A Ceres törpebolygó planetológiája

Szerző: Balogh Gábor

A Ceres (1), a kisbolygóöv királynője eddig a legkisebb, valamint a Naphoz legközelebbi törpebolygó a Naprendszerben, és az egyetlen, ami a kisbolygóövben található. A 4 Vesta proto-planéta is törpebolygó planetológiailag, az ide való besorolását csak azért nem kapta meg, mert a déli sarkon egy hatalmas becsapódás lerobbantotta anyagának egy részét, és emiatt alakja nem gömbölyű. Ez a besorolás talán változni fog, hiszen a törpebolygók definíciójának része a gömb alak, de ez természetesen az objektum kialakulására és fejlődésére kell, hogy utaljon, nem pedig későbbi sorsára. 

A Ceres törpebolygó. Kép: Wikipedia

A 940 kilométeres, gömb alakú Ceres volt az első aszteroida, amelyet felfedeztek (Giuseppe Piazzi, a palermói csillagászati obszervatóriumában 1801. január 1-jén). Eredetileg bolygónak vélték, de az 1850-es években aszteroidává minősítették, miután számos más, hasonló pályán lévő objektumot is találtak. Később természetesen aszteroidáról törpebolygónak sorolták át. Nevét Ceresről, a földművelés római istennőjéről kapta (2). Tömege a kisbolygóöv mintegy negyedét adja. Eredetileg az ismert aszteroidák körülbelül 75%-át alkotó C-típusú kisbolygók közé sorolták be, tehát a szenes kondritokból álló kisbolygók közé, de átsorolták a C egy alosztályába, a G-típusba (3), miután kőzetei hidratált filloszilikátokat, agyagásványokat tartalmaznak (4), emiatt az UV-tartományban színképe erős abszorpciós vonalakat tartalmaz.

Egy zseniális törvény, ami nem létezik, de gyakran működik.

A Titius-Bode törvény (5,6) „Titius–Bode law” melyet magyarul kicsit árnyaltabban Titius–Bode-szabálynak neveznek, egy empirikus szabály, amely megadja a bolygók hozzávetőleges távolságát a Naptól. Először 1766-ban jelentette be Johann Daniel Titius német csillagász, de csak 1772-től népszerűsítette és pontosította Johann Elert Bode. A szabály működése feltehetőleg a pályarezonanciák hatásával magyarázható, miszerint a bolygók pályarezonanciái olyan területeket hoznak létre, amelyekben nem alakulhatnak ki stabil bolygópályák. Stabil pályák csak a Naptól való bizonyos távolságokra korlátozódhatnak. Titius-Bode szabálya inkább matematikai érdekesség, mint fizikai törvény.

Johann Elert Bode még természetesen azt hitte, a 2,8 csillagászati egység távolságra felfedezett Ceres a hiányzó bolygó, csillagászati jelet is kapott. A problémák akkor kezdődtek, amikor sorra fedezték fel az újabb és újabb égitesteket hasonló pályákon. Be kellett ismerni, hogy ezek nyilvánvalóan nem bolygók, Sir William Herschel 1802-ben nevezte el ezeket az égitesteket aszteroidának, „csillagszerűnek”. Hamarosan meg is született a hipotézis, hogy bár ezek nem bolygók, de talán egy korábbi felrobbant bolygó törmelékei – ez a hipotetikus bolygó a Phaeton nevet kapta (7).

A Földre érkező meteoritok vizsgálata azonban meglepő eredmény hozott. Noha egy kis részük akondrit, tehát differenciált törpebolygóról származik, többségük mégis a Naprendszer eredeti, nyers, ősi anyagából áll, a kondritokból (8, 9). Az ismert aszteroidák többsége a Mars és a Jupiter pályája között kering a Nap körül, kialakulásukkor a Jupiter hatalmas tömege által keltett pályarezonanciák a megszületett planetezimálok 99%-át eltávolította, maradékuk bolygóvá alakulását pedig meggátolta. A kisbolygóöv tehát olyan égitestekből áll, mely nagyrészt a Naprendszer bolygóinak nyersanyaga, olyan kisbolygókból, melyek nem álltak össze egy nagyobb bolygóvá. A Ceres azonban kivétel.

A Ceres planetológiája

Tudjuk, hogy a Ceres nagyméretű, szferoid, nyilvánvalóan differenciált égitest, nem ősi, egyszerű planetezimál. Lehet-e a Ceres olyan felépítésű, mint a Föld és a föld-típusú bolygók vasmaggal, nehéz szilikátos köpennyel és bazaltos kéreggel? Ennek rögtön ellentmond alacsony sűrűsége, ami 2,077 g/cm³. Másik tény, hogy a Vestával ellentétben, a Ceresről nincsenek beazonosított akondritok.

Problémánk nyitja Naprendszerünk kezdeti ásványtana. Noha Naprendszerünk hozzávetőleges összetétele 98% gáz, 1,5% jegek, 0,5% fémek, ezeknek az anyagoknak az eloszlása nem véletlenszerű. A legtöbb gáz nyilvánvalóan a Napban található, a bolygókat, ezek holdjait, valamint a kisebb égitesteket tekintve a Nap közelében a jegek (vízjég, ammónia és metánjég) természetesen nem stabilok, ezek csak a Naptól messze létezhettek, a kőbolygókat alkotó fémek és szilikátok viszont eltűrték csillagunk közelségét. A Naptól való távolság szerint, ahhoz legközelebbi anyagok a fémek, a szilikátok, távolodva tőle a szén, majd a jegek következnek. A Ceres régiójában a fémek már ritkábbak, gyakoribb a szilikát és a szén, differenciációja tehát elegendő fém hiányában nem volt tökéletes, a kevés radioaktív izotóp nem tudta kellően felmelegíteni az égitestet.

