Óceánja lehet a Mimasnak

Szerző: Gombai Norbert

A Szaturnusz bolygó körül keringő Mimas holdat William Herschel fedezte fel 1789. szeptember 17-én. A 396,4 km átmérőjű égitest sokáig csak apró pontként volt látható a csillagászati távcsövek okulárjában. 1979 és 1981 között aztán a Pioneer 11, valamint a Voyager 1 és 2 űrszondák felvételeinek köszönhetően végre közelről is megszemlélhettük a Mimas kráterekkel, kráterláncokkal és szakadékokkal tagolt felszínét. 2010-től, a Cassini űrszonda által átküldött fényképek még több felszíni részletet mutattak meg. A hold kétségkívül legszembetűnőbb alakzata a 130 kilométer átmérőjű és helyenként 10 kilométer mély, az égitest méreteihez képest óriási becsapódási krátere, amelyet a hold felfedezője után Herschel-kráternek neveztek el. Ez a kráter egy olyan kataklizma nyomát őrzi, amely annak idején majdnem teljesen szétszaggatta a Mimast, létrehozva a holdacska Halálcsillaghoz (a Star Wars filmek ikonikus űrállomásához) hasonló külsejét.

Forrás: NASA/JPL

2014-ben egy amerikai, francia és belga kutatókból álló csoport a Cassini Image Science Subsystem (ISS) képeit vizsgálva olyan librációs anomáliát fedezett fel a Mimas mozgásában, amely a hold keringési jellemzőivel nem volt teljesen megmagyarázható. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a librációs jelenséget vagy a hold nem hidrosztatikus egyensúlyban lévő, megnyúlt magja, vagy pedig egy, a felszín alatti, belső óceán jelenléte okozhatja.

2017-ben aztán további elemzések eredményeinek köszönhetően elvetették a belső óceán elméletét, mert az a Jupiter tektonikusan aktív Europa holdján észlelt, vagy annál nagyobb felszíni árapályfeszültségeket feltételezett volna. Mivel az árapályfeszültségek okozta felszíni repedések vagy más tektonikus tevékenységre utaló képződmények teljesen hiányoznak a Mimason, a tudósok inkább a Herschel kráterhez kapcsolódó aszimmetrikus tömeganomália jelenlétét tartották a libráció valószínűbb magyarázatának.

Forrás: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Az utóbbi évtizedek egyik legérdekesebb bolygókutatási felfedezése, hogy Naprendszerünkben gyakoriak azok a világok, amelyek kőzet- és jégrétegei alatt víz, adott esetben egész óceánok találhatóak. Az ilyen világok közé tartoznak az óriásbolygók jeges kísérői, mint például a Jupiter Europa holdja, vagy éppen a Szaturnusz Titan és Enceladus holdjai. A Földhöz hasonló, felszíni óceánokkal rendelkező égitesteknek egy meghatározott, szűk távolság-tartományban kell keringeniük a központi csillaguk körül ahhoz, hogy folyékony óceánok alakulhassanak ki felszínükön. A felszín alatti folyékony vízóceánokkal rendelkező világok (IWOWs – Interior Water Ocean Worlds) azonban sokkal nagyobb távolságtartományban is megtalálhatóak, ami nagy mértékben megnöveli a galaxisban valószínűleg létező lakható világok számát.

A közelmúltban Dr. Alyssa Rhoden (Southwest research Institute), a belső óceánokkal rendelkező holdak geofizikájának, valamint az óriásbolygók holdrendszereinek szakértője, olyan modellt dolgozott ki, amely a Mimas librációs anomáliáját, valamint a hold keringési és geológiai jellemzőit figyelembe véve mégis feltételezi egy belső, folyékony óceán jelenlétét. A hold bolygóközeli pályájának köszönhető árapály-folyamatok a keringési és forgási energiát hő formájában eloszlatják a Mimasban. Ahhoz, hogy a hold megfigyelt librációjából következtetett belső szerkezetnek megfeleljen, a Mimason belüli árapály-fűtésnek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy egy feltételezett óceán ne fagyjon meg, de elég kicsinek ahhoz, hogy egy vastag jeges burok maradjon fenn felette. A Rhoden vezette kutatócsoport az árapály-fűtési modellek segítségével numerikus módszereket dolgozott ki, megalkotva a legvalószínűbb magyarázatot a folyékony óceán fölötti, 22 és 32 kilométer közötti vastagságú, állandó állapotú jéghéj létezésére. A modell szerint a felszínen megfigyelhető kismértékű hőkiáramlás mértéke erősen függ az óceán feletti jégpáncél vastagságától.

Infravörös felvétel a Mimas felszíni hőmérsékleti viszonyairól. Forrás: NASA/JPL/GSFC/SWRI/SSI

Ennek az elméletnek a bizonyítására a Juno űrszonda a tervek szerint el fog repülni az Europa mellett, miközben mikrohullámú radiométerével megméri a hőkiáramlást a Jupiter holdon. A mérési adatok lehetővé teszik majd a tudósok számára, hogy megértsék, hogyan hat a hőáramlás az olyan rejtett óceáni világok jeges héjára, mint a Mimas.

Forrás: Phys.org

A Ryugu aszteroida mintáinak előzetes vizsgálata

Szerző: Rezes Dániel

Megtörtént a Japán Űrügynökség (JAXA; Japan Aerospace Exploration Agency) Hayabusa2 küldetése által a 162173 Ryugu aszteroida Földre szállított kőzetanyagának előzetes vizsgálata – számoltak be róla japán, francia, ausztrál, spanyol és angol kutatók közös cikkükben, mely a Nature Astronomy folyóiratban jelent meg. A mintagyűjtés még 2019. február 22-én történt, azonban közel három évbe telt, míg a mintákat a Földre szállították és előkészítették a vizsgálatokra. Ezek az ősi és földi hatásoktól mentes (ellentétben a meteoritokkal) anyagok ritka lehetőséget szolgáltatnak arra, hogy segítségükkel a Naprendszer kezdeti folyamatait vizsgáljuk.

A (162173) Ryugu kisbolygó a Hayabusa2 űrszonda felvételén
Forrás: ISAS/JAXA; CC BY 4.0

A (162173) Ryugu kisbolygó egy C típusú aszteroida, vagyis a Naprendszer egy olyan primitív kiségitestje, mely vízben és szerves vegyületekben gazdagodott, ezáltal bizonyítékot szolgáltat az élet eredetére és kezdeti fejlődésére vonatkozóan. A Ryugu érdekessége emellett, hogy potenciálisan veszélyes aszteroidaként tartják számon, vagyis pályája a Föld pályájához közel kerülhet és méretéből adódóan (~1 km átmérőjével) jelentős méretű kárt okozhat egy becsapódás alkalmával. A kisbolygó nevét a japán „Ryūgū-jō” szóból kapta, mely Sárkány Palotát jelent, a japán népmesék egy mágikus vízalatti épületét. Ebben a történetben egy Urashima Tarō nevű halász egy teknős hátán elutazik a palotába és visszatérve magával hoz egy titokzatos dobozt, úgy ahogy azt a Hayabusa2 is tette az aszteroidáról magával hozott kőzetmintákkal. A 2014. december 3-án útjára bocsájtott Hayabusa2 küldetés számos műszert vitt magával, melyek a távérzékeléses mérésekben és a mintagyűjtésben segítették, valamint négy darab kisméretű rovert, melyek az aszteroida felszínét elemezték és a mintagyűjtés helyszínének környezetét vizsgálták.

A Ryugu aszteroida felszíne a Hayabusa2 űrszonda felvételén
Forrás: JAXA, Chiba Institute of Technology, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Meiji University, University of Aizu, AIST; CC BY 4.0

A minták vizsgálata ebben az első, kezdeti fázisban non-destruktív (roncsolásmentes) módon történt meg (pl. Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia – FTIR) Japánban és a kőzet olyan jellemvonásait határozták meg a kutatók, mint a szemcseméret-eloszlás, sűrűség, porozitás, valamint különböző spektrális és szöveti tulajdonságok. Mindezek mellett a szakemberek kondrumok és a szenes kondritokban gyakori kalcium-alumínium-gazdag zárványok (Ca-Al-rich inclusions – CAIs) után is kutattak. Ezek az előzetes vizsgálatok kimutatták, hogy a minták agyagásványokat tartalmaznak, ami annak a jele, hogy a kiségitest egykor vizes átalakulást szenvedett el. A mintákban karbonátokat és szerves vegyületeket is azonosítottak. Ezek az összetevők csak kis hőmérséklettartományban stabilak, vagyis az aszteroidán nem történt jelentős mértékű termális metamorfózis. A tulajdonságok nagyban hasonlítanak az igen primitív CI (Ivuna-típusú) szenes kondritok ismertetőjegyeihez, azonban a Ryugu kőzetanyagának sűrűsége sokkal kisebb a nagy porozitás következtében. Utóbbi azt is jelenti, hogy ez az anyag sérülékenyebb, mint az ismert meteoritok, így egy esetleges légköri áthaladás során ezek a kőzetek teljesen elégnének a Föld atmoszférájában. Mivel a légköri áthaladás után csak a legsűrűbb anyagok maradnak meg egy meteoroid anyagából, ezért a Ryugu-ról vett minta reprezentatívabb a primitív naprendszerbeli anyagok összetételére és fizikai jellemzőire nézve, mint a napjainkig vizsgált bármely meteorit.

Mikroszkópi kép a Hayabusa2 egyik mintakamrájában található kőzetanyagról (Yada et al. 2021)

Az előzetes vizsgálatok segítséget nyújtanak a kutatóknak a részletesebb vizsgálatok megtervezésében. Ez azért fontos, mert az elkövetkező vizsgálatok már destruktív (roncsolásos) módon történnek, melyek felemésztik ezeknek a nagyon fontos és értékes mintáknak egy részét. Egy nemzetközi megállapodás részeként a minták 10 százalékát a NASA kapta meg. Ez az amerikai-japán együttműködés az egymástól függetlenül elvégzett vizsgálatok eredményeinek összehasonlítását és ellenőrzését teszi lehetővé. A megállapodás keretében a JAXA a Ryugu mintáiért cserébe megkapja a NASA OSIRIS-Rex küldetése során a Bennu aszteroidáról gyűjtött minták egy hányadát 2023-ban, a minták megérkezését követően. A vizsgálatokat nagy várakozás övezi, mivel fényt deríthetnek a víz eredetére és a Naprendszer korai időszakának viszonyaira.

Források:
[1] https://www.lpi.usra.edu/planetary_news/2022/01/18/rock-and-dust-plucked-from-asteroid-ryugu-primitive-hydrated-and-porous/
[2] Yada, T., Abe, M., Okada, T., Nakato, A., Yogata, K., Miyazaki, A., … & Tsuda, Y. (2021). Preliminary analysis of the Hayabusa2 samples returned from C-type asteroid Ryugu. Nature Astronomy, 7 p.
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/162173_Ryugu
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Hayabusa2
[5] https://solarsystem.nasa.gov/missions/hayabusa-2/in-depth/

Hamis biológiai nyomok: megtévesztő jelek a marsi élet kutatásában

Szerző: Rezes Dániel

A Journal of the Geological Society nevű szaklapban jelent meg brit kutatók legújabb összefoglaló cikke azokról az ismert fizikokémiai folyamatokról, melyek képesek az életnyomokhoz hasonló megjelenésű struktúrákat alkotni. Ilyen nyomok lehetnek például több más jelenség mellett bizonyos molekulák és ásványok. Az összegzést a kutatók azért készítették el, hogy rávilágítsanak arra, hogy ezek a megtévesztő markerek milyen környezetben és hogyan jöhettek létre a korai Marson. A tudósok nagy figyelmet szenteltek azoknak a képződményeknek, melyekkel a NASA Perseverance rovere és az ESA jövőbeli Rosalind Franklin rovere találkozhat és megmintázhat a marsfelszíni vizsgálati területen.

