A gépi tanulás felhasználása az antarktiszi meteoritkutatásban

Szerző: Rezes Dániel

Az Antarktiszon folytatott szisztematikus meteoritkutatás már a kezdetektől fogva jelentős eredményeket hozott a tudomány számára, azonban most egy hatékony gépi tanulási algoritmus segítségével a kutatóknak lehetősége nyílhat rá, hogy még megannyi darabbal bővíthessék az extraterresztrikus környezetből származó minták számát. A Science Advances nevű szaklapban megjelent cikkükben belga és holland szerzők arról számoltak be, hogy több mint 600 olyan területet azonosítottak a kontinensen, melyek potenciális meteoritlelőhelyek lehetnek a jövőbeli expedíciók számára.

Az ANSMET (Antarctic Search for Meteorites) kutatói begyűjtenek egy meteoritot az Antarktisz jegéről. (H. Raab/Wikipedia)

A meteoritok egyedülálló jelentőséggel bírnak a Naprendszer eredetének és fejlődésének megértésében. Ezeknek a kőzeteknek a legjelentősebb gyűjtőhelye az Antarktisz, a Földön fellelt meteoritok nagyjából 62%-át itt találták. Habár ez a kontinens nem az első számú lehullási helye a meteoritoknak – mivel a korábbi becslések ezt az Egyenlítő közelében valószínűsítik – azonban az egyik legjobb helyszín a megtalálásukhoz, mivel egyrészt a fekete olvadási kéreggel rendelkező meteoritok könnyen felismerhetőek a világos árnyalatú jegen és havon, másrészt pedig a jégtakaró mozgása zónákban koncentrálhatja a különböző időben és helyszínen lehullott kőzeteket. Emellett az sem elhanyagolható szempont, hogy a sarkvidéki klíma tökéletes az extraterresztrikus kőzetek konzerválására, így megvédve őket a mállás hatásaitól.

Az antarktiszi meteoritok koncentrálódásának két lehetséges folyamatát bemutató sematikus ábra Tollenaar et al. (2022) alapján. Az alapkőzetek barna színnel jelöltek. A kék színek a jeget jelölik (minél sötétebb, annál idősebb), míg a fehér a havat. A meteoritokat a fekete pöttyök jelzik. Ezeken felül az ábrán még láthatjuk a hó akkumulációját (felhalmozódását), vörös nyilakkal a jég ablációjának (szublimációjának) helyét, a jég ablációját elősegítő szelek irányát, valamint szürke nyilakkal a jégbe ágyazott meteoritok mozgását.

A meteoritok zónákban történő felhalmozódása izgalmas folyamat során jön létre. A jégmezőn lehullott meteoritok bizonyos idő elteltével befagynak a jégbe, majd a jégtakaró lassú mozgása során azzal együtt mozognak, mígnem elérnek egy topográfiai magaslatot (pl. hegyek, fedett kiemelkedések). Ennél az akadálynál a takaró rétegei felfelé hajlanak, ami lehetővé teszi azt, hogy a kőzetek egy sávban összpontosuljanak, miközben a felszín felé törnek. Azokon a területeken (ún. kék jégmezők), ahol a hó és jég vízpárává történő halmazállapot-változása (szublimációja) gyorsabb, mint a felhalmozódásának mértéke, ezek a koncentrálódási zónák kutathatóvá válnak.

Ezidáig azonban a meteoritok felderítése részben a szerencsén múlt, mivel a műholdképek elemzése rendkívül időigényes, a lelőhelyfelderítés pedig igen költséges. Erre a problémára próbált megoldást találni a kutatócsapat. A csapat a zónákban koncentrálódó meteoritok megtalálására egy gépi tanulási algoritmust kombinált olyan adatokkal, mint a jégtakaró mozgásának sebessége, a jégvastagság, a felszíni hőmérséklet, az alapkőzet morfológiája (alakja), valamint az ismert lelőhelyek elhelyezkedése. Az elemzés 613 lehetséges helyszínt adott, melyek közül több is sarkkutató bázisok közelében helyezkedik el.