De nézzük csak mit talált a Dawn szondája (10, 11), mely 2015 tavaszán állt pályára a törpebolygó körül. A Ceres gravitációjára és domborzatára vonatkozó információk alapján ki lehet jelenteni, hogy Ceres valóban differenciált égitest. Ceres felszínének albedója 0,09, amely meglehetősen sötét a külső Naprendszer holdjaihoz képest. Ennek oka a Ceres felületének viszonylag magas hőmérséklete, a Dawn által mért maximális hőmérsékletet −38°C volt. Vákuumban a jég nem stabil ezen a hőmérsékleten, a felszíni jég szublimációja által hátrahagyott szenes anyag magyarázhatja a Ceres sötét felületét. Noha felszínét ez a sötét, szenes anyag borítja, kérge jég, hidratált ásványok és evaporitok keveréke. Ez alatt egy túltelített sós vizes réteg, majd a hidratált szilikátokból, agyagokból álló köpeny következik. Mélyebbre már nem „látott” le a Dawn, de feltételezések szerint magja száraz szilikátok és fémek keverékéből állhat, semmiképp sem olvadt, aktív, forró fémmagból (12).

A Ceres belső felépítése a Dawn szonda adatai alapján. Kép: Wikipedia

A Ceres felszínformái is különlegesek. Az égitesten megfigyelhető alacsony kráterek is azt jelzik, hogy viszonylag lágyabb rétegeken, valószínűleg vízjég felett fekszenek. A Kerwan-kráter például rendkívül lapos, 284 kilométer átmérőjű, ami a Tethys és az Iapetus nagy, lapos krátereire emlékeztet. Mérete alapján kifejezetten sekély, és nincs központi csúcsa.

A Kerwan crater. Kép: Wikipedia

Sok hosszú, egyenes vagy finoman ívelt kanyont talált Dawn. Kialakulásukért valószínűleg több különböző mechanizmus is felelős lehet. Ezek némelyike Ceres kérgének a zsugorodása miatt keletkezhetett, amikor a belső hő fokozatosan kisugárzódik az űrbe, a feszültségek megtörhették a sziklás, jeges talajt (13).

Kanyonok a Ceresen. Kép: Wikipedia

A Ceresen huszonkét azonosított hegy (montes) található. Ezek többségének felszínformái az idő múlásával jelentősen eltűntek, és csak a régi kriovulkánok várható alakjának modellezése után azonosították őket. A legismertebb hegyek egyike a Ceresen az Ahuna Mons (14), egy kriovulkán (15), mely körülbelül 6 kilométer magas és 15 kilométer széles. Lejtőin világos csíkok futnak felülről lefelé, melyek valószínűleg sóban gazdag ásványokból állnak. A hegy alacsony kráterszáma azt sugallja, hogy ez a kriovulkán nem lehet 200 millió évnél régebbi, ezt a jég plasztikus relaxációjának modelljei is alátámasztják (15).

Az Ahuna Mons. Kép: Wikipedia

A Ceres törpebolygón számos fényes foltszerű felszínformát (faculae) is felfedezett a Dawn űrszonda 2015-ben. A legfényesebb folt az Occator kráter közepén található, az úgynevezett “5. fényes folt”. 130 fényes területet fedeztek fel Ceresen, amelyekről azt gondolják, hogy sóban – magnézium-szulfát-hexahidritben (MgSO4 · 6H2O) és ammónia-vegyületekben gazdag (16, 17), mely ásványok a Ceres belsejéből származnak.

Az Occator kráter közepén található, az úgynevezett “5. fényes folt”.
Kép: Wikipedia
A Cerealia Facula az Occator kráterben.
Kép: Wikipedia

A Dawn űrszonda egyik legizgalmasabb felfedezése az Ernutet-kráter régiójában talált szerves molekulák voltak. A bizonyítékok arra utalnak, hogy ez a szerves anyag is a Ceres mélyéből,  egy belső, folyékony vizet tartalmazó rétegből származhat (18, 19).

Források:

  1. Asteroid (1) Ceres – Summary, https://newton.spacedys.com/astdys/index.php?pc=1.1.0&n=1
  2. Schmadel, Lutz (2003). Dictionary of minor planet names (5th ed.). Germany: Springer. p. 15. ISBN 978-3-540-00238-3.
  3. Tholen, D. J. (1989). “Asteroid taxonomic classifications”. Asteroids II. Tucson: University of Arizona Press. pp. 1139–1150. ISBN 978-0-8165-1123-5.
  4. The surface composition of Ceres: Discovery of carbonates and iron-rich clays, http://irtfweb.ifa.hawaii.edu/~elv/icarus185.563.pdf
  5. Hoskin, Michael: Bodes’ Law and the Discovery of Ceres. Observatorio Astronomico di Palermo “Giuseppe S. Vaiana”
  6. Bode’s law, https://www.britannica.com/science/Bodes-law
  7. Chisholm, Hugh, ed. (1911). “Phaëthon” . Encyclopædia Britannica. 21 (11th ed.). Cambridge University Press. p. 342
  8. Wood, J.A. (1988). “Chondritic Meteorites and the Solar Nebula”. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 16: 53–72
  9. Systematics and Evaluation of Meteorite Classification https://www.lpi.usra.edu/books/MESSII/9014.pdf
  10. “Dawn at Ceres”, https://solarsystem.nasa.gov/system/downloadable_items/2733_dawn-ceres.pdf
  11. Legacy of NASA’s Dawn, Near the End of its Mission, https://www.jpl.nasa.gov/news/legacy-of-nasas-dawn-near-the-end-of-its-mission
  12. Modelling the internal structure of Ceres, https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2015/12/aa27083-15.pdf
  13. Dawn Journal: Ceres’ Intriguing Geology, https://www.planetary.org/articles/0630-dawn-journal-ceres-intriguing-geology
  14. Ahuna Mons, https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/15409
  15. Ceres takes life an ice volcano at a time, https://phys.org/news/2018-09-ceres-life-ice-volcano.html
  16. Dawn And Ceres: A Dwarf Planet Revealed, https://www.forbes.com/sites/kevinanderton/2016/03/26/dawn-and-ceres-a-dwarf-planet-revealed-infographic/?sh=40e671614c07
  17. New Clues to Ceres’ Bright Spots and Origins, https://www.jpl.nasa.gov/news/new-clues-to-ceres-bright-spots-and-origins
  18. Dawn Discovers Evidence for Organic Material on Ceres, http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6751
  19. The Origin of Organic Matter on Ceres, https://www.calacademy.org/explore-science/the-origin-of-organic-matter-on-ceres