A tudományos világban gyakran hallani arról, hogy a marsi élet kutatásában valótlan következtetésekre alapozott pozitív eredmény jöhet létre az által, hogy a detektált anyagok és mintázatok hasonlítanak az élet által létrehozott és hátrahagyott termékekre. Ennek a kockázatnak a csökkentésére jelentős erőfeszítéseket kell tenni, hogy a fokozódó számú, marsjárókkal végrehajtott küldetések valós sikereket érjenek el a marsi élet kutatásában.

A cikkben a szerzők a hamis biológiai nyomok számos példáját összegyűjtötték, melyeket napjainkig földi kőzetekben és meteoritokban laboratóriumi körülmények között azonosítottak a világ több intézményében. A bemutatott jelek között szerepelnek olyan képződmények, melyek baktériumsejteknek vagy éppen szénalapú szerves molekuláknak látszanak. Azonban azt is kiemelték, hogy sok más jelenség várhat még felfedezésre, mivel a Mars geológiájára vonatkozó önszerveződő abiotikus folyamatok nem szisztematikusan megkutatottak.

Organikus és inorganikus biomorfok (McMahon & Cosmidis 2021)

A múltban sok alkalommal tévesztették meg a kutatókat hamis biomarkerek. Ismertek olyan képződmények ősi földi kőzetekben és marsi meteoritokban is, melyek mikrobák fosszilis maradványinak látszanak, azonban mélyre ható vizsgálatuk bizonyította a biológiaitól eltérő eredetüket. Megjegyzendő azonban, hogy mivel az élet feltételezhetően abiotikus geokémiai reakciók önszervező folyamatainak eredménye, a természetes abiotikus termékek összetettsége nem alábecsülendő.

Mivel az élet jelei nagyon hasonlítanak az élettelen folyamatok által létrehozott termékekre, a Marson talált bárminemű fosszíliára hasonlító nyom eredete bizonytalan. Azonban a szerzők bíznak abban, hogy a hamis biológiai jelek problémája kezelhető. A jelenségek interdiszciplináris (több tudományt, szakterületet érintő) vizsgálata és megértése által érzékenyebben el tudjuk majd különíteni az élet eredeti és hamis nyomait mind a földi és marsi, mind pedig a Naprendszer többi égitestjének vizsgálata során.

Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) szekunder elektron (SE) módjával készült közismert kép az Allan Hills (ALH) 84001 nevű marsi meteorit törött felületén található láncszerű struktúráról

„A cikkünk egy figyelemfelhívás, melyben az életet utánozó folyamatok jobb megismerését kezdeményezzük a marsi körülmények között azért, hogy elkerüljük ugyanazokat a hibákat, melyeket már többször elkövettünk.” – nyilatkozzák optimistán a jövőbe tekintve Dr. Sean McMahon és Dr. Julie Cosmidis, a tanulmány szerzői.

Források:
[1] http://www.sci-news.com/space/martian-false-biosignatures-10290.html
[2] McMahon, S., & Cosmidis, J. (2021). False biosignatures on Mars: anticipating ambiguity. Journal of the Geological Society, 25 p.

Tycho de Brahe, a dán csillagász

Szerző: Csaba György Gábor

Gazdag év volt a természettudomány számára 1543. A tudományban hosszú évszázadok során alig történt előrelépés, de ebben az évben két korszakalkotó könyv is megjelent. Az egyik Vesalius műve volt, a „De humani corporis fabrica”, az emberi anatómia első pontos és hiteles atlasza, mely lehetővé tette az orvostudomány megújulását. A másikat Nicolaus Kopernikusz fromborki kanonok adta ki „De revolutionibus orbium coelestium” címmel; ebben a szerző az addig általánosan elfogadott földközéppontú világkép helyett napközéppontút ajánlott.

Kopernikusz azonban ragaszkodott ahhoz az elképzeléshez, hogy a bolygók egyenletes körmozgást végeznek. Ez pedig nem tette lehetővé az égitestek helyzetének pontos előrejelzését – holott erre fontos igény volt: a tengeri hajók a csillagászati táblázatok alapján navigáltak, és az adatok pontatlansága károkat, veszteségeket, sőt hajótöréseket okozott. Az új elméletet ezért egyelőre nem sokan fogadták el.

Három évvel Kopernikusz könyvének megjelenése (és a szerző halála) után egy igen előkelő főnemesi családban megszületett Tycho de Brahe. Családja diplomatának szánta, és 1559-től előbb Koppenhágában, majd német egyetemeken (Lipcse, Wittenberg, Rostock, Bázel, Augsburg) képeztették őt. Rá meglehetősen jellemző érdekesség, hogy egy alkalommal egy másik nemes ifjúval összevesztek egy matematikai tételen, s a vitát párbajjal döntötték el. Ennek során az ifjú kardjával lenyeste Tycho orrát – a csillagász ezután egész életében arany és ezüst ötvözetéből készült orr-protéziseket hordott, melyeket egy kis tégelyben mindig magánál tartott kenőccsel rögzített a helyére. A dolog később ízetlen tréfákra is alkalmat adott, pl. azt mondták róla: azért tudja olyan jól megfigyelni az égitesteket, mert nem csak a szemén, de az orrán is kilát.

Először tehát jogi tanulmányokba kezdett. Azonban 1559-ben látott egy – nem túl mutatós – részleges napfogyatkozást. A jelenséget természetesen előre jelezték a csillagászok, s ez a tény meglepően mély hatással volt a 14 éves Tycho-ra. Úgy látszik, azonnal elhatározta, hogy életét a csillagászatra teszi föl. Családja nem akart ebbe belemenni, ezért hogy ellenőrizze jogi tanulmányait, egy nála alig idősebb magántanárt (Anders Sörensen Vedel-t, akiből később az első nagy dán történész lett) adtak mellé. Így Tycho csak titokban foglalkozhatott csillagászattal, de ennek ellenére nagy szorgalommal belevetette magát. Egy kis éggömb segítségével megtanulta a csillagképeket, s egyszerű szögmérőkkel meg egy Jákob-pálcával megfigyeléseket végzett, míg mentora aludt. Műszereit az ágyában rejtegette a takaró alatt. Szakszerű oktatást nem kaphatott, mégis sikeresen elsajátította a csillagászat tudományának alapjait. Idővel rokonai belátták, hogy szenvedélye „gyógyíthatatlan”, s belenyugodtak.

1563-ban megfigyelte a Jupiter és a Szaturnusz oly szoros együttállását, hogy a két bolygó fénye szinte egybeolvadt a Rák és az Oroszlán csillagképek határa táján. Kénytelen volt megállapítani: a rendelkezésre álló csillagászati táblázatok elfogadhatatlanul pontatlanok: a jelenség időpontjában az ún. Alfonz-táblák egy hónapot, Kopernikuszé pedig néhány napot tévedett. Úgy gondolta, ez a pontatlanság megengedhetetlen (amiben igaza is volt); elhatározta, hogy pontosabb világképet s annak alapján pontosabb táblázatokat dolgoz ki.

Készített néhány jobb szögmérő műszert, többek között egy nagy quadránst. (Ne feledjük, hogy a távcsövet még nem találták föl, erre csak majd fél évszázad múlva kerül sor. Addig csak többé-kevésbé pontos szögmérők álltak a csillagászok rendelkezésére.) Ezekkel – többnyire német városokban – szorgalmasan végezte észleléseit. Eredményeit egy kis könyvbe jegyezte föl, hogy majd később ellenőrizhesse és fölhasználhassa őket. Köztük talán a legfontosabb volt az 1572-ben a Cassiopeia csillagképben feltűnt csillag megfigyelése. A jelenség nagy ámulatot és aggodalmat keltett a csillagászokban, mivel Arisztotelész óta úgy vélték: a csillagok közt (a Hold feletti égi szférában) nem történhetnek változások, csak a bolygók mozgása, de az is csak körpályán. Megpróbálták az égitestet Hold alattinak magyarázni, pl. üstökösnek, amit akkor még légköri jelenségnek hittek – de kitűnt, hogy a csillagokhoz képest nem mozdul el, tehát nem lehet üstökös. Tycho figyelte az „új csillagot” kb. 18 hónapig, azaz mindaddig, míg látható volt. Azután könyvet írt a titokzatos jelenségről, amelyről nem tudhatta, hogy valójában micsoda (ma már tudjuk: egy csillag robbanása, ún. szupernóva volt). Könyvére sokan felfigyeltek, köztük II. Frigyes dán király is. Ő meghívta Tycho-t a koppenhágai egyetemre, de ezt az ajánlatot Tycho nem fogadta el.

Eddig a csillagászok nem törekedtek túl nagy mérési pontosságra. Tycho azonban rájött: a bolygók mozgásának részletes elemzését csak a lehető legpontosabb adatok alapján lehet elvégezni. Tehát szüksége volt a korban elérhető maximális pontosságra képes műszerekre. Ilyeneket tervezett is, és amint módjában állt, el is készítette őket. A pontosság növelésének legegyszerűbb módja a műszer méretének növelése, ezért eszközei igazi monstrumok voltak, beállításukhoz gyakran több ember segítsége kellett.

Az volt a terve, hogy keres magának valahol német vagy svájci földön egy megfelelő helyet, ahol letelepedve obszervatóriumot építhetne magának. Választása Baselre esett. De mielőtt oda utazhatott volna, a dán király ismét kecsegtető ajánlatokkal kezdte „bombázni”, s végül felajánlotta neki Hven szigetét, hogy ott teljhatalmú úrként éljen s a király költségére építse meg csillagvizsgálóját. Némi habozás után Tycho ezt már nem utasította vissza. 1576-tól megépítette az obszervatóriumot (Uraniborg néven), felszerelte műszerekkel – s közben fejedelmi módon élt és uralkodott kis birodalmában. 17 évig dolgozott zavartalanul hatalmas és igen pontos műszereivel, s minden derült éjszakát kihasznált. Ez idő alatt kora legpontosabb megfigyeléseit végezte el és jegyezte föl (a mérés bizonytalanságának mértékével együtt). Először kimérte mintegy 1000 csillag pontos koordinátáit, figyelembe véve a légköri fénytörést és a precessziót. A bolygópozíciókat ezután úgy határozta meg, hogy megmérte három közeli csillagtól mért szögtávolságukat, s ezekből számolta ki a bolygó adatait. Sok csillag esetében is ugyanígy, három másik, már kimért csillaghoz viszonyította a pozíciót. A méréseket igyekezett olyan gyorsan végezni, hogy egy, vagy lehetőleg fél perc alatt elkészüljön, nehogy közben az égitestek helyzete észrevehetően megváltozzék. Ez természetesen sok gondos munkát és rengeteg bonyolult számítást igényelt, de így igen pontos eredményekhez jutott. Gondosan megvizsgálta a Nap és a Hold mozgását is, és ezekben egyenlőtlenségeket fedezett föl és mért ki (a Hold esetében a ma variációnak, ill. évi egyenetlenségnek nevezett változásokat). A légköri fénytörést (refractio) alighanem némileg pontatlanul vette figyelembe, mert úgy vélte, hogy ez a Nap esetében más, mint a csillagoknál.

1577-ben fényes üstökös tűnt föl. Tycho ezt is alaposan megfigyelte, és bebizonyította: az égitest egészen bizonyosan nem Hold alatti volt, hanem a Holdnál legalább hatszorta messzebb kellett lennie. Ebből arra következtetett, hogy az égen nem lehetnek szilárd kristályszférák, mint azt eddig általában hitték, hiszen azokat az üstökösnek, miközben közeledett, majd távolodott tőlünk, szét kellett volna törnie.

A Naprendszerről – ezt is figyelembe véve – felújított egy régi görög elméletet, Hérakleidész elképzelését. Eszerint a világ közepe a Föld, de csak a Hold és a Nap kering körülötte (körpályán). A bolygók, szintén körpályákon, a Nap körül keringenek. Az égi mozgásokat a Földhöz viszonyítva ez a kép lényegében helyes, ha a köröket ellipszisekkel helyettesítjük. (Csak az a gond, hogy mai fizikai ismereteink alapján dinamikailag bajos lenne megindokolni – de akkor még nem törődtek dinamikai megfontolásokkal.) Elméletét „De mundi aetheri recentioribus phaenomenis” című könyvében fejtette ki 1588-ban.

Sajnos miután II. Frigyes elhunyt, utóda nem támogatta az udvari csillagászt ugyanolyan gazdagon és türelmesen. Tycho számított rá, hogy Uraniborg nem marad örökre az övé. Eszközeit eleve hordozható kivitelben készítette el, s a szigetről távoztában magával vitte őket. Két esztendeig vándorolt Európában, míg 1599-ben II. Rudolf német-római császár és magyar király Prágába hívta és udvari csillagásznak nevezte ki. Itt – pontosabban a Prágától kb. 20 km-re levő  Benatkyban – újra felállította műszereit s folytatta mind a megfigyeléseket, mind a bolygópályák meghatározásának próbálkozásait. Meghívta Johannes Keplert munkatársnak, aki akkor éppen állás nélkül volt s örömmel elfogadta a meghívást.

Hamar kiderült, hogy a két csillagász sehogy sem fér meg egymással. Napirenden voltak köztük a súrlódások, viták, sőt botrányok. Ráadásul Tycho nagyúrként élt, Keplernek pedig csupán szegényes és rendszertelen jövedelmet biztosítottak.

Amikor 1600-ban Kepler megérkezett Benatekbe, Tycho és egyik segédje, Longomontanus épp a Mars pályájával vesződött. Kepler nagyképűen kijelentette: ha rá bízzák a problémát, ő vállalja, hogy 8 nap alatt megoldja azt. Szaván is fogták: Longomontanus átállt a Hold vizsgálatára? Kepler pdig megkapta a Marsot. Tapasztalnia kellett azonban, hogy amit vállalt, jóval nehezebb, mint gondolta. A 8 napból 8 év lett, de ezt „főnöke” már nem érte meg.

Tycho ugyanis 1601 október 13-án egy lakomán rosszul lett, mert udvariasságból túl sokáig visszatartotta vizeletét. Hazavitték, ám már későn. Néhány napi szenvedés után elhunyt, de előbb Keplerre bízta munkája folytatását. Persze az említett Hérakleidész-féle elképzelés bizonyítására gondolt, bár sejtette, hogy az talán mégsem helyes – és hogy talán éppen Kepler fogja azt megcáfolni és megtalálni a helyes elméletet. További néhány nap múlva Keplert a király kinevezte Tycho helyett udvari csillagásznak – de ez már egy másik történet.

Mérési adatait Tycho maga egy hatalmas műben foglalta össze, amelyet később kiegészítettek utolsó éveinek eredményeivel is (Historia coelestis, 1666). Az A4-esnél is nagyobb alakú könyv 977 számozott oldalból áll. Elején ajánlások, Tycho képe, előszó stb. található, majd a 22.-től a 92. oldalig minden olyan megfigyelés felsorolása, amit az ókor óta Tycho-ig készítettek, és amihez egyáltalán hozzá tudtak jutni. Ezután Tycho önéletrajza következik, utána pedig a 99. oldaltól Tycho eredményei. Ez utóbbiak töltik ki tehát a kötet mintegy 90 %-át!

Mint önéletrajzából is kiderül, Tycho babonás volt s hitt az asztrológiában. Bár be kellett ismernie, hogy egyelőre nem ért el kielégítő eredményeket benne, mégis állítja, fontos felfedezéseket tett. Ám „nem mindenki tud kellő körültekintéssel élni, felülemelkedve a babonákon és a túlzott hiszékenységen, amely egyetlen teremtményt sem illet meg. Ezért semmit, vagy legalábbis igen keveset fogunk idevonatkozó felfedezéseinkből nyilvánosságra hozni… Nem hasznos dolog ugyanis, ha ilyesmik közismertté válnak, és nem is megnyugtató dolog...”

Talán nem lesz érdektelen Tycho önéletrajzának elejét is ide iktatnom, hogy stílusát legalább néhány mondat erejéig élvezhessük.

Elérkeztünk a Krisztus születése utáni 1582. esztendőhöz. Ez nem megvetendő s nem szerencsétlen módon a Csillagászat küszöbön álló újjászületésére virradt föl.

Ez évben XIII. Gergely pápa új törvényeket szabott a Julián-naptárnak, hogy a niceai kánonok és legszentebb, legkegyesebb határozatok jobban érvényesüljenek.

S ugyanebben az évben kezdte meg Tycho Brahe a „Commentarium Animadversionum Coelestium”-ot, amit III. Ferdinánd császár is támogatott, s a most uralkodó legjobb és leghatalmasabb Lipót császár a köz javára és olvasói hasznára „Historia Coelestis” címen kiadott.” (A cikk szerzőjének fordításai)


A cikk a Magyar Tudományos Akadémia oldalán megjelent írás szerző által engedélyezett eredeti kéziratos változata.

A Hold egy darabja lehet a Föld Kamoʻoalewa nevű kvázi-holdja

Szerző: Rezes Dániel

A Holdat már keletkezése óta érik különböző méretű becsapódások, melyek változatos morfológiájú krátereket hoznak létre felszínén. Az ilyen impakt események során képződő törmelékanyag egy része eléri a holdi szökési sebességet (2,38 km/s) és elhagyja az égitest gravitációs erőterét, melynek eredményeként a világűrbe távozik. Ezeknek bizonyos hányada meteoritként egy másik égitest (pl. a Föld) felszínére hullhat, azonban néhány közülük igen érdekes pályára is állhat. Egy arizonai és virginiai kutatók társszerzőségében megjelent friss tanulmány az első alkalommal mutathat be egy olyan égitestet, mely egy ősi, Holdat ért becsapódás kilökött kőzetanyagát képviselheti. Ez a rejtélyes égitest a Föld (469219) 2016 HO3 Kamoʻoalewa nevű kvázi-holdja.

A 2016 HO3 Kamoʻoalewa (fehér) és a Föld (kék) pályája a Naprendszerben és helyzetük 2018. január elsején
Forrás: Tomruen/Wikipedia; CC BY-SA 4.0

A 2016. április 27-én felfedezett Kamoʻoalewa (hawaii név; oszcilláló mozgást végző égitestre utal: ka=a, moʻo=töredék, a=valaminek a, lewa=oszcillál) nevű kisméretű (40-100 m átmérőjű) aszteroida jelenleg a legkisebb, legközelebbi és legstabilabb olyan kvázi-holdja a Földnek, mely folyamatosan kering bolygónk körül, azonban túl távol található ahhoz, hogy hagyományosan holdnak nevezhessük. Az ilyen égitestekről – melyek a Nap körüli keringésük során relatíve közel maradnak a Földhöz – jelenleg kevés tudás áll rendelkezésünkre, ugyanis méretükből adódóan észlelésük nehézségekbe ütközik.

A Föld-Hold rendszerben elhaladó Kamoʻoalewa kvázi-holdról készült fantáziarajz (Pixabay)

A kutatók az Arizona államban található Nagy Binokuláris Távcsövet (LBT; Large Binocular Telescope) és Lowell Felfedező Távcsövet (LDT; Lowell Discovery Telescope) felhasználva meghatározták több más tulajdonság mellett a Kamoʻoalewa spektrumát is. Az égitest spektruma vörösebb (vagyis a növekvő hullámhosszal a reflektancia (felszín visszaverő képessége) is nő) tartományban mozog, mint a tipikus S-típusú aszteroidák spektrumai. Az ilyen spektrum szilikátokból felépülő kőzetekre jellemző, azonban a Belső Naprendszer aszteroidáinak tipikus értékeinél vörösebb értékekkel. A spektrumot a tudósok számos extraterresztrikus kőzettípus színképével összevetve azt találták, hogy a legnagyobb egyezés a holdi szilikátos kőzetekkel (Apollo-14 felföldi talaj) figyelhető meg. Ez az értelmezés figyelembe veszi az űrbéli mállást (space weathering) is és megnöveli annak a lehetőségét, hogy a Kamoʻoalewa holdi kőzetanyagból épül fel.

Az eddigi vizsgálatok alapján erős a gyanú, hogy a Kamoʻoalewa a Föld-Hold rendszerből származik. Az igazság felderítéséhez azonban még alaposabb és részletesebb vizsgálatokra lesz szükség. „Ha az utolsó szöget is igazán szeretnénk beverni a koporsóba, akkor oda kell menni és meg kell látogatni, találkozni kell ezzel a kis kvázi-holddal és sok közeli megfigyelést kell tenni.” – nyilatkozta a kutatásban részt nem vevő Daniel Scheeres, a Colorado Boulder-i Egyetem (University of Colorado Boulder) bolygókutatója. „A legjobb lenne, ha mintát vennénk.”

Kína nemrég bejelentette, hogy 2025-ben indítja útjára következő űreszközét, melynek egyik célja a Kamo’oalewa aszteroidán történő mintavételezés lesz. A begyűjtött kőzetanyagot az űreszköz kapszulában juttatja vissza a Földre. A ZhengHe névre keresztelt többcélú küldetés a feladataihoz szükséges műszerek széles palettáját fogja szállítani. Ilyen eszközök a hagyományos és multispektrális kamerák, spektrométerek, radar, magnetométer és különböző részecskedetektorok. Az orosz-kínai kooperációban végrehajtott küldetés célja többek között az, hogy információt szolgáltasson a naprendszerbeli kis égitestek képződésére és fejlődésére, a kvázi-holdak eredetére, mozgásukra és ásványtani-kőzettani tulajdonságaira, különös tekintettel a vízre és más illók jelenlétére vonatkozóan.

Források:

[1] https://www.sciencenews.org/article/kamooalewa-moon-space-rock-quasisatellite
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/469219_Kamo%CA%BBoalewa
[3] https://planetology.hu/bolygos-rovidhirek-orosz-kinai-kisbolygo-es-ustokosmisszio/
[4] Sharkey, B. N., Reddy, V., Malhotra, R., Thirouin, A., Kuhn, O., Conrad, A., … & Veillet, C. (2021). Lunar-like silicate material forms the Earth quasi-satellite (469219) 2016 HO3 Kamoʻoalewa. Communications Earth & Environment, 2(1), 231., 7 p.

A bolygómozgás törvényeinek felfedezője – 450 éve született Johannes Kepler

Szerző: Csaba György Gábor

Ulm és Karlsruhe között, Dél-Németországban fekszik Weil der Stadt, a kisváros, ahol 1571. december 27-én Johannes Kepler megszületett.

A teológiától a tudomány felé

Elszegényedett protestáns családból származott. Életkörülményei nem vallottak előkelő származásra, bár szűcsmester nagyapja volt egykor a város polgármestere. Atyja katona volt, különböző zsoldos seregekben harcolt, időnként hazatért családjához, majd megint katonáskodni ment; egy alkalommal csaknem fölakasztották. 1588-ban egy hadjáratban végleg eltűnt. Anyja, egy kocsmáros leánya füveket gyűjtött, gyógyfőzeteket készített és ajánlott ismerőseinek; később boszorkányság vádjával kis híján máglyára jutott. A weili házban nyüzsögtek a furcsánál furcsább rokonok; nem csoda, hogy a gyermek Johannes nem érezte magát köztük vidámnak és magabiztosnak. Különös betegségek kínozták, és önmagát rühes kutyához hasonlította. Iskoláiban tehetségesnek bizonyult, ezért amikor eljött az ideje, teológiát kezdett tanulni. Itt is kiváló eredményeket ért el, tanárai mégsem ítélték alkalmasnak a lelkészi pályára – s ebben alighanem igazuk volt. Inkább egy grazi matematikatanári állást ajánlottak neki. Akkor még nem értett e tudományhoz, ezért habozott, mit tegyen; végül elfogadta az ajánlatot, s lelkiismeretesen tovább képezte magát. Gondolkodásában eleinte a középkori nézetek uralkodtak, későbbi világszemléletét azonban – főként saját munkássága eredményeként – már az újkori tudományos világkép határozta meg.

Johannes Kepler (1571-1630)

Grazban a matematika mellett latint és retorikát is tanított, bár eleinte alig volt hallgatója. Hírnévre tett viszont szert kalendáriumaival, amelyeknek időjóslatai állítólag félelmetesen beváltak. Ezek persze nem meteorológiai, hanem asztrológiai előrejelzések voltak – Kepler kora misztikus világképében élt, asztrológiát is tanult, és sokáig hitt is benne. XIII. Gergely pápa 1582-ben naptárreformot vezetett be. A katolikus országokban elfogadták a változtatást, bár itt-ott heves ellenállásba ütközött, és a Gergely-naptár több országban csak évek múlva került használatba. A protestánsok még tovább tiltakoztak: Svájcban pl. csak 1821-ben fogadták el hivatalosan, Oroszországban pedig 1918-ban. Kepler megértette a naptárreform fontosságát, és támogatta a bevezetését; ezzel sok ellenséget szerzett magának.

Sokat töprengett a Naprendszer szerkezetének részletein: miért úgy keringenek a bolygók, ahogyan teszik, miért éppen hat van belőlük (akkor még csak a szabad szemmel látható bolygókat ismerték) stb. – e kérdések évezredek óta foglalkoztatták a csillagászokat. A „megoldás” egy előadás közben jutott eszébe. Egy geometriai ábrát rajzolt a táblára – szabályos háromszöget a körülírt és beírt körével –, s közben hirtelen az az ötlete támadt, hogy az egyes bolygók körpályáit meg lehet szerkeszteni, ha bizonyos szabályos sokszögek körülírt körét egy másik szabályos sokszög beírt körének vesszük. Hamar felismerte, hogy az ötlet téves, de térben elképzelve továbbfejlesztette. Évezredek óta ismeretes ugyanis, hogy öt szabályos test létezik (közéjük tartozik pl. a kocka, a szabályos tetraéder, az oktaéder stb.). Ha ezeket megfelelő sorrendben vesszük, s gömbökkel elválasztva egymásba szerkesztjük, Kepler szerint a gömbök megadják a bolygók pályáját. Íme a magyarázat arra is, miért éppen hat bolygó van!

Az elképzelés alapfeltevése, hogy a rendszer közepén a Nap áll,

amit Kopernikusz 1543-ban De revolutionibus orbium coelestium című művében állított, és amit a régi, földközéppontú világkép hívei nem vettek komolyan – Kepler azonban igen.

A bolygópályák mint fizikai problémák

Rá kellett jönnie, hogy ez az újabb elképzelés sem állja meg a helyét, mégis sokáig próbált ragaszkodni hozzá. Mysterium cosmographicum címmel 1596-ban könyvet adott ki róla. A könyv első felének tartalmára a cím elég pontosan utal. A második rész azonban egészen más hangot üt meg: a bolygók pályaadatai közt matematikai összefüggéseket keres. Úgy véli, hogy a bolygók mozgását a középen álló Nap határozza meg: erőt fejt ki rájuk, amely kifelé haladva éppúgy gyengül, mint a fényerősség a forrástól való távolsággal. Ez a zseniális gondolat talán Kepler legnagyobb eredménye és érdeme: a bolygópályák problémáját elsőként ő tekintette fizikai kérdésnek! A gravitáció fogalmáig persze nem jutott el, de kifejtette: ugyanaz az erő a Hold és a Föld között is fellép, s ez okozza az árapály jelenségét. Később egy megjegyzésben (az alább említendő Harmonices mundi vége felé) mágneses hatásra gyanakodott.

Illusztráció a Mysterium Cosmographicum-ból

Könyve példányait elküldte minden jelentős tudósnak, így Galileinek és Tycho Brahénak is. Galilei – ekkor még titokban – szintén a kopernikuszi világkép híve volt, de Kepler könyvét elutasította, mert megvetette mágikus-misztikus gondolkodásmódját. Talán Tycho volt az egyetlen, aki megsejtette a mű értékeit. Kepler pedig nagy tisztelettel és némi irigységgel gondolt Tycho gondos és alapos méréseire.

Nyolc nap helyett nyolc év

A protestánsüldözések közepette Keplernek többször is el kellett hagynia Grazot. Bejárta fél Európát (egy időben Magyarországon is lakott), s közben matematikával és fizikával foglalkozott. Ekkorra már gyakorlott matematikussá fejlődött, sőt korát megelőzve olyan problémákat is megoldott, hogy eredményei alapján a differenciál- és integrálszámítás kidolgozói közé számítható.

1600-ban meghívást kapott Prágába a királyi csillagásztól, Tycho Brahétól. Tycho korábban Dániában dolgozott, ahol a királytól egy szigetet kapott, s ott rendezte be pompás magánobszervatóriumát. Dániából való kényszerű távozása után Prágában, II. Rudolf német-római császár és magyar király udvarában dolgozott tovább. Még nem ismerte a távcsövet, de hatalmas, gondosan megtervezett műszereivel rendkívül pontos méréseket végzett. Célul ő is azt tűzte ki, hogy föltárja a bolygók mozgásának helyes elméletét. Ezt ő egy ógörög földközéppontú elméletben remélte megtalálni, amelyben a Föld van ugyan középen, de körülötte csak a Hold és a Nap kering; a többi bolygó pedig a Nap körül.

Amikor Kepler megérkezett Prágába, Tycho és segédje, Longomontanus éppen a Mars pályáját vizsgálta. Tycho hajszálpontos megfigyelési adatai ugyanis sehogy sem akartak beleilleni a fent említett régi görög elképzelésbe. Kepler nagyképűen kijelentette, bízzák rá a problémát, ő nyolc nap alatt megoldja majd. Kérése teljesült, s ő hozzálátott a munkához.

El is végezte, csakhogy a nyolc napból nyolc év lett.

A Mars pályájának vizsgálata

Munkáját a Tycho által mért rengeteg igen pontos bolygópozíció-adatra alapozta. Először is bizonyította, hogy éppúgy, mint a Földé, a Mars pályasíkja is áthalad a Napon, s a két sík 1º50′ szöget zár be. Mint elődei – köztük Kopernikusz is –, feltette, hogy a bolygók körpályán haladnak ugyan, de nem állandó sebességgel; van viszont egy pont a pálya középpontján kívül, ahonnan a bolygó mozgása egyenletesnek látszik (az ún. ekváns). Kiszámolta ennek helyét, és megpróbálta ebből meghatározni a bolygó égi helyzeteit. Pontatlan eredményeket kapott: a pontatlanság 8 ívperc is lehetett. Ekkora eltérést korábban nyugodtan mérési hibának vett volna, de Tycho mérési pontossága ezt kizárta. Az ekváns ötletét el kellett vetnie.

A pálya alakját kutatva a legkülönbözőbb görbékkel kísérletezett. Többször „belebotlott” az ellipszisbe, de mindannyiszor elvetette, míg végül egy tisztán geometriai természetű adatra rácsodálkozva megértette: mégiscsak ellipszisről van szó. A pályát meg is tudta szerkeszteni. Kiszámolta a Mars (sziderikus) keringési idejét, ami nem nehéz, ismerve a földi év hosszát és a Mars egymás utáni szembenállásai közt eltelt időt. Azt kapta, hogy a Mars keringési ideje kb. 687 nap. Ezután keresett Tycho Mars-táblázataiban olyan adatokat, amelyek ennyi idő (vagy ennek egész számú többszöröse) különbséggel készültek. A Mars ugyanis ezekben az időpontokban ugyanott van a Naprendszer terében, de a Föld nem, így a Földről a bolygó más-más irányban látszik az égen. Papíron mindkét időpontra megszerkesztve a bolygó látóirányát, a két félegyenes metszéspontja megadja a bolygó helyét. Sok ilyen adatpár felhasználásával pontonként kirajzolódott a pályagörbe, ami – mint Kepler felismerte – olyan ellipszis, amelynek egyik fókuszpontjában a Nap van (Kepler I. törvénye).

Szerencséje volt, hogy éppen a Mars pályáját vizsgálta. A nagybolygók közül a Merkúré után ugyanis a Mars pályájának a legnagyobb a körtől való eltérése (excentricitása), így azt viszonylag könnyű volt észrevenni és meghatározni. „Szerencse” továbbá, hogy Tycho mérései annyira mégsem voltak pontosak, hogy a bolygók kölcsönös gravitációs perturbációi is észlelhetők legyenek. Ha Kepler azt is észrevehette volna, nem tudta volna mire vélni, és ezért aligha merte volna I. törvényét kimondani.

Tycho 1601-ben elhunyt, egy évet sem dolgoztak együtt – talán szerencsére, mert a két csillagász sehogy sem fért meg egymással. Tycho halála után örökösei mindent megtettek, hogy Kepler helyzetét nehezítsék, no meg a király is, aki nyomorúságos éhbért ajánlott csak fel neki, azt se igen fizette ki. Pedig főnöke halála után Kepler is megkapta a királyi csillagász címet.

Astronomia nova

1604-ben Kepler megfigyelt egy „új csillagot” az Ophiuchus (Kígyótartó) csillagképben. Nem tudhatta, mi volt ez a jelenség – ma már tudjuk, egy csillag pusztulása, ún. szupernóva-robbanás –, de könyvet írt róla (De Stella nova in pede Serpentarii, azaz „Új csillag a Kígyótartó lábánál”, 1604). Nehéz dolga volt, hiszen olyasmiről írt, amiről nem voltak – nem is lehettek – helyes ismeretei. Így hát eléggé homályos fogalmazásra kényszerült. Lássuk példaként könyve egy részletét:

Az Astronomia Nova 1609-es eredeti kiadásának címlapja

Mivel ugyanis eddig még senki sem járt az égben, nyilván nem hagyatkozhatunk szemeinkre, amelyekhez a csillagok fénye képüknek mintegy meghosszabbítása útján jut el, s így hiába törekszünk ezt kikutatni. Nyilvánvaló azonban a fényről és a szcintillációról szóló fejtegetésből, hogy két eset lehetséges: saját állandó anyaga szerint vagy tűz, vagy pedig test. Ha test volt, akkor azt a vergődő mozgást vagy magában tartotta, majd e szcintilláció ama paroxizmusban sugárzott elő, vagy pedig magától volt olyan fényes, és nagy sebességgel forgott. Ám egyik esetben sem értelmezhető a dolog valamiféle élet [föltételezése] nélkül, illetve valamilyen alakító, mozgató, vagyis élő segítségének lehetősége nélkül. Én az első felé hajlok: tűz volt; hiszen mint a láng, felemésztődött, mintha tápanyaga elfogyott volna. Ebben az esetben ugyanis nem lenne szükséges a szcintilláció magyarázatául az életet használni, hacsak olyant nem, mint a lángé vagy a parázsé. Azt azonban már nem tudom megmagyarázni, miért szórta szét a sugarait körös-körül, amikor nálunk a lángok egy biztos és álló forrásból törnek a magasba” (Csaba György Gábor fordítása).

Ebben a könyvben egyébként az „új csillagot” a Jupiter és a Szaturnusz együttállásával és az Újszövetségben emlegetett betlehemi csillaggal is összefüggésbe hozta.

1609-ben adta ki korszakalkotónak nevezhető könyvét, az Astronomia novát. Ebben – rengeteg barokkos sallang és misztikus eszmefuttatás után – nyolc év fáradságos munkájának eredményeit közölte. Bebizonyította, hogy a bolygók ellipszispályán mozognak, mégpedig napközelben gyorsabban, naptávolban lassabban. (A tételeket, pontosan megfogalmazva, Kepler I. és II. törvénye néven ma – remélhetőleg – minden iskolás megismeri.)

Közben ugyanebben az évben Itáliában Galileo Galilei távcsövet szegezett az égre, és meglepő felfedezéseket tett. Többek között meglátta a Jupiter négy legfényesebb holdját, ami nyilvánvalóan megmutatja, hogy – szemben az addig az egyház által is megkövetelt világképpel – nem csak a Föld körül keringhetnek égitestek. Felfedezéseit kis könyvben hozta nyilvánosságra (Sidereus Nuncius, 1610), amelynek tudós kortársai azonnal nekitámadtak.

Kepler elolvasta a könyvet, s lelkesen Galilei hívéül szegődött, noha távcső híján nem tudta ellenőrizni a könyv állításait. Távcsövet hiába kért Galileitől, aki 16 év alatt összesen három levelet írt Keplernek, majd végleg megszakította a levelezést. Ő ugyanis szó szerint ragaszkodott a kopernikuszi világképhez, amelyben a bolygók szigorúan körpályán keringenek a Nap körül. Az ellipszispályát megengedhetetlennek tartotta, Keplernek azt az elméletét pedig, hogy a Nap és a bolygók között valamiféle vonzóerő lép fel, alaptalan asztrológiai spekulációnak tekintette. Nem foglalkozott a távcső működésével, nem is értette, ami pedig súlyos hiba volt.

A geometriai optika megalapozása

Kepler idővel kölcsönkapott valakitől egy távcsövet, s végre maga is meggyőződhetett Galilei igazáról. Kidolgozta a műszer elméletét, s Dioptrice címen adta ki könyvben, amely éppen 410 éve, 1611-ben jelent meg. Természetesen nem ez volt az első optikai témájú könyv, hiszen a fénytöréssel már a görögök, majd az arabok is foglalkoztak – bár a törés törvényére nem jöttek rá, ami elég furcsa, hisz mind a kísérleti, mind a szükséges matematikai eszközök a rendelkezésükre álltak. Maga Kepler is kiadott 1604-ben egy Astronomiæ pars optica című értekezést, amelyben megadta többek között a camera obscura, a szem és a látás, valamint a szemüvegek működésének magyarázatát. Azonban a Dioptricében fejtette ki elsőként igazán tudományos módon a geometriai optika alapjait, és több alkalmazási lehetőséget is tárgyalt, bár ezeket nem nevezte meg – a távcsöveket sem.

A könyvben Kepler a geometriai optika segítségével megmutatja,
hogyan halad a fény a különféle elrendezésű optikákban.

Így utal erre, jellegzetes stílusában, műve bevezetésének utolsó bekezdésében: „Így tehát, olvasó barátom, megkapod a távcső megbízhatóságának bizonyítását az égitestek új megfigyeléseit illetően, elsőként ama német bizonyságtétele után. Mi akadályozhatna meg tehát engem, hogy e kitűnő eszközről dicshimnuszt zengjek e geometriai könyvben; és téged, olvasó, hogy érdemének megfelelően, elszánt lélekkel s nem közönséges figyelemmel érdeklődj, midőn elmondom. E művel élesíted elmédet, a dolgok megértése útján műveltebb leszel a filozófiában, felkészültebb leszel a mechanika, valamint más hasznos és kellemes dolgok felfedezésére; szóval ezerféle módon leszel óvatosabb és biztosabb ott, ahol a sokaság tévedésbe szokott esni. Ég veled, s e bevezetésről legyen a véleményed kedvező és jó” (Csaba György Gábor fordítása).

Könyvében foglalkozott többek között a fénytöréssel (bár a törés törvényét ő sem találta meg, és nem tűnt fel neki a különböző anyagok különböző törésmutatója sem, ellenben észrevette a színszórás jelenségét), a prizmák és lencsék működésével; bemutatta egy fényszóró tervét; rájött, hogy a gömbfelületű lencsének nincs pontos fókuszpontja, szerinte ehhez hiperbolikus felületre lenne szükség stb.

Tervezett és talán el is készített egy távcsövet, amely Galileiénél sokkal jobb – ezt az ún. Kepler-távcsövet
a csillagászok ma is használják.

Közben tovább dolgozott a bolygómozgások elméletén és a bolygók pályáinak összevetésén. 1619-re született meg újabb nagy műve, a Harmonices mundi. Ez is a rá oly jellemző misztikus-racionális kettősség jegyében íródott. Számos matematikai arány és összefüggés közt fantasztikus elméleteket is közöl, így pl. a bolygók által keringés közben kiadott hangok (a „szférák zenéje”) kottáját. Ír benne az asztrológiáról is, de immár elítélően, s általában haszontalan babonaként emlegeti.

Az udvari asztrológus

Kepler ebben a könyvben mintegy mellékesen közli legfontosabb eredményét, a bolygók mozgásának III. törvényét. Ez a törvény két bolygó pályájának adatait veti össze: ha két égitest ugyanazon központi test körül kering, akkor a két égitest keringési idejének négyzete úgy aránylik egymáshoz, mint pályájuk fél nagytengelyének harmadik hatványa. E sorok írója bevallja: amikor a könyvtárban néhány órára kezébe került az eredeti mű, a törvényt szorgos keresés ellenére nem lelte a rengeteg összefüggés, képlet stb. között. De tudva, hogy a terjedelmes könyvben maga Newton fedezte föl ezt a fontos tételt, nem nagyon restelli kudarcát.

Kepler állandó anyagi és családi gondok közepette dolgozott. Egyre nőtt az összeg, amivel Rudolf tartozott neki, míg végül a császár – adósságával együtt – „eladta” őt Wallenstein hercegnek. Wallenstein is udvari asztrológusnak használta Keplert, aki kényszerűségből kiszolgálta őt, de fizetését Wallensteintől sem kapta meg.

A Kepler által készített Tabulae Rudolfinae világtérképe

A herceg horoszkópot kért tőle, amit Kepler el is készített, de gazdája, nem lévén elégedett az előrejelzések pontosságával, új számítást kért. Ez is elkészült, ránk maradt. A mai csillagjósok szerint ez csodálatos horoszkóp, 100 százalékban bevált. De ha elolvassuk, látható: a sok általános szöveg között – amivel közismert módon minden horoszkóp teli van – 24 ellenőrizhető állítás van. Ezek közül 5 vált be, de egyik sem az előre jelzett időpontban. Különösen fontosnak tartotta a hadvezér Wallenstein, hogy megtudja, mely időszakokban fenyegeti életét veszély. Kepler erre is megadott három időszakot, azzal, hogy ha ezek baj nélkül elmúlnak, akkor – a herceg életének 47. és 52. éve között – szerencsecsillaga magasra ível, javakban, hatáskörben, tekintélyben hatalmasan gyarapodni fog. Ám a herceget 51 éves korában meggyilkolták – bár ezt Kepler már nem érte meg.

Munkássága sokrétűségére jellemző, hogy 16, nem csak csillagászati témájú könyvet adott ki. Írt pl. a hópelyhek hatszögletű szimmetriájáról (1611) vagy a sörös- és boroshordók legcélszerűbb alakjáról (1615). Sőt egy fantasztikus regényt is írt Somnium címmel, amely a Holdon játszódik (a szerző halála után, 1634-ben jelent meg).

Szegénysége miatt kénytelen volt Wallensteintől gyakran követelni járandóságát, mivel – egyéb gondjairól nem is szólva – már-már nyomorognia kellett családjával. Végső szükségében 1630-ban a herceg után utazott a birodalmi gyűlésre Regensburgba, de a herceg ott sem törődött a csillagász pénzével. Kepler pedig napok óta éhezett, fázott, a hosszú utazás elcsigázta, s nem is volt már fiatal. Megbetegedett, és november 15-én elhunyt.

22 tallér, két ing, egy kabát és két művének néhány tucat példánya maradt utána. Barátai temettették el, sírkövére Kepler saját versét vésték emlékül. Ez a kő rövid idő múlva romok alá került, s elpusztult. Csak 1808 óta áll méltó emlékmű a tudomány történetének e fényes tudású, de nehéz életű alakjának nyughelye fölött.

A Kepler kráter az Apollo-12 űrhajó fedélzetéről, 1969-ben

Munkásságának eredményeképpen pontosan ismerjük, és előre ki tudjuk számítani a bolygók mozgását. De hogy miért ilyenek e mozgások, Kepler még nem tudta. Erre a kérdésre később, Kepler eredményeinek felhasználásával, Isaac Newton adta meg a választ.


A cikk a Magyar Tudományos Akadémia oldalán megjelent írás szerző által engedélyezett másodközlése.

Planetology Beszélgetések: Sosemvolt világok

Planetology Beszélgetések címmel régi/új podcasttal jelentkezik a Planetology.hu szerkesztői csapata. A soron következő adásunk szereplői valós, vagy annak vélt bolygók. Létezhettek ezek a különleges égi objektumok? Kiderül a „Sosemvolt világok” című műsorból. Ebben a lehetséges világok misztikumáról és realitásáról beszélget Kocsis ERzsó, Kovács Gergő és Rezsabek Nándor, tartalomszerkesztőnknek, Szklenár Tamásnak, az ELKH CSFK KTM Csillagászati Intézet munkatársának társaságában.

Andersen és a kis jégkorszak

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

A fehér, hóval borított karácsonyok képét számunkra manapság nagyban meghatározzák az olyan, főleg dickensi és anderseni gyermekmesék, melyekben általában klasszikusan havas tájak, erdők, városok képe jelenik meg. Mindennek pedig oka az, hogy ezek az irodalmi művek az úgynevezett kis jégkorszak alatt vagy közvetlenül utána íródtak, a klimatikus esemény hatással volt a szerzőjükre.

Hans Christian Andersen és Charles Dickens

Fontos azonban megemlíteni, hogy a fehér karácsony tipikusan az északi-féltekén, tehát a fejlett országokban elterjedt nézet, hiszen ezen nemzetek hatása (elsősorban az angolszász, a német, holland és a szláv-orosz kultúra, illetve később az amerikai) mutatkozott meg az emberek mai elképzelésén a fehér karácsonyról és a hagyományokról. A déli országokban „zöld karácsonynak” hívják, hiszen itt az ünnep a meleg évszakra esik. A “fehér karácsony” fogalmát tulajdonképpen Charles Dickens írásai hozták be a köztudatba. A Karácsonyi énekben és más műveiben található ünnepi hófedte időszak ábrázolását gyermekkorának emlékei befolyásolták, amely egybeesett Anglia leghidegebb évtizedével. Ebben az időszakban az európai irodalom a gyermekek felé nyitott, ebben nagy szerepe volt Andersennek és Dickensnek (akik ismerték is egymást). A gyermekmunka és a szegények kihasználása azonban a korszak nagy problémája volt, a tél pedig ebben a hosszabb, hidegebb időszakban a nélkülözők számára egyet jelentett a túléléssel. Azt, hogy a telet az ember egy nehéz időszakként kezeli még a modern korban és a fejlett országokban, társadalmakban is, valószínűleg olyan evolúciós emlékekre vezethetők vissza, amikor az első embereknek még valóban meg kellett küzdenie a hideg időszakkal, mely számukra egyenlőt jelentett a halállal.

A 19. század fordulóján Európa a „kis jégkorszak” végét élte. A kifejezést 1939-ben François E. Matthes holland-amerikai geológus alkotott meg. A „kis jégkorszak elnevezés” arra az időszakra utal, amely során az éghajlat tartósan lehűlt (így hatást gyakorolt a gazdaságra, kultúrára, kereskedelemre stb.). E lehűlés a „középkori meleg időszak” végét követően, nagyjából a 17. század elején következett be, rendkívüli változást idézve elő az egész európai kontinensen. A lehűlés kezdete azonban igencsak vitatott. Sokan már a 16-14. századra vagy még korábbra teszik. De egy nagyon hosszú folyamat volt az, mely végül az 1800-as évek erőteljesebb lehűléséhez vezetett.

A globális hőmérséklet-csökkenés utolsó fázisa a “kis jégkorszak” volt – Wikipedia/RCraig09; CC BY-SA 4.0

Először is egyes elméletek úgy tartják, hogy a Salamas tűzhányó 1257/1258-as kitörése indította el a folyamatot. A legalább VEI 7-es vagy annál nagyobb erősségű kitörés Indonéziában nagyobb volt, mint a későbbi lehűléseket előidéző Tambora erupciója, oly annyira, hogy a vulkán el is pusztította önmagát. A vulkánkitörésből tartósan és nagy mennyiségben jutottak aeroszolok a légkör különböző magasságaiba, ezzel csökkentették a Föld felszínét elérő napsugárzást, ez lehűtötte a légkört, ami több éves, vagy évtizedes éhínséghez vezetett. A korabeli feljegyzésekből kiderül, hogy a meghosszabbodott telek miatt nem lehetett időben vetni és aratni, a termés csökkent, elpusztult a hideg, a fagyok és az esők miatt Európában, de másutt is. A kutatások és a bizonyítékok alapján lehetséges, hogy ez az óriási kitörés és ennek az időjárásra gyakorolt tartós hatásai a kis jégkorszak létrejöttéhez vezettek.

Ezt aztán a napsugárzásban hamarosan előálló napállandó-változás is elősegítette. A középkori meleg időszakot egy természetes lehűlés követte. A Föld élete során a hideg-meleg időszakok természetes módon váltakoznak, melyre hatnak a természeti katasztrófák és az emberi tevékenység is. 2016-ban nagy valószínűséggel igazolták, hogy egy 2300 éves ciklikus naptevékenység-ingadozás egyik része lett a kis jégkorszak. Elődje i.e. 1000 körül volt, amely például a korai görög településeket rendesen megtizedelte. A nap sugárzás maga is ciklikusan változik. Ezt egyrészt – ez főleg a napfoltok és napkitörések mértékéből mérhető – egy 11 évente bekövetkező aktív majd passzív időszak mutatja. Másrészt az úgynevezett napállandó változásai, amely a naptevékenység nyomán mindig kissé ingadozik. A napállandó a Nap kisugárzott energiamennyiségének az a része, mely eléri a földi légkört. Értéke a napfoltokkal összhangban ingadozik. A besugárzás értéke az év során hónaponként változik. Ennek oka a Nap-Föld távolságnak folyamatos változása, ahogy a Föld a Nap körül ellipszis alakú pályán kering. A Szamalasz kitörésekor zajlott az úgynevezett Wolf-minimum, – az időszak a nevét Rudolf Wolf (1816–1893) svájci csillagászról kapta, aki a naptevékenység történelmi rekonstrukcióját végezte – amely tovább erősítette a hőmérsékletcsökkenést. Ez például magyarázatot adhat arra a legendára is, hogy Mátyás királyt 1448-ban a Duna jegén koronázták meg.

A besugárzás változásai – Wikipedia/Leland McInnes; CC BY-SA 3.0

Az biztos, hogy a középkori meleg időszak olyan felfedezésekre volt hatással, mint Grönland, melyet 982-ben fedezett fel Erik Torwaldson vagy ismertebb nevén Vörös Erik. A „grönland” elnevezés etimológiája is arra utal, hogy ez a terület akkoriban zölddel borított, művelhető táj volt, bár a névadásban bujkál némi viking propaganda is, mely arra ösztönözze a telepeseket, hogy költözzenek a szigetre. De ehhez a korszakhoz illetve Vörös Erik fiához, Leif Eriksonhoz kötődik Amerika, Új-Fundland felfedezése is, melyhez szintén hozzájárult az enyhe éghajlat és a jég visszahúzódása.

A középkorban a Nap tevékenysége hosszabb ideig az átlagosnál alacsonyabb volt. A Wolf-minimumot a Spörer-minimum követte: az alacsony naptevékenység feltételezett 90 éves periódusa, körülbelül 1460-tól 1550-ig, amelyet John A. Eddy azonosított, nevét pedig Gustav Spörer német csillagászról kapta. Ezt az időszakot követte a Maunder-minimum, más néven “hosszú napfolt-minimum” 1645-1715 között. Ekkor a napfoltok rendkívül ritkák lettek. A minimumot Edward Walter Maunder (1851–1928) és felesége, Annie Russell Maunder (1868–1947) napcsillagászok írták le, akik azt tanulmányozták, hogy az idő múlásával hogyan változtak a napfoltok méretei. Ezen időszak alatt zajlott le a kis jégkorszak középső szakasza, az éghajlat pedig fokozottan lehűlt.

Norvég Karácsony, 1846-ban Adolph Tidemand festményén

Mindennek hatására a tengerek befagytak, ahogy sok tó és folyó is, mint például Londonban a Temze, melynek jegén évekig téli vásárokat tartottak. A jég megvastagodott és évszakváltáskor később olvadt el. A hajózás veszélyessé vált, mivel a tengeri jég távolabb terjeszkedett Izland és Grönland partjaitól. A telek hidegebbek, a nyarak rövidebbek és csapadékosabbak voltak. Ez élelmezésbizonytalansággal járt, – részben a kereskedelem elakadása, részben a terméspusztulás miatt – amely egész Európában problémákat okozott. A kegyelemdöfést az izlandi Laki vulkán 1783-as kitörése adta meg, mely miatt nagyon csapadékos és hideg lett az időjárás Európában, főleg a franciáknál. Tulajdonképpen ez vezetett a francia forradalomhoz, majd a napóleoni háborúkhoz. A terméskiesés emellett ösztönözte az amerikai kontinensre történő bevándorlást is.

De mi okozta a hideg időszakon belül azt drámai éghajlatváltozást, ami ennél egy még erőteljesebb lehűléshez vezetett? Az Indonéziában található Mount Tambora rétegvulkán heves kitörést produkált 1815-ben. S habár a vulkán Indonéziában található, a globális légkörzés miatt az esemény nagy hatással voltak az északi féltekére, ahogy a vulkanikus anyagot a szelek Európa felé sodorták. A kutatások arra mutattak rá, hogy a trópusokhoz közeli kitörések anyagszolgáltatása sokkal jobban elkeverednek a légkörben, mint magasabb szélességi körben létrejövő kitöréseké. 1815-re a 4300 méter magas vulkán alatt lévő magmakamra megtelt. Korabeli beszámolók szerint már 1812 óta zaj, morgás hallatszott a vulkánból, mely gyakran füstöt is eregetett. Végül 1815 április 5-én egy közepes erősségű erupcióval elkezdődött a több napig tartó kitöréssorozat, amelynek során 80 km3 mennyiségű vulkanikus anyag szabadult ki a légkörbe. A vulkánkitörési indexen az erupciók 7-es szintet értek el, ezzel ez lett a legnagyobb kitörés a Taupo 181-es erupciója óta. A kitöréssorozat során százszor nagyobb mennyiségű vulkanikus anyag került a légkörbe, mint a Mount Saint Helens 1980-as erupciójakor. Összesen mintegy 150 milliárd m3-nyi kőtörmelék, vulkáni hamu és egyéb anyag szabadult fel. A kitörés mintegy 60 000 ember halálát okozta a területen, de hatása az egész bolygón érezhető volt. A szulfát-aeroszolok több évig a légtérben maradtak, meggátolva, hogy a Nap sugarai elérjék a földfelszínt. Mindez az egyik leghidegebb periódushoz vezetett a történelem során. A nyár gyakorlatilag megszűnt létezni, a telek szokatlanul hidegek lettek. A jelenség mezőgazdaságra gyakorolt hatása óriási volt, milliók éheztek a Föld minden részén. A kitörés vulkanikus telet okozott. 1816 nyarán az északi féltekén a globális hőmérséklet 0,53 °C-kal csökkent. Ez a nagyon jelentős lehűlés közvetve vagy közvetlenül 90 000 halálesetért volt felelős. A Tambora-hegy kitörése volt tehát a legjelentősebb oka ennek az éghajlati anomáliának. Az 1815-ös kitörés kén-dioxidot bocsátott ki a sztratoszférába, amely globális éghajlati anomáliát okozott. 1815 tavaszán és nyarán tartós száraz köd volt megfigyelhető az Egyesült Államok északkeleti részén. A köd kivörösítette és tompította a napfényt, úgy, hogy szabad szemmel is láthatóak voltak a napfoltok. Sem szél, sem csapadék nem oszlatta el a ködöt, melyet később sztratoszférikus szulfát aeroszol fátyolként azonosítottak a tudósok. Ez a magas tefraszint gazdag vörös árnyalatokat a naplementékben. Az korábbi és későbbi évek festményei megerősítik, hogy ezek a feltűnő vörös színek nem voltak jelen a Tambora-hegy kitörése előtt illetve jóval később sem.

1816 maga pedig úgy vonult be a történelembe, mint „a nyár nélküli év”. Ekkor a globális átlaghőmérséklet körülbelül 0,4–0,7 °C-kal csökkent, amely elég ahhoz, hogy jelentős mezőgazdasági problémákat okozzon szerte a világon. 1816. június 4-én fagyokat jelentettek New Hampshire, Maine, Vermont és New York északi részén. Június 6-án leesett a hó Albanyban, és Dennysville, Maine államban. Június 8-án a vermonti Cabotban a hótakaró még mindig 46 cm mélynek bizonyult. Az ilyen körülmények legalább három hónapig fennálltak és tönkretették a legtöbb mezőgazdasági növényt. A lehűlés terméspusztuláshoz vezetett. Az élelmiszerárak meredeken emelkedtek, a gabonapiacok és a pékségek előtt tüntetések zajlottak, majd zavargások, gyújtogatás és fosztogatás történt számos európai városban. Egyes esetekben a zavargók „Kenyér vagy vér” feliratú zászlókat vittek magukkal. Bár az éhség idején gyakoriak voltak a zavargások, az 1816-os és 1817-es élelmiszerlázadások a francia forradalom óta a legmagasabb szintű erőszakot jelentettek. Ez volt a 19. század legrosszabb éhínsége. 1816 és 1819 között jelentős tífuszjárványok fordultak elő Európa egyes részein, így Írországban, Olaszországban, Svájcban és Skóciában, amelyeket a nyár nélküli év okozta alultápláltság és éhínség váltott ki. Több mint 65 000 ember halt meg. Hatalmas viharokat és abnormális esőzéseket, valamint Európa fő folyóinak (beleértve a Rajnát) árvizeit is az eseménynek tulajdonítják. A légkörbe kerülő vulkáni hamu hatására Magyarországon barna hó esett. Olaszország északi és észak-középső régiója valami hasonlót tapasztalt, egész évben vörös hó esett.

Az egész eseményt továbbiak súlyosbították. Több más vulkán is kitört, legalább VEI 4-es fokozattal: 1808-ban egy máig nem meghatározott, rejtélyes, VEI 6-os erejű erupció a Csendes-óceán délnyugati részén; 1812-ben a La Soufrière, a Saint Vincent és az Awu; 1813-ban a Suwanosejima a Ryukyu-szigeteken, Japánban; 1814-ben pedig a fülöp-szigeteki Mayon. Ezek a kitörések további jelentős mennyiségű vulkáni anyagot, szulfát aeroszolt halmoztak fel, emiatt még kevesebb napfény haladt át a sztratoszférán. Emellett ekkor zajlott a Dalton-minimum, egy újabb időszak, melynek során kevesebb napfoltot figyeltek meg. John Dalton meteorológusról nevezték el ezt az időintervallumot, mely 1790 és 1840 között zajlott, de nem volt annyira erős, mint a Maunder-minimum.

Hőmérsékleti anomáliák a múltban – USGS

A globális lehűlés eseménye hívta azonban életre a modern glaciológia tudományát. Megszilárdult az a korábbi feltételezés, hogy a gleccsereket az éghajlati erők formálták, illetve hogy nem a bibliai erők a felelősek a Föld felszínformálásáért. A kis jégkorszak bőséges lehetőséget adott arra, – főleg az 1800-as években – hogy a kor és a későbbi korok tudósai első kézből reflektáljanak a jégkorszak előre haladására és ellenőrizzék téziseiket. Bár itt sem mindig egyezik a tudósok véleménye, de végül az 1850-es évet kis jégkorszak végpontjaként ismerték el, amikor visszatértek a melegebb és szárazabb nyarak.

Korcsolyázók a rotterdami Pompenburg jegén 1825-ben, Bartholomeus Johannes van Hove festményén

A kis jégkorszak a kultúrára is hatással volt, a festők mellett számos irodalmi művet is megihletett. A fagyos tél visszaköszön Charles Dickens: Karácsonyi ének 1843-ban íródott művében. Bár a mű már a lehűléses időszak végén született, a havas, hideg telek és az éhínség, a szegények szenvedése nagy hatással volt Dickensre, aki a szegény gyermekek kihasználását, a sokszor kegyetlen gyermekmunkát látva írta meg világklasszikusát. De irodalomkutatók úgy tartják, hogy Mary Wollstonecraft Godwin 1816 nyarán kezdte el írni Frankenstein című regényét, amikor is a rossz idő miatt későbbi férjével, Percy Bysshe Shelleyvel és barátaikkal (köztük Byronnal) nem tudták élvezni a svájci nyaralást és a négy fal közé kényszerültek. Unaloműzőül Byron egy versenyt ajánlott: kinek a fejéből pattan ki a legijesztőbb rémtörténet. Egy viharos éjszaka és némi rémálom után így született meg Mary képzeletében Frankenstein alakja.

A Frankenstein szörnyét alakító Boris Karloff – Universal Studios, NBCUniversal

Emellett a tél motívuma többször visszaköszön Hans Christian Andersen műveiben, mint A kis gyufaárus lány, a kevésbé ismert Jégleány és természetesen a Hókirálynő című mesékben. A kis gyufaárus lány történetét – hasonlóan Dickenshez – a szegények, a szegény gyerekek szenvedése és a gazdagok által való kihasználása ihlette. A Hókirálynő esetén Andersenre egyrészt természetesen nagyban hatottak az észak-európai mítoszok. A skandináv legendák a jégről, hóról, sötétségről és a hidegről szóló történeteknek gazdag tárházát kínálták számára. Az egyik leghíresebb, jéghez kapcsolódó lény Skadi, a hegyek és a jég istennője, akit gyakran vadásznak és tehetséges síelőnek ábrázoltak. Részben az ő alakja ihlette Andersen Hókirálynőjét. De a karaktert egy valós személy, Jenny Lind svéd operaénekesnő (1820–1887) is megihlette, aki iránt Andersen romantikus érzelmeket táplált. A hölgy azonban elutasította az író közeledését, amely arra ösztönözte Andersent, hogy róla mintázza a rideg, szívtelen királynő alakját. Andersen önéletrajzában, az Életem igaz története című művében emellett azt is írja, hogy beteg apja egyszer intett a deres ablaknak, amelyen a jég olyan alakot hozott létre, amely hasonlított egy kitárt karú nőhöz. „Eljött értem” – viccelődött. Nem sokkal később pedig, apja halála után Andersen anyja azt mondta kisfiának, hogy „a jégleány elvitte őt”. Ennek a Jégleánynak megvan a maga története, mint Andersen egyik későbbi, 1861-ben írt meséjének főszereplője, egyben a Hókirálynő előképe. Ebben is egy házasodni kívánó, szerelmes fiúnak, az árva Rudynak bódítja el a személyiségét. A halálhoz kötődő hidegség gondolata, különösen egy elegáns, de veszélyes nő formájában tehát többször is megjelenik Andersen meséiben.

A Hókirálynő (dánul Snedronningen) témái a jó és rossz közötti harc, az érzelmek és a racionalitás ellentéte, a barátság, a felnőtté válás, a keresztény ideológia térnyerése a régi természeti vallásokkal szemben. Andersen 1844. december 5. és 12. között írta meg művét, mely legelőször az 1844. december 21-én kiadott Új mesék című könyvben jelent meg. A történet alapjául az ismert norvég Keletre a Naptól, Nyugatra a Holdtól népmese szolgált, melyet Andersen valószínűleg nagyanyjától hallott. Az író gyermekkorának több emlékét, élményét is beleszőtte: például a főszereplők házai az író odensei otthonát idézik, a „fehér méhek rajzása” pedig egy téli emléken alapul. A történet más részei bibliai ihletésűek, a szemléletmódot eltorzító ördögtükörtől a keresztény énekek és bibliai versek többszöri idézetéig. A mű emellett mélyen kapcsolódik Andersen saját nézeteihez a halálról, az ártatlanságról, a tisztaságról és a szerelemről. A Hókirálynőben Andersen lesz Kay maga, a főszereplő ártatlan fiú, akit a gyönyörű és elbűvölő, de végső soron hideg Hókirálynő vezetett: magával rántotta a szerencsétlen fiút, csakhogy elhagyta, miután ellopta a szívét. Ez egy erőteljes utalás a Jenny Linddel való kapcsolatára.

A Hókirálynő Elena Ringo festményén – CC BY 3.0

A mesében emellett figyelemre méltók a nemi szerepek. A kor más klasszikusaival, mint a Csipkerózsikával vagy a Hófehérkével ellentétben (melyekről ma már tudott, hogy nem olyan romantikus történetek, mint amilyeneknek a Disney később lefestette őket) nem egy férfi karakter menti meg és ébreszti fel a női karaktert, hanem egy hősnő menti ki férfi barátját a tulajdonképpeni halálból.

A mű számos más alkotót is megihletett, melyekből álljon itt néhány a teljesség igénye nélkül. A Hókirálynő megjelenik C.S. Lewis Narnia-krónikáinak második kötetében, Az oroszlán, a boszorkány és a ruhásszekrény című műben. A főszereplő, Gerda által megtett utazás ihlette Philip Pullmann: Az Úr sötét anyagai – Az arany iránytű első kötetében Lyra utazását északra. A Disney pedig 2013-ban Jégvarázs címmel készített belőle mesét, melyhez 2019-ben elkészült a folytatás is, de Elzáék és a Hókirálynő alakja megjelenik a Once upon a time… című fantasy sorozatban is. A Doctor Who egyik epizódjában, mely az 1800-as évek Londonjában játszódik, fontos szerepet kap a befagyott Temze.

A befagyott Temze – Abraham Hondius

A karácsony mai ünneplése tehát 19. századi német és angolszász hagyományokon alapul. Ma már nehéz elképzelni, de akkoriban a század elején még alig ünnepelték a karácsonyt. Sokan Viktória királynőnek tulajdonítják a változást, mert a német származású Albert herceggel kötött házassága mutatta be a karácsony néhány legszembetűnőbb aspektusát. A házasság miatt tehát erős volt a német hatás. Az egyik legismertebb tény a karácsonyfa jelképe. 1848-ban az Illustrated London News közzétett egy rajzot a királyi családról, amely egy feldíszített karácsonyfa körül ünnepel, ez a hagyomány Albert herceg németországi gyermekkorára emlékeztetett. Hamarosan Nagy-Britanniában minden otthonban volt egy fa, amelyet gyertyákkal, édességekkel, gyümölccsel, házi készítésű díszekkel és apró ajándékokkal díszítettek. Az 1880-as évekre a karácsonyi képeslapok küldése is rendkívül népszerűvé vált. E képeslapokon híresült el a betlehemi csillag hagyományos ábrázolása is (melyről ma már tudjuk, hogy a Jupiter és a Szaturnusz együttállása volt i.e. 7-8 környékén). 1848-ban egy brit cukrász, Tom Smith feltalált egy merész, új módot az édességek értékesítésére. Egy párizsi utazás ihlette, ahol bonbonokat – papírba csomagolt cukrozott mandulát – látott, kitalálta a karácsonyi ropogtatni valót: egy egyszerű, édességgel teli csomagot, amely szétpattan, ha széthúzzák. Így találta fel a szaloncukrot. Az otthonok díszítésénél az örökzöldek használata még középkori hagyományra épül. Az ajándékozás hagyományosan újévkor történt, de lassan áttevődött karácsonyra, így a viktoriánusok számára ünnep egyre fontosabbá vált. Ebben a hagyományos keresztény értékek és a Jézus születéséről való megemlékezés játszottak közre, bár tudjuk, hogy Jézus nem az időszámításunk kezdetén és nem december 24-én született. Az ünnep azért került erre a napra, mert a kereszténység így tüntetett el egy pogány ünnepet, amely a napkultuszhoz, a téli napfordulóhoz és a fény ünnepléséhez kötődött. Még Krisztus születésének ünnepének dátuma is ingadozott. Amíg a 4. században a római egyház elfogadta december 25-ét, később is inkább január 6-a volt az ünneplés napja, főleg német ajkú területeken – a mai Vízkereszt vagy németül Heilige Drei Könige, a három király, bölcs vagy mágus látogatása. Ekkor és ma is ez jelentette a karácsonyi időszak végét, nemcsak az egyházban, hanem úgy általában is. A szokások többi része is Németországból és Ausztriából származik, például a karácsonyi vásárok forgataga vagy a hógömb feltalálása. A modern ünnepekre nagy hatást gyakorolt később az amerikai kultúra – ahol Santa Claus hozza az ajándékot. Sok „amerikai” karácsonyi elem azonban Németországból illetve Hollandiából érkezett. ahol ezt a személyt Weinachtsmann-nak, vagyis Karácsonyembernek hívják. Ez a név is arra utal, hogy már Németországban is karácsony napján jött el és az ajándékokat hozta. Ábrázolása az 1840-es évek végén terjedt el, kezdetben barna, majd sokáig zöld ruhája volt, melyet az angolok is átvettek, ezt követte a piros.  Utóbbi szín már Szent Miklóshoz köthető, aki piros püspöki palástot viselt a rangja szerint. A keresztény kultúrkörben Szent Miklóst Magyarországon Miklós névnapján vagyis december 6-án ünnepeljük, más helyeken azonban valamilyen karácsonyi lény (télapó, Mikulós, Santa Claus, manó boszorkány vagy tündér) karácsonykor hozza az ajándékokat, és sok más hagyomány is kapcsolódik ide (hazánkban a betlehemezés, regölés, éneklés, a sváb településeken pedig a Christkindl-járás.) A karácsonyi lakoma gyökerei ugyan már a középkor előtti időszakra nyúlnak vissza, de a viktoriánus időszakban kezdett kialakulni az a fajta esti étkezés, amelyet ma a karácsonyhoz kötünk. A viktoriánusok a karácsony gondolatát is átalakították, így az a család köré épült. Tulajdonképpen Charles Dickens találta fel a viktoriánus karácsonyt és a fehér, havas karácsony fogalmát a Karácsonyi ének című könyvében, amely hozzájárult a fesztivál hagyományainak népszerűsítéséhez és terjesztéséhez. Az írás megszületésére nagy hatással voltak Dickens hóval kapcsolatos gyermekkori élményei, melyeket a kis jégkorszak végén élt meg. Dickens nyomán a család, a jótékonyság, a jóakarat, a béke és a boldogság témái magukba foglalják a viktoriánus karácsony szellemét, így nagyon is hozzájárulnak a ma ünnepelt karácsonyhoz.

Német, orosz és skandináv Télapó-ábrázolások

Összefoglalóan elmondhatjuk, hogy ha nem lett volna a kis jégkorszak, akkor mind történelmileg, mind kulturálisan sokkal szegényebbek lennénk. Dickens és Andersen nagyban hozzájárult a modern karácsonyi elképzelésekhez, hagyományokhoz. Maga az esemény jó példája annak, hogy az időjárás milyen hatással van a bolygóra és benne az emberre, társadalmi és gazdasági eseményeket idéz elő, s végső soron bemutatja, hogy a történelem nem egy lineáris idővonal, hanem egy hálózat, mely, ha egy helyen hatás éri, akkor az a hatás egészet képes befolyásolni.

Őseink aszteroida-becsapódás miatt jöhettek le a fáról

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

Amikor 66 millió évvel ezelőtt egy aszteroida becsapódott, és kiirtotta a nem madár-szerű dinoszauruszokat, illetve a földi élőlények háromnegyedét, a főemlősök és az erszényesek ekkor még egyedüliként a fán élő emlősök közé tartoztak. A fán élő fajokat pedig különösen veszélyeztette az aszteroida becsapódása miatt kialakult erdőtüzek által okozott pusztítás. Egy új tanulmányban a számítógépes modellek, fosszilis minták és ma is élő emlősöktől származó genetikai információk feltárják, hogy – bár a túlélő emlősök többsége nem függött úgy a fáktól – az a néhány fán élő emlősfaj (mint az ember ősei is) elég alkalmazkodó volt, hogy túlélje a veszteséget. A tanulmány rámutat a kréta-tercier (K-T) határként ismert kihalási eseménynek az emlősök korai evolúciójára és diverzifikációjára gyakorolt ​​hatására. „Az egyik lehetséges magyarázata annak, hogy a főemlősök hogyan élték túl a K-T eseményt – annak ellenére, hogy fákon élő lények voltak – bizonyos viselkedési rugalmasságnak tulajdonítható, ami kritikus tényező lehetett a túlélésükben.” – nyilatkozta Jonathan Hughes, tudományos munkatárs. ­– „A legkorábbi emlősök nagyjából 300 millió évvel ezelőtt jelentek meg, és a virágzó növények terjeszkedésével párhuzamosan diverzifikálódhattak körülbelül 20 millió évvel a K-T esemény előtt. Amikor az aszteroida becsapódott, az emlősök közül sok elpusztult. Ugyanakkor a túlélő emlősök kitöltöttek minden új ökológiai rést, amelyek akkor nyíltak meg, amikor a dinoszauruszok és más fajok kihaltak.” – fejezte be Hughes.

A tanulmányban a kutatók megvizsgálták a filogenetikai, vagyis a különböző élőlénycsoportok közötti evolúciós rokonságokat az emlősök között. Ezután az egyes, ma is élő emlősöket három kategóriába sorolták a preferált élőhelyük alapján: fán lakó, félig fán lakó és talajlakó. Olyan számítógépes modelleket is terveztek, amelyek rekonstruálták az emlősök evolúciós történetét. A K-T réteg környékéről származó emlőskövületek nagyon ritkák és nehezen használhatók fel az állatok élőhely-preferenciájának értelmezésére. A kutatók összehasonlították az élő emlősöktől ismert információkat a rendelkezésre álló kövületekkel, hogy ezekből további következtetéseket vonjanak le. Általában a modellek azt mutatták, hogy a túlélő fajok túlnyomórészt nem fán lakó voltak, de akadt két lehetséges kivétel: a főemlősök és az erszényes állatok ősei. A főemlős ősökről és legközelebbi rokonairól minden modellben azt találták, hogy közvetlenül a K-T esemény előtt is fán éltek. A modellrekonstrukciók felénél az erszényes ősökről is kiderült, hogy fán élők voltak.  A kutatók azt is megvizsgálták, hogy az emlősök csoportja hogyan változhatott az idők során. Hughes végül így zárta a nyilatkozatát: „Kiderült, hogy a K-T eseményt megelőző szűk időszakban nagy kiugrás történt. A fán élő és félig fán élő fajok nagyon gyorsan átköltözködtek a fátlan területekre és talajlakó élőlényekké váltak.”

A késő-pleisztocén korú Pica-üveg eredete

Szerző: Rezes Dániel

Az idei év egy érdekes és fontos új felfedezéséről szóló tanulmány a közelmúltban került publikálásra és azóta is közkézen forog a meteoritok és kapcsolódó képződmények kedvelői és szakértői között, a tanulmány témáját adó impakt (becsapódásos) eredetű üveg darabjai pedig hirtelen a figyelem középpontjába kerültek. De mi is és hogyan keletkezett ez a különleges képződmény, mely Pica-üveg néven vált ismertté?

2012-ben az észak-chilei Atacama-sivatagban található Pica kisváros közelében, attól déli irányban, egy 75 km hosszúságú, É-D irányú területen megszámlálhatatlanul sok késő-pleisztocén korú (kb. 12,3-11,5 ezer éves), szilikátüveg anyagú blokkot fedeztek fel. A képződményeket öt különböző, egymáshoz közeli helyszínen azonosították. Ezeken a területeken a sivatagot 1-100 m2 területű foltokban borítják a gyakran fél méteres méretet is elérő, gyűrt-csavart, tipikusan zöld-fekete színű, hólyagüreges üvegblokkok.

(A) A Pica-üveg eddig ismert lelőhelyei É-Chilében. A 2-es számmal jelzett terület közelében fekszik a Pica nevű település. (B) Nagy méretű, sötét árnyalatú üvegből álló táblák eredeti helyzetükben a sivatagi környezetben (Schultz et al. 2021).

A Pica-üveg keletkezésére több elmélet is született, eleinte felszínközeli bolidák (hangrobbanással járó tűzgömbök) termékeként tartották számon, később viszont heves bozóttüzeknek tulajdonították a képződmény létrejöttét. Utóbbi feltételezést azonban az üveg tulajdonságai (pl. morfológia, összetétel) nem erősítik meg, így időszerűvé vált a mélyreható vizsgálat az igazság felderítésére. A friss tanulmányban elvégzett terepi és laborvizsgálatok során a kutatók visszatértek a korábbi elmélethez és nem csupán bizonyították az alacsony magasságban bekövetkezett légköri robbanás üvegképző szerepét, hanem megbecsülték a bolida természetét is.

(A) Nagy méretű gyűrt üvegblokk. (B) Üvegblokk, mely két eltérő tulajdonságú oldallal rendelkezik. Az egyik oldal üledékekben gazdag, érdes felületű, míg a másik oldal sima és folyásnyomokkal tarkított. (C) Tipikus zöld, gyűrt, hólyagüreges üveg vékonycsiszolatának képe. (D) Olvadt állapotában egymásra hajtott rétegekből álló üvegtömb vágott felülete (Schultz et al. 2021).

A kutatók egymástól 30 km-re található két helyszínről összesen több, mint 300 mintát gyűjtöttek, melyekből több, mint 70 vékonycsiszolatot készítettek a vizsgálatok elvégzéséhez. A vékonycsiszolatok ezres nagyságrendben tartalmaztak olyan ásványszemcséket és kőzettörmelékeket, melyek a helyi üledékektől idegenek. Ilyen ásványszemcsék például a Ni-troilit, buchwaldit, Si-tartalmú klórapatit, kalcium-alumínium-gazdag zárványok (CAI; calcium-aluminium-rich inclusion), korundot és perovszkitot tartalmazó Ca-Al-Ti-gazdag refraktórikus szemcsék, illetve vizes átalakulást szenvedett, Mg-gazdag szilikátokat és troilitet tartalmazó szemcsék. Az üveg olyan ZrO2 polimorf módosulatokból (pl. baddeleyit) és kovából álló képződményeket is tartalmaz, melyek cirkon szemcsék szételegyedéséből jöttek létre több, mint 1670°C hőmérsékleten. Ez utóbbi gyakori indikátora a jelentős méretű becsapódásoknak. Az extraterresztrikus ásványok és klasztok arra utalnak, hogy a Pica-üveget létrehozó bolida igen változatos összetételű volt, nagy valószínűséggel egy heterogén anyagú üstökös. Az üstökös-eredetet erősíti meg az egzotikus ásványszemcsék hasonlósága a NASA Stardust küldetése által a 81P/Wild üstökösből gyűjtött ásványszemcsékkel, valamint az, hogy vizes átalakulást szenvedett szemcsék is megtalálhatóak az üvegben.

Ősi Ca-Al-Ti-gazdag refraktórikus klaszt Pica-üvegben, mely perovszkit, geikielit, korund és Fe-szulfid ásványfázisokból épül fel (Schultz et al. 2021).

Az öt elkülönülő területen fellelhető üvegek egyidejű keletkezésére két különböző elképzelést valószínűsítenek a tanulmány szerzői. Az egyik szerint az üvegek egyetlen égitest alacsony magasságú és kis beesési szöggel rendelkező röppályájú, egymást követő darabolódása során bekövetkező robbanásaikor keletkeztek, míg a másik szerint az üvegek keletkezéshez egy már korábban feldarabolódott égitest különböző darabjainak magas beesési szöggel (>30° a vízszintestől) történő légkörbe lépésére és robbanásaira volt szükség.

A szerzők az összegzésben kiemelik, hogy a Pica-üveg képződésének ideje egybeesik a dél-amerikai jégkori megafauna eltűnésével, mely egy olyan esemény volt, ami minden más kontinensen bekövetkező hasonló eseménynél nagyobb léptékkel rendelkezett. A feltételezésnek – miszerint a jelentős területet érintő légköri robbanásnak meghatározó szerepe lett volna a kihalásban – a bizonyítása még várat magára, napjainkban még csak érdekes egybeesésként könyvelhető el.

Források:
[1] Schultz, P. H., Harris, R. S., Perroud, S., Blanco, N., & Tomlinson, A. J. (2021). Widespread glasses generated by cometary fireballs during the late Pleistocene in the Atacama Desert, Chile. Geology, 5 p.