A gépi tanulás a mesterséges intelligenciának az a része, mely számítógépeket tanít be matematikai adatmodellek segítségével úgy, hogy a műveletnek nincs közvetlen felügyelete. A metódus pontossága növelhető a bevitt adatok és tapasztalatok növekedésével. A számítógép úgy képes különböző feladatokra megoldást találni, illetve előrejelzéseket készíteni, hogy szabályrendszerek segítségével az adatokban mintázatokat keres, majd ezek segítségével adatmodelleket készít. A módszer az emberi gondolkodáshoz és annak fejlődéséhez hasonlóan a legfrissebb adatok és gyakorlati tapasztalatok útján képes önállóan feladatokat végrehajtani és önmagát fejleszteni.

Az antarktiszi meteoritok lehetséges lelőhelyeit mutató ábra Tollenaar et al. (2022) alapján. A középső kép az elemzések során kapott lehetséges lelőhelyeket mutatja, míg az azt körülvevő A-G jelű ábrák a már ismert lelőhelyeket jelzik. A bal alsó sarokban a meteoritok jelenlétének valószínűsége látható.

A kutatók által végzett munka azért fontos, mert az Antarktiszon ezidáig megtalált nagyjából 45000 meteorit a számítások alapján csak kevesebb mint 15 százaléka a felszínen még begyűjtésre váró mintáknak, így még számos kőzet vár megtalálásra a kék jégmezőkön. A térkép terepi tesztelése folyamatban van, a kutatócsapat nyilvánosan elérhetővé tette azt más expedíciók számára is. Habár a módszer hatásossága még nem bizonyított, remélhetőleg a jövőben a mesterséges intelligencia széles körű felhasználást tesz majd lehetővé az ilyen jellegű kutatásokban.

Források:
[1] https://www.sciencenews.org/article/machine-learning-meteorite-antarctica
[2] https://wheretocatchafallingstar.science/
[3] Tollenaar, V., Zekollari, H., Lhermitte, S., Tax, D. M., Debaille, V., Goderis, S., Claeys, P., & Pattyn, F. (2022). Unexplored Antarctic meteorite collection sites revealed through machine learning. Science Advances, 8(4), eabj8138., 14 p.
[4] https://azure.microsoft.com/hu-hu/overview/what-is-machine-learning-platform/

Lyα, Hédervári és a JWST

Szerző: Kocsis ERzsó

Még az első pandémiás hullám sodorta íróasztalomra Hédervári Péter – „Üstököskutatás az űrkorszakban” (1983) című művét. Ma is úgy vélem, hogy az akkori kométaváró (emlékszünk a C/2020 F3 (NEOWISE) meseszép látványára?) hangulat repítette pont ezt az írást az utamba, nem pedig az “Amiről a Föld mesél” (1967), vagy éppen az “Amiről a Hold mesél” (1969) köteteit. A Magvető Kiadó által megjelentetett mű három évvel a Halley-üstökös visszatérése előtt, 1983-ban látott napvilágot. A könyv bemutatásakor csak válogattam az egyes témákban, ami egy kisebb szakmai útmutatás volt az üstökösészlelés mikéntjéhez, valamint az üstököskutatás értelmezéséhez. A könyvben alaposan feltárt „látható semmi” nem más tehát, mint egy valódi égitest, nem pedig a puszta káprázat szülötte. Bőséges bizonyítékok tárulnak fel, adatok sora mesél róluk és bolygórendszerünk törvényeiről.