Pántlikás planetológia

Azaz női elnevezésű objektumok

Szerző: Bardóczné Kocsis Erzsó

Sokszor mutattam már be őket, de most ne a tudós hölgyeket vegyük górcső alá! Tekintsünk fel a hatalmas égre, és nézzük meg, ott hogyan jelennek meg a „nők”! Nem konkrét személyeket fogunk találni az éjfekete mélységben, hanem érdekes és izgalmas objektumokat.  Jöjjön a női elnevezésű égi csodák sora, amiknek „pántlika lobog egyenlítőjükön”!


Vénusz

A Vénusz (NASA/Mariner 10)

Keringési ideje 224,7 földi nap, ám pont olyan lassan forog tengelye körül, hogy mindenkinek bőven van ideje megcsodálni tüzesen gömbölyű idomait. Annál is inkább jogos ez a kecses lassúság, hiszen „nomen est omen”, mivel nevét a szépség római istennőjéről kapta. A Hold után a legfényesebb objektum az éjszakai égbolton, legnagyobb látszó fényessége -4,6 magnitúdó. Igen, ezért Ő az az első és utolsó „csillag”, amit szabad szemmel megpillanthatunk! Földünk testvérbolygójának is hívják: hasonló mérete, gravitációs ereje és tömege okán – csak esetében egy finom kőzet-asszonyságról beszélhetünk. Arcpirító +460 fokos felszíni hőmérsékletű égitest. A Naprendszerben itt a legerősebb az üvegházhatás is.

55 évvel ezelőtt hordozórakétáján az űrbe emelkedett Venyera-3 Vénusz-szonda . Az automata bolygóközi állomás lett az első eszköz, amely egy másik bolygó felszínére jutott, de az intenzív napsugárzás miatt a fedélzeti elektronika meghibásodott, így az űrszonda nem tudott adatokat szolgáltatni. Mégis, a Venyera-3 segített detektálni a Vénusz térségében a mágneses mezőt, a kozmikus sugárzást, a napplazmát, a mikrometeoritokat, a rádiósugárzást és még sok más mérési adatot szolgáltatott, így gömbölyű menyecskénket kicsit jobban megismerhettük. Most, hogy harcias vörös kollégáját újra szem elé került, nem lenne jó újra egy alapos „pántlikalebegtetés” a cikázó égbolt felett?

Az egyik Venyera-szonda a Vénusz felszínén (Pixabay/Reimund Bertrams)


Törpebolygók

Jöjjenek sorra a kisebb barátnők, a törpebolygók! Ők lesznek azok, akik szintén a Nap körül keringenek, mint a Föld-ikernővér. Elegendően nagy tömegűek ahhoz, hogy megközelítőleg gömb alakúak legyenek – így lesz néhány újabb kerekded menyecskénk! A pályáját övező térséget, a bolygókkal ellentétben, nem söpörik tisztára az apróbb égitestektől.

Eris

2003-ban fedezte fel M. E. Brown, C.A. Trujillo és D. Rabinowitz. Az egyik legnagyobb dilemma indult el ezzel, hiszen tizedik bolygóról beszéljünk vagy…? „Leánykori névnek” az UB313-at kapta, ám felfedező csoportja csak Xenának becézte. Végleges elnevezését az ókori görög ellentétek és viszályok istennője után nyerte. És itt is beköszön a régi fent említett latin mondás, hiszen a „megszületésével” mai napig tartó vitát indított el a Pluto bolygó illetve nem bolygó státuszáról. Eris, az apró, azaz 1163 kilométer sugarú pukkancs a Neptunusz pályáján túl található. A napfénynek több mint kilenc óra kell, hogy a felszínéig eljusson. Feltételezhető, hogy nagyrészt kőzetanyagokból áll. A metánjég jelenléte azt jelzi, hogy a felszíne nagyon hasonló a Plutohoz és a Neptunusz legnagyobb holdjához, a Tritonhoz. 2004-ben fedezték fel a holdját. Dysnomia nevét Erisz istennő leányáról kapta, aki a törvénysértés és a törvénytelenség istennője volt.


Ceres

A Ceres (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Giuseppe Piazzi fedezte fel 1801-ben, részben Zách Ferenc Xavér hozzájárulásával. Nevét a növények ültetése, az aratás és az anyai szeretet istennője után kapta. 950 km-es átmérőjével messze a legnagyobb és legnehezebb test a belső kisbolygóövben.

A Ceres Ernutet nevű krátere (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

A NASA 2007-ben indította felderítésére a Dawn űrszondát, aminek VIR nevű műszere infravörös fényben képes volt nagy területen szerves anyagot kimutatni a felszínén, például az Ernutet-kráter belsejében.


Haumea

2004-ben a Michael Brown által vezetett kutatócsoport fedezte fel. Viszont a 2005-ös spanyolországi J. L. Ortiz vezette csoport párhuzamos felfedezéséről még folynak a viták. Kicsikénket a gyermekszülés hawaii istennőjéről nevezték el.

2017-ben a magyarországi méréseket egymáshoz illesztve kirajzolódott egy mindössze 70 km széles gyűrű alakja., így már nemcsak a hatalmas Szaturnusz és a kéklő jégóriások büszkélkedhetnek eme dísszel, hanem sokkal kisebb húguk is büszkén billeghet immár az univerzum pompás csillag-tükre előtt. Két holdja van: Hi’iaka és Namaka. Haumea az egyetlen (eddig) ismert égitest, a Neptunuszon túl, aminek saját kisbolygócsaládja van, így kiérdemelheti a „világűr apró tyúkanyója” címet.


Kisbolygók

Végül sorakozzanak a legkisebb, legkevésbé csinos égitestek! Ők a bolygókkal és törpebolygókkal ellentétben már szabálytalan alakúak. Kisbolygó tehát az az égitest, ami bár a Nap körül kering, igen kis tömege miatt nincs elég gravitációs ereje ahhoz, hogy megközelítőleg gömb alakú lehessen, továbbá nem söpörte tisztára a pályáját övező térséget. Jelenleg 546 846 kisbolygót tartunk nyilván a Naprendszerünkben.


Ida

Az Ida és Dactyl nevű holdja (NASA/JPL)

Johann Palisa osztrák csillagász fedezte fel 1884-ben. Moriz von Kuffner bécsi sörfőző és amatőrcsillagász nevezte el egy nimfa után, akit bátyjával, Adrasteával együtt bíztak meg a csecsemő Zeusz gondozásával. A Mars és a Jupiter közötti főövben található, egyike a Koronis aszteroidák családjának. A Koronis család, más néven Lacrimosa család egyik tagja. Úgy gondolják, hogy legalább két milliárd évvel ezelőtt keletkeztek. Felszínét kráterek és vastag regolitréteg (porított kőzet) borítja. A Galileo űrszonda 1993-ban közelítette meg 2400 km-re. A Dactyl 1.6×1.4×1.2 km-es, tojás alakú holdacskája (Krétán az Ida-hegy a legendás ókori fémmunkások, Dactylek versenyének helyszíne, róluk kapta a nevét). 1994. -ben fedezte fel Ann Harch.

A Koronis család tagjai (NASA)


Miranda

A Miranda (NASA/Voyager 2)

Az Uránusz holdja, amelyet Gerard P. Kuiper fedezett fel 1948.-ban. William Shakespeare “A vihar” című darabjából Prospero lányáról kapta a nevét. Körülbelül 500 km átmérőjű, csak heted akkora, mint a Föld holdja. Egyrészt enyhén kráterezett gerincekkel és völgyekkel tarkított területek találhatóak a felszínén. Ezeket éles határok választják el a nagyobb kráterszámú, feltehetően asztroblémekkel borított régióktól. Kráterei neve: Alonso, Ferdinand, Francisco, Gonzalo, Prospero, Stefano, Trinculo.

Az Alonso Crater (NASA/Voyager 2)

Három felszíni pozitív forma, ún. “korona” (Arden, Elsinore, Inverness) található a Mirandán, amik egyedülállóak Naprendszerünkben. Egyik teória szerint ezek nagy sziklás vagy fémes meteoritbecsapások helyszínei, amelyek részben megolvasztották a jeges felszínt, és ennek következtében a latyakos víz felemelkedett a felszínre, és megdermedt.

Az Iverness Corona (NASA/Voyager 2)

Nagyjából azonos mennyiségű vízjégből és szilikátkőzetből áll. Pályahajlása a nagyobb Uránusz-holdakéhoz képest jelentős.

A program plakátja a Kutatók Éjszakáján

A 2020-as Kutatók éjszakáján elhangzott libegő-lobogó pántlikás objektumokról szóló prezentáció itt nézhető vissza:


Források: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]

A Ceres „220 éves”

Szerző: Csaba György Gábor

Előzmények

Évezredek óta folyik a világ szerkezetének, mozgásainak kutatása. Ezalatt sokat változott már a „világ” fogalma is. Kezdetben talán csak magát a Földet jelentette, majd az égitesteket is beleértették. A kutatás hajtóereje nem puszta kíváncsiság volt, hanem gyakorlati szempontok is. Egyrészt szükség volt naptárra az időbeli tájékozódáshoz a mezőgazdaságban (és a közigazgatásban), de a naptárkészítés még ma sem könnyű feladat. Viszont felismerték, hogy a Nap járása irányítja a napszakok és az évszakok váltakozását, s az égi mozgások szabályosságait figyelve az ég mintegy naptárként használható. Hasonlóképpen segítik az égitestek a térbeli irányok kijelölését is, ami szintén szükséges és hasznos dolog. Másrészt az égitesteket istenként tisztelték, járásukban a földi események előjeleit keresték, ezért megfigyeléseiket gondosan följegyezték – évezredekkel később élt csillagász utódaik nagy örömére. Már időszámításunk kezdete előtt több ezer évvel Fölfedezték a szabad szemmel látható bolygókat is.

Az egyiptomiak, bár az egész világot meglehetősen kicsinynek gondolták, már tudták, hogy a Hold van legközelebb a Földhöz, és helyesen állapították meg a bolygók, valamint a Nap távolságának sorrendjét. Talán a Föld gömb alakját is ismerték.

A görög Eratoszthenész (kb. i. e. 190-125) meglehetősen jó közelítéssel meghatározta Földünk nagyságát; később Hipparkhosz (kb. i. e. 190-125) a holdfogyatkozások megfigyelése alapján geometriai úton sikeresen meghatározta a Hold méretét és a Földtől mért távolságát. A többi égitest távolságára azonban csak igen pontatlan becslések léteztek; Arisztarkhosz (kb. i. e. 310-230) úgy mérte, hogy a Nap mintegy 19-szer van messzebb, mint a Hold – valójában kb. 400-szor -, de kortársai még ezt az erősen alulbecsült értéket is túl nagynak vélték.

Hosszú idő telt el, míg a csillagászok, fejlettebb eszközök birtokában, jobb adatokat kaptak. Kialakult a Naprendszer pontosabb képe; nyilvánvalóvá vált az is, hogy a csillagok igen messze vannak: ahogy Kopernikusz (1473-1543) fogalmazta, annyira, hogy távolságukhoz képest a Föld-Nap távolság elhanyagolható.

Johannes Kepler (1571 – 1630)

Kepler (1571 – 1630) nagyon alaposan vizsgálta a bolygók mozgását, sőt arra is kíváncsi volt, miért épp olyanok e mozgások, amilyenek. A választ még nem tudta megadni, bár igen közel jutott hozzá; ez csak Newtonnak (1643-1727) sikerült. Kepler a „Mysterium cosmographicum” című, 1596-ban megjelent művében azt a furcsa gondolatot fejtette ki, hogy a Naprendszer szerkezetét az öt szabályos test magyarázza. Egy nagy gömbbe, mely a Szaturnusz pályáját ábrázolja, szerkesszünk kockát, abba ismét azt belülről érintő gömböt a Jupiternek. Ebbe tetraédert, amibe a Mars pályát tartalmazó gömb illik, abba dodekaédert, benne a Föld pályájával. Abban ikozaéder, benne a Vénusz gömbje; végül oktaéder és a Merkúr. Mivel csak öt szabályos test létezik, Kepler úgy gondolta, ezzel nemcsak a bolygópályák méreteit, illetve arányait magyarázta meg jól, hanem azt is, miért épp hat bolygó van. Merthogy persze még nem ismerte a Naprendszer többi tagját.

A Kepler által tervezett Naprendszer-modell

De nem ragaszkodott túl következetesen ehhez a – később maga által is elismerten rossz és erőszakolt – modellhez. Észrevette ugyanis bolygórendszerünk bizonyos aránytalanságát: a Mars és a Jupiter közt túl nagy a távolság! A Naprendszer Kepler szemében „nem volt szép” – korrekcióra szorult. Ezért feltételezte, hogy van ott még egy ismeretlen bolygó; ahogy ő fogalmazta: „Inter Iovem et Martem interposui planetam”. Vagyis mégsem csak hat nagybolygó létezhet…? Talán itt jelent meg először a Mars és a Jupiter közt keringő égitest(ek) létezésének gyanúja.

A Harmonices mundi címlapja

További munkája során kimutatott rengeteg valóságos összefüggést a bolygópályák és keringési idők között. Ezek egy újabb kötetet töltenek meg, a Harmonices Mundi-t (1619). Később Newton lelte meg e könyv képlet-rengetegében azt a szabályt, amit ma Kepler III. torvényeként ismerünk, és amit Newton le is vezetett mechanikája és a gravitációs törvény alapján. De ez már másik történet.


A Titius-Bode szabály és az „égi rendőrség”

Volt-e valaki a következő 100-150 évben, aki Kepler ötletére felfigyelt volna, nem tudjuk. De később egy porosz tudósnak, bizonyos Titius (1729-1796) professzornak mégis föltűnt a dolog. (Tudósunk eredeti neve Johann Daniel Tietz volt, amit a kor szokása szerint Titiusra latinítva használt. Nemcsak humanista divatból; inkább azért, mert mint a legtöbb német név, a Tietz is a tudományok nyelvén, latinul nemigen lenne ragozható.) A tudós 1761-től Wittenbergben a matematika és a fizika professzora volt; ő építette városában az első villámhárítót. (Ezt 1752-ben találta föl B. Franklin, tehát professzorunk meglehetősen „naprakészen” követte a tudomány haladását.) Egyetemi munkája mellett Titius segítette az első rendszeresen megjelenő wittenbergi újság szerkesztését és kiadását is, melynek megjelent 11 évfolyama ma szinte kincsesbánya a kutatók számára. Angol, francia és latin nyelvből fordításokat készített, amivel némi hírnevet is szerzett.

1766-ban egy fordításába (Charles Bonnet Contemplation de la Nature című könyvébe) belevette néhány saját ötletét is. Ezek egyike az volt, hogy a bolygók Naptól mért közepes távolságai nem véletlenszerűen következnek egymásra, hanem – ahogy Kepler is sejtette – meghatározott matematikai törvényszerűség szerint.

Tekintsük azt a sorozatot, amely 0-val kezdődik, következő eleme 3, majd a többi mind az előző elem kétszerese! Így a 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96 stb. sorozathoz jutunk. Adjunk mindegyikhez 4-et, és az eredményt osszuk 10-zel! Képlettel fölírva:

a = 0,4 + 0,3 · 2n, ahol n = -∞, 0, 1, 2…

Így az a = 0.4, 0.7, 1, 1.6, 2.8, 5.2, 10 stb. számsort kapjuk, vagyis nagyjából a bolygók naptávolságát, ha a Föld-Nap távolságot vesszük egységnek. (A Föld-Nap távolság, azaz 150 millió km egy távolság – mértékegység, neve „csillagászati egység”.) A Merkúr valóban 0.4 CsE-re, a Vénusz 0.72 CsE-re, a Föld 1 CsE-re, a Mars 1.52 CsE-re, a Jupiter 5.2 CsE-re, és a Szaturnusz, az akkor ismert legkülső bolygó 9.54 CsE-re van a Naptól. De mint látható, a Titius-számok közül a 2.8-hoz nem tartozik planéta.

Johann Elert Bode (1747-1826) német csillagász 1772-ben elolvasta Titius fordítását, megtalálta benne a sorozatot, a szabályosság megtetszett neki és újra közölte, azzal a megjegyzéssel, hogy — amint maga Titius is vélte — talán a 2.8 CsE-nél is van bolygó, amelyet még nem ismerünk.

1781-ben William Herschel (1738-1822) fölfedezte az Uránuszt, amelynek naptávolsága 19.2 CsE. Ez a Titius-Bode szabály alapján 19.6 CsE volna, ami elég jó egyezés, így az új bolygó megerősíteni látszott a szabályt.

A Zách Xavér Ferenc (Franz Xaver von Zach; teljes nevén Zách Xavér Ferenc János) pesti szülőházán elhelyezett emléktábla a Városház utca és a Gerlóczy utca sarkán

A magyar Zách Xavér Ferenc báró (1754-1832), aki szabadkőműves is volt, egész életében a külföldet járta, és igen népszerű volt tudományos és előkelő körökben (jól ismerte többek között Herschelt; a Royal Society is tagjai sorába iktatta), II. Ernő szász-gothai herceg udvarában felvetette egy új, korszerű csillagvizsgáló létesítésének tervét. Az obszervatórium 1789-re el is készült a Seeberg tetején. Zách indította meg az első tudományos folyóiratokat (az 1797-től 1799-ig havonta megjelent „Allgemeine Geographischen Ephemeriden”-t, és a szintén havonta, 1800 és 1814 közt megjelenő „Monatliche Correspondenz”-et, mely az első csillagászati szaklap volt a világon). Ő szervezte az első nemzetközi tudományos konferenciát a seebergi csillagdában 1798-ban; ő volt az első, akinek eszébe jutott, hogy bizonyos tudományos munkákat célszerű lenne több kutató közös munkájával elvégezni.

Ötletének egy konkrét megvalósítása végett hívott össze hat csillagászt a lilienthali magáncsillagdába, melynek tulajdonosa és igazgatója Johann Hieronymus Schröter (1745-1816) volt. A többi meghívott Heinrich Wilhelm Olbers (1758-1840), Karl Ludwig Harding 1765-1834), Johann Gildemeister (1753-1837) és Ferdinand Adolf von Ende (1760-1817) volt. Zách azt javasolta nekik, hogy kezdjenek közösen kutatni a feltételezett ismeretlen bolygó után. Elnevezték magukat „égi rendőrség”-nek, és nekiláttak a kutatás megtervezésének. Tudták, hogy szinte reménytelen mennyiségű munkát kell elvégezniük, ráadásul csillagászati fényképezés még nem létezvén, mindezt szabad szemmel. Felosztották az Állatövet 24 zónára, és egyet-egyet kisorsoltak egymás közt. Úgy gondolták, a többinek az észlelésére levélben más csillagászokat kérnek föl. Ez meg is történt. Maguk is – már amelyikük – megkezdték a munkát.

Siker!

A sikert mégsem ők érték el.

Giuseppe Piazzi (1746 – 1826) olasz theatinus szerzetes (és szintén szabadkőműves!) csillagász, a palermói csillagvizsgáló alapítója és igazgatója ekkoriban azzal foglalkozott, hogy új és kitűnő műszereivel egy nagy csillagkatalógus adatait ellenőrizze. Természetesen ez is nagy munka; megfeszített figyelmet és komoly fáradságot igényelt, bár sokat könnyített rajta a tiszta itáliai égbolt és a jó műszerek.

Giuseppe Piazzi (1746 –1826)

Segítette észleléseit Niccolò Cacciatore (magyarul „Vadász Miklós”, latinosan Nicolaus Venator) nevű lelkes asszisztense is, akit csupán egy érdekesség kedvéért említünk itt. Ő ugyanis szerette volna nevét megörökíteni, és erre meglehetősen ötletes módot talált. Kiválasztott egy nem túl fényes, de jellegzetes, könnyen megtalálható csillagképet a nyári égbolton, a Delfint (Delphinus). Saját nevét megfordította (Nicolaus – Sualocin, Venator – Rotanev), és a Delphinus két legfényesebb csillagát e nevekkel látta el: az α Del lett a Sualocin, a β Del a Rotanev. Ma is így nevezik őket, de az ismeretterjesztő munkákban, ahol a csillagnevek jelentését, illetve eredetét közlik, rendszerint az áll: nevük „ismeretlen eredetű”, illetve „ismeretlen jelentésű”.

Piazzi megfigyelési adatai a Ceresről a Monatliche Correspondenz 1801 szeptemberi számában

Piazzi, aki nem tudott az „égi rendőrség”-ről, asszisztensével 1801. január 1.-jének estéjén is az említett katalógus ellenőrzésével foglalatoskodott. A Bika (Taurus) csillagkép egy részletét vizsgálva észrevett egy halvány fénypontot a távcső látómezejében, mely nem szerepelt a katalógusban. A következő éjszakákon is megkereste, és megállapította, hogy elmozdul a csillagok hátterén: estéről estére mintegy 4 ívperccel észak-nyugatabbra kerül. Követte, míg lehetett, összesen 41 éjszakán. Ezután részint műszere szerkezeti sajátosságai miatt, részint betegsége, részint pedig a kedvezőtlen időjárás következtében észlelés-sorozata megszakadt. Egyelőre nem is tudta folytatni, mert az égitest már túl korán nyugodott, s megfigyelése lehetetlenné vált az alkonyi fényben.

Piazzi megírta felfedezését a párizsi obszervatórium igazgatójának, majd további néhány éjszakai munka után más csillagászoknak – többek között Bode-nak – is azzal, hogy üstököst talált. De titokban sejtette, hogy objektuma mégsem üstökös, mert nem mutatta az üstökösök szokásos tulajdonságait: nem volt csóvája, sem kómája, és mozgásának jellege is más volt, mint az üstökösöké általában.

Áprilisban Zách is tudomást szerzett a felfedezésről, és akárcsak Bode, mindjárt megsejtette, hogy a keresett bolygóról van szó. Piazzi a Ceres nevet javasolta neki.

A bolygócska azonban egyelőre elveszett. Hónapok múlva előbújt ugyan a hajnali égen, de addigra természetesen továbbhaladt a pályáján, s nem lehetett tudni, merre keressék. Helyét Olbers is, Zách is sikertelenül próbálta kiszámítani. Ekkor egy fiatal német matematikus, (a később a világ talán legnagyobb matematikusává lett) Karl Friedrich Gauss (1777-1855) vette kezébe a dolgot. Kidolgozott egy módszert a bolygók pályaszámítására, mellyel bármely bolygó pályaelemei meghatározhatók, ha róla legalább három különböző időpontban mért pozíció-adatok állnak rendelkezésre. Természetesen minél több és időben minél távolabbi adatunk van, annál pontosabb eredményeket kapunk. A rendelkezésre álló adatok alapján Gauss kiszámolta az égitest várható helyét, s ott Zách és Olbers újra meg is találta azt. Közepes naptávolsága 2,77 CsE-nek adódott, tehát lényegében megfelelt a Titius-Bode szabálynak.

E „szabályról” különben még ma is sok vita folyik. Egyesek véletlennek tartják, hiszen a Neptunusz naptávolságát már hibásan adja meg (30 CsE helyett 38,8 CsE). De nem lehetetlen, hogy a nagybolygók kölcsönös gravitációs hatása hosszabb idő alatt bármely bolygórendszerben létrehoz valami hasonló – esetleg más képlettel kifejezhető – összefüggést. Például Naprendszerünk óriásbolygóinak holdrendszerében is kimutathatók efféle, de konkrét alakjukban a Titius-Bode szabálytól teljesen eltérő szabályszerűségek.

Az „égi rendőrség” tehát elégedett lehetett: meglett a renitens égitest. Csakhogy a Ceres túl halvány, vagyis túl kicsi. Remélni lehetett, hogy a Ceres felfedezése még nem a végleges eredmény. Csakugyan, Olbers 1802-ben talált egy másik, hasonló pályájú és méretű bolygócskát, melyet Pallas-nak keresztelt el. Harding 1804-ben Lilienthalban meglelte a harmadik apróságot, amely a Juno nevet kapta; 1807-ben pedig Olbers a Vestát találta meg. További felfedezés egyelőre nem volt; úgy látszott, a feladatot megoldották.

A Ceres a 2007. szeptember 27-én indított Dawn űrszonda felvételén (kb. 46.000 km távolságból). Az Occator nevű becsapódási kráterben látható fényes foltok anyaga valószínűleg a törpebolygó mélyéről felszivárgó és a felszínen elpárolgó vízből kikristályosodott só

Mint tudjuk azonban, a történet korántsem ért véget. 1845-ben egy szorgalmas amatőrcsillagász, Karl Ludwig Hencke (1793-1866) felfedezte az 5. kisbolygót, az Astreá-t. Azóta egyre újabb kisbolygókat találnak, immár több százezerre rúg a számuk. (A Ceres-t ma már nem kisbolygónak, hanem törpebolygónak nevezzük.) Sok kisbolygót űrszondák látogattak meg, közeli felvételeket készítettek róluk, sőt anyagmintákat hoztak róluk. Egyre több érdekességet tudunk meg Naprendszerünk e különös parányairól. Az „égi rendőrség” munkája ma is folytatódik…


Az MTA oldalán megjelent cikk másodközlése.

Felszínformák elnevezései bolygókon és holdakon

Sinus Iridum, Mare Imbrium, Hellas Planitia, Olympus Mons, Valles Marineris… megannyi idegen név, idegen égitesteken, de mit takarnak az egyes felszínalaktani formák elnevezései? Mi a Sinus? Mi a Valles? E cikkben felsoroljuk Naprendszerünk szilárd felszínű égitestjeinek legfőbb felszínformáit. Az alábbi felsorolás eredetijét a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) egyik kiadványa (Transactions No. XVI-XVIIB) jelentette meg, melyet aztán a Föld és Ég c. folyóirat 1981 decemberi száma, később Hédervári Péter: Ismeretlen (?) Naprendszerünk c. 1986-os műve is átvett. E gyűjteményt továbbá kiegészítettük azon főbb felszínforma-típusokkal is, melyek a forrásban még nem szerepelnek, emellett aktualizáltuk is a felsorolást.

Az adott képződménytípust először egyes (majd többes) számú nevén olvashatjuk, mely után a magyar elnevezést (egyes esetekben az adott felszínformák nem rendelkeznek állandó magyar névvel, ezeket kérdőjellel láttuk el) és egy rövid felszínalaktani leírást is találunk.

Arcus (Arcus) – ív
– ívelt alakzat a Titanon

Astrum (Astra) – asztrum
– sugaras mintázatú terület a Vénuszon

Catena (Catenae) – kráterlánc
– kisebb, általában közel azonos méretű kráterek láncolatszerű sora

Az Enki Catena a Ganymedes felszínén
Fotó: NASA/JPL/Galileo. Forrás: Wikipedia

Cavus (Cavi) – üreg
– általában csoportosan előforduló, szabálytalan alakú, meredek falú mélyedések (katlanok)

Chaos (Chaosi) – káosz
– szabálytalan domborzatú, erősen lepusztult kiemelkedések zónája

Chasma (Chasmata) – kanyon
– hosszan kiterjedő, meredek falú, mély völgy

Collis (Colles) – domb
– kisméretű hegy vagy domb

Corona (Coronae) – korona
– kör vagy ellipszis formájú alakzat a Vénuszon, mely részben vagy teljesen koncentrikus formákból áll: általában egy perem és egy ezt körülvevő, árokszerű mélyedésből áll

Crater (Crateris) – kráter
– kifejezetten kör alakú, vulkáni vagy becsapódási eredetű mélyedés

A Herschel-kráter a Szaturnusz Mimas nevű holdján
Fotó: NASA/Cassini. Forrás: Wikipedia

Dorsum (Dorsi) – gerinc
– hosszan elnyúló, szabálytalan alakú, egyenes vagy görbült vonalú kiemelkedés

Facula (Faculae) – fáklya?
– világos folt

Farrum (Farra) – farrum?
– palacsintaszerű vulkanikus képződmények a Vénuszon

A Carmenta Farra palacsinta-szerű formái a Vénuszon
Fotó: NASA/JPL/Magellan. Forrás: Wikipedia

Flexus (Flexus) – hát
– nagyon alacsony, enyhén ívelt, hullámos mintázatú gerinc (a latin szó hajlatot jelent)

Fluctus (Fluctus) – lávafolyás?
– több száz kilométer hosszú lávafolyások, melyeknél a láva a forrástól tartósan egy irányba folyt

Flumen (Flumina) – csatorna?
– csatorna a Titan-on, mely folyadékot szállíthat

Fossa (Fossae) – árok
– hosszú, keskeny, sekély mélyedés(ek), lehetnek egyenesek vagy görbültek

Insula (Insulae) – sziget
– sziget vagy szigetcsoport, melyet folyékony anyagú terület (tenger vagy tó) vesz körül részben vagy teljesen

Labes (Labes) – csuszamlás?
– nyelv-formájú (föld)csuszamlás

Labyrinthus (Labyrinthi) – labirintus
– egymást keresztező, keskeny mélyedések, völgyek rendszere (pl. kereszttöréses rendszer)

A Labyrinthus Noctis, a Mars legnagyobb labirintusa
Fotó: NASA/Viking 1. Forrás: Wikipedia

Lacuna (Lacunae) – tómeder?
– szabálytalan formájú mélyedések a Titanon, melyek megjelenésüket tekintve kiszáradt tómedrek lehetnek

Lacus (Lacus) –
– kisebb méretű, szabálytalan körvonalú, sötét felszínű sík terület a Holdon, Merkúron, Marson (valamint pl. a Titanon – a szerk.)

Lenticula (Lenticulae) – lencse?
– kis méretű, sötét foltok az Europa felszínén

Linea (Lineae) – vonal
– sötét vagy fényes, keskeny, hosszan elnyúló képződmény, amely mind egyenes, mind görbült vonalú lehet

Macula (Maculae) – folt
– sötét, esetleg szabálytalan alakú képződmény

A Mordor Macula, a Charon sötét foltjának nem hivatalos elnevezése
Fotó: NASA/New Horizons. Forrás: Wikipedia

Mare (Maria) – tenger
– kerekded körvonalú, nagy kiterjedésű, sötét felszínű, sík terület (megjegyzés: néha azonban elnyúlt alakú, pl. a Mare Frigoris – H.P.)

Mensa (Mensae) – táblahegy
– lapos, sík tetejű és meredek, éles peremmel, körülhatárolt kiemelkedés (a latin szó “asztal”-t jelent)

Mons (Montis) – hegy
– a környezetéből határozott talapzattal kiemelkedő, viszonylag kis területű, minden oldalán lejtővel határolt, zárt térszíni kiemelkedés. Hegység: viszonylag nagyt területű, zárt, de völgyekkel és medencékkel jól tagolt, környezete fölé magasodó földrajzi egység. (Megjegyzés: az eredeti szövegben a meghatározások hiányoztak: az itt közölteket a Természettudományi Lexikon-ból vettük át – H.P.)

A marsi Olympus Mons, Naprendszerünk legmagasabb vulkánja
Fotó: NASA/Viking. Forrás: Wikipedia

Oceanus (Oceani) – óceán
– a Hold óriási kiterjedésű, sötét felszínű sík területe (csak az Oceanus Procellarum, azaz a Viharok Óceánja viseli ezt az elnevezést)

Palus (Paludius) – mocsár
– a Hold kisebb kiterjedésű, szabálytalan körvonalú, sötét mare- és fényesebb “szárazföldi” anyagot egyaránt tartalmazó területe(i)

Patera (Paterae) – sekély kráter
– szabálytalan vagy összetett szerkezetű, hullámos falú-peremű, sekély kráter (a latin szó eredetileg áldozati lapos “csészé”-t jelent)

Planitia (Planitiae) – alföld, medence
– sima felszínű, