonda, az IVO (Io Volcano Observer) indulhat a jövőben. Az Alfred McEwen planetológus, a Lunar and Planetary Laboratory (Arizonai Egyetem) vezető professzora által vezetett projekt jelenleg a NASA Discovery Program elbírálása alatt áll – számol be a NASA.

A Galileo felvétele az Io-ról. Fotó: NASA/JPL/University of Arizona

“A tudósok tisztában vannak azzal, hogy az árapályerők extrém hőt generálnak az Io-n (20-szor többet, mint a Földön)…de még mindig nem vagyunk tisztában, pontosan hol és hogyan keletkezik a hő egy bolygó vagy hold belsejében, vagy hogy milyen módon jut a hő a felszínre. De az Io, és annak vulkánjai segíthetnek megérteni, hogyan fejlődnek az egyes világok. Ez a legalkalmasabb hely a Naprendszerben annak megértésére, hogyan működik az árapály-fűtés” – mondta McEwen.

A Tvashtar vulkán kitörése az Io-n.
Fotó: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute

Az űrszonda négy év alatt legalább 10 alkalommal repülne el közel a hold mellett, miközben az Io vulkanikus felszínét térképezné fel, nagy felbontású képeken és videókon örökítené meg az égitest extrém vulkanizmusát, valamint a gravitációs erő és a mágneses mező változásainak mérésével a felszín alá “látva” követné a hőenergia mozgását a holdon belül.