Semleges hidrogén oszlopsűrűség térképek a fentebb szereplő LAE-k modellezéséhez. Az ezekből álló kiterjedt fonalas struktúrák itt láthatóak. Ezek kapcsolatban állnak a vizsgált Lyα emisszióval (1502.01349.pdf (arxiv.org) (2.oldal))

Az akkoriban elfogadott modell a szovjet-orosz űrkutatás hőskorszakának egyik „terméke”. Az 1959-ben induló Luna-2 űrszonda 35 órán át mérte a napszelet. Ezeket az eredményeket megerősítette az ugyanabban az évben felbocsátott Luna-3 is. Ezen űreszközök világító ionizált nátriumfelhőket bocsátottak ki magukból. A kísérletek során azt lehetett távcsövekkel a Földről észlelni, hogy merre “fújja” azokat a napszél. Az ionszférában lejátszódó események alapján a kutatók feltételezték a napszél létezését. Biermann német csillagász már korábban az ötvenes évek elején utalt erre. Hazánkban Detre László pedig 1952-ben az üstököscsóvákra gyakorolt hatását is vizsgálta. Ám ekkoriban a kérdés kapcsán még nagy volt a bizonytalanság a tudományos körökben is.

MUSE adatok a Lyα fényességi funkcióiról és annak teljességi görbéjét mutatja be. A kék és piros LF-ek rövid/hosszú hullámú felmérésekből (Matthee 2015; Konno 2018), és a zöld a MUSE IFU felmérésből származnak (Drake 2017; semanticscholar.org).

A szovjet űrszondákkal indulhatott el a tényleges kutatások sora. Így ma már tudjuk, hogy a napszélben elsősorban elektronok, protonok és alfa részecskék érkeznek. Hatásukra aszimmetrikussá válik a Föld mágneses tere. Ennek következtében még a Van Allen-féle sugárzási öv (melyet a magnetoszféra foglal magába) alakja is módosul. A Földnek a Nappal átellenes félgömbje felett egy ún. mágneses csóva is kialakul. Ez fokozatosan beleolvad a bolygóközi mágneses térbe. Bolygónknak globális mágneses tere van, míg az üstökösöknél ez nem figyelhető meg. Mindez későbbi vizsgálódásom szempontjából fontos elem lesz.

A porgömbmodell szerint az üstökös kómája nem más, mint „gömbszerű atmoszféra”. Ez veszi körül a magot. Anyaga gázkeverék: elektronokból és pozitív ionokból álló plazma, valamint semleges részecskék alkotják. A hidrogénkorona az üstökös magjától nagyjából egymillió kilométerre kezdődik, és akár tízmillió kilométerre végződhet.

Az óriási Lyman-alfa-blob (balra) és egy művészi ábrázolás, hogyan nézne ki közelről (Wikipedia)

Ezt a modellt vetette el 1972-ben aztán Delsalfa. Legfőbb érve a Lyman-alfa haló felfedezése volt, mivel ezt a képződményt tartja a jégmag legfontosabb bizonyítékának. A Lyman-alfa haló az üstökös magjától körülbelül egymillió kilométerre kezdődik. A hidrogénkorona körülveszi az egész kómát, majd nagyságrendileg tízmillió kilóméterre terjed ki. Biermann feltételezte, hogy ha az üstökösmagban a jég a főszereplő, akkor a fényesebb kométákat öveznie kellene egy felhőnek is. Ezt hidrogén és hidroxilgyökök alkotják, amelyekben disszociáció révén megtörténik a vízmolekulák bomlási folyamata. A térben a társaitól izolálódó hidrogénatom sugárzásának szinte teljes egészét nem a látható fényhullámok tartományában bocsátja ki, hanem az igen távoli ibolyántúliban. Pontosan abban a vonalban, amelyben a Lyman-féle sorozatban az alfa jelzést kapta. Ez 121,6 nanométeres hullámhosszon mérhető.  Ezen feltevés 1970-ben igazolódott be az Orbiting Astronomical Observatory (OAO) mesterséges holdnak a Benett-üstökös esetében végzett vizsgálataival. A kométa körül elhelyezkedő nagy kiterjedésű felhőt Code és Lillie fedezték fel. Ennek legerősebb sugárzása a Lyman-alfa vonalban érkezik.

Ha az üstökösmagot jég alkotja, akkor a hidrogéngyökökben szereplő atomok száma hozzávetőlegesen a hidrogénatomok számával lesz azonos. A Tago-Sato-Kosaka, a Kohoutek és az Encke égi vándorok vizsgálata is hasonló eredményeket hozott. Másodpercenként 1030 atom szabadul ki ezek jégmagjából, ezáltal óriási mennyiségű gáz képződik. Whipple modellje is újabb megerősítést nyert ezáltal. Delsemme 1965-től végzett kutatásait többek között megállapították, hogy a magban a közönséges jég szublimál, amikor a Naptól 450 millió kilométernél közelebb halad el. A kómán belül erős kifényesedést kell észlelnünk, amikor a Lyman-féle vonalban vizsgálódunk vízből képződött jég esetében. Egy 40000 km átmérőjű fényességmaximum észlelhető volt a Tago-Sato-Kosaka üstökös belsejében is. Ez a megfigyelés egy speciális szűrővel készült, ami a színképnek minden egyéb tartományát kizárja. Csak a rövid hullámhosszú sugárzás detektálhatja az észlelő eszköz, az, ami a Lyman-alfa vonalak mentén keletkezik a megfelelő sávban.

A világegyetem egyik legnagyobb különálló objektuma, a LAB-1 nevű Lyman-alfa-blob (Wikipedia)

Lyman-alfa emissziós vonalat kibocsátó gáz hatalmas koncentrációja detektálható a távoli világűrben, az ún. Lyman-alfa foltokban (Lyman alpha blob, LAB), messze túl galaxisunk határain. Ezek a gáz-struktúrák a világegyetem legnagyobb ismert objektumai közé tartoznak, átmérőjük meghaladhatja a 400 000 fényévet is. Mivel a Lyman-alfa emissziós vonal az ultraibolya (UV) tartományban található, bolygónk légköre pedig hatékonyan szűri ki az UV-fotonokat, ezért ezek a képződmények csak annak köszönhetően válhattak a Föld felszínéről is észlelhetővé, hogy fényük a világegyetem tágulása miatt jelentős vöröseltolódást szenved. Földünk légköre hatékonyan szűri ki az UV-fotonokat, így azon a Lyman-alfa fotonok csakis vöröseltolódással tudnak átjutni. 2000-ben Steidel és társai, majd Matsuda és kollegái keresték a LAB-okat. Mai tudásunk szerint még nem ismert, hogy ezek galaxisok sűrű halmazát jelzik-e, illetve hogyan kapcsolódnak a környező csillagvárosokhoz. Azt sem tudjuk még, hogy milyen mechanizmus hozza létre a Lyman-alfa emissziós vonalat. Ám ezen halmazok értékes nyomokat rejthetnek a galaxisok kialakulásának magyarázatához.

A Lyα fotonok valószínűleg kiterjedt Lyα emissziót eredményeznek egyes galaxisok körül. Ilyen alacsony felületi fényességű Lyα halókat (LAH) észleltek ezen képződmények Lyα képeinek egymásra vetítésével. Eredetük vizsgálatához a kutatók nagy felbontású hidrodinamikus kozmológiai galaxisképződési szimulációt készítettek. Módszerükkel különböző megfigyelési szempont alapján az egyes halok átlagos Lyα felszíni fényességprofilját is kiszámították. Megállapították, hogy a megfigyelt LAH-ok léte nem magyarázhatók kizárólag a központi emittáló galaxisból (LAE) származó és a galaxis körüli gázban lévő hidrogénatomok által nagy távolságra eljutó fotonokkal. Ehelyett inkább a külső haló régióiból származó Lyα emisszió a felelős keletkezésükért. Világegyetemünk korai szakaszának megértésében a Lyα emittáló galaxisok megértése kulcsfontosságú lehet. A kozmikus reionizáció és a galaxisképződés feltárása ezen sugárzásátviteli számítások alapján lett modellezve. Így a következő generációs teleszkópokkal, mint például a JWST (James Webb Space Telescope), az E-ELT (European Extremely Large Telescope) és a TMT(Thirty Meter Telescope), ilyen LAE-ket is észlelhetnek majd.

Karantén utáni olvasmányélmények egyike volt Hédervári Péter „Üstököskutatás az űrkorszakban” (1983) című műve.. A korabeli tanulmányokat egészítettem ki a 21. századi felfedezésekkel. A modernkori üstököskutatás vizsgálata átívelt a Lyman-féle haló tanulmányozásáig. A II. kerület újlaki városrészében élő magányos ismeretterjesztő elmélkedéseinek idején még nem tudhatta, milyen messzire juthatott ezekkel az információkkal a hálás utókor! A LAE-k észlelésével jobban megérthetjük Világegyetemünk korai szakaszát. Az észlelés pedig többek között a nemrég felbocsátott James Webb űrteleszkóp segítségével is megtörténhet. Így jutottunk el a napszél, a hidrogénkorona, és Lyα segítségével Héderváritól a JWST-ig.

Forrás:
Hédervári Péter: Üstököskutatás az űrkorszakban
https://www.britannica.com/science/comet-astronomy/The-modern-era#ref1223651
https://www.semanticscholar.org/paper/On-the-Diffuse-Lyman-alpha-Halo-Around-Lyman-alpha-Lake-Zheng/71e36abe2156200c74716887f5f926c7ec5b368c
https://www.semanticscholar.org/paper/Small-scale-Intensity-Mapping%3A-Extended-Halos-as-a-Mas-Ribas-Hennawi/a1d3e01aad794118e28ae6bcde8ad5cc10b78f3f
https://www.semanticscholar.org/paper/Resolved-Lyman-%CE%B1-properties-of-a-luminous-galaxy-in-Matthee-Sobral/f1d2077d6bf0e614251c64056929b2bf61d9bdfb
https://en.wikipedia.org/wiki/Lyman-alpha_blob
Vincze Miklós, 2022: Szóbeli közlés

A korai marsi becsapódások megértése egy apró cirkon kristály segítségével

Szerző: Rezes Dániel

Egy híres marsi meteoritban talált 4,45 milliárd éves sokkolt cirkon szemcse szolgáltathat bizonyítékot a fiatal Marsot ért becsapódások jellegéről és a bolygónak az élet számára kedvező időszakáról – számoltak be ausztrál és angol kutatók legújabb, a Science Advances nevű szaklapban megjelent cikkükben. A felfedezés fontos, mivel megváltoztathatja az eddigi elképzeléseinket arról, hogy a Mars mikortól nyújthatott az élet esetleges kialakulása számára megfelelő környezeti feltételeket.

A felfedezést a szakemberek a 2011-ben, Marokkóban talált Northwest Africa (NWA; Északnyugat-Afrika) 7034 nevű meteoritban tették, melyről jelenleg tudományos körökben úgy tartják, hogy az egyik legidősebb marsi meteorit, melyet bolygónk felszínén találtak. A 320 gramm tömegű meteorit jellegzetes fekete színű külső felszíne és vágott felülete után a „Black Beauty” (Fekete Szépség) becenevet kapta. Ezeket a meteoritdarabokat – melyeknek az első felfedezett példánya az NWA 7034 volt – egyedüliként tartjuk számon, mint a Marsról származó regolit breccsa meteoritok. Ezek olyan kőzetek, melyek egy becsapódás hatására szakadtak ki a bolygó felszínét fedő, felaprózódott idősebb kőzetek törmelékeiből álló, regolit elnevezésű képződményből. Ilyen törmelékek például ebben a meteoritban a különböző magmás, impakt olvadék és más breccsák klasztjai.

A „Black Beauty” (Fekete Szépség) becenevű, 320 gramm tömegű Northwest Africa (NWA, Északnyugat-Afrika) 7034 marsi polimikt breccsa meteorit vágott felülete (NASA)

A meteoritban talált, korai marsi kéregből származó, 4,45 milliárd éves cirkon (tetragonális kristályrendszerű cirkónium-szilikát ásvány) kristály olyan tulajdonságokat mutat, melyeket a Földön csak nagy becsapódásoknál keletkező kráterek közelében figyeltek meg ásványszemcséken. Ez arra enged következtetni a kutatók szerint, hogy a Marsot a napjainkban gondoltnál később is érhették jelentősebb becsapódások, melyek megváltoztathatták az esetleges élet számára kedvező időintervallumot. A felfedezés azért is érdekes, mivel az NWA 7034 meteoritban még sosem találtak ilyen nagynyomású sokk-deformációs jelleget mutató ásványszemcsét.

Konyak színű, drágakő minőségű cirkon kristály (1,8×1,5×1,1 cm) az észak-pakisztáni Gilgit település közeléből
(Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0)

Tudományos körökben elfogadott, hogy a Naprendszer kezdeti időszakában a formálódó bolygókat nagy számban érték heves becsapódások. Mivel az NWA 7034 meteoritban ezidáig nem találtak ilyen becsapódásokra utaló nyomokat, a kutatók azt a következtetést vonták le, hogy a Mars esetében ez a meteoritok általi bombázás ~4,48 milliárd évvel ezelőtt lecsillapodott. Ez azt jelenti, hogy a bolygó a képződése után nem sokkal már a kezdetleges élet számára elfogadható volt.

A kutatók 66 cirkon szemcsét vizsgáltak meg, melyek közül csak ez az egy hordozta magán a nagy becsapódásokra jellemző, sokkhatásra bekövetkező szerkezeti deformáció egyik jellemző típusát, a cirkon ikresedését. Ezt a deformációs típust megfigyelték többek között holdi meteoritokban és a dinoszauruszokat kipusztító impaktor (becsapódó test) által létrehozott Chicxulub-kráter képződményeiben is. A vizsgálatok alapján a szemcse egy komplex becsapódásos szerkezet központi kiemelkedéséből származhat, ahol a pillanatnyi nyomásemelkedés mértéke elérte a 20-30 gigapascalt. Fontos eredmény, hogy ez az esemény a Marson a korábban gondoltnál 30 millió évvel később következhetett be, így az élet számára megfelelő körülmények is valamivel később jöhettek létre. Ez a korábbi tanulmányok szerint – melyek a sokk által létrehozott deformációk hiányát vették alapul – már 4,2 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezhetett. Ezzel szemben a jelen tanulmány ennek létrejöttét a Marson egykor létező folyékony víz jelenlétének első bizonyítékaira, 3,9 és 3,7 milliárd év közé datálja.

50 mikrométer hosszúságú, sokkhatásra bekövetkezett ikresedést mutató cirkon szemcse az NWA 7034 meteorit darabjában pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) visszaszórt elektron (BSE; backscattered electron) módjával készült képén (Cox et al. 2022).

A Mars a jövőben is a nagy impakt események kutatásának tárgya lesz, mivel ezek a becsapódások azok, melyek képesek létrehozni tömeges kihalási eseményeket. Ezen felül a marsi meteoritok segíthetnek megérteni azt, hogy mikor és miképp alakult ki saját bolygónkon az élet.

Források:
[1] https://www.sciencealert.com/the-first-evidence-of-extreme-asteroid-damage-has-been-found-in-a-martian-meteorite
[2] Cox, M. A., Cavosie, A. J., Orr, K. J., Daly, L., Martin, L., Lagain, A., Benedix, G. K., & Bland, P. A. (2022). Impact and habitability scenarios for early Mars revisited based on a 4.45-Ga shocked zircon in regolith breccia. Science Advances, 8(5), eabl7497.
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Northwest_Africa_7034

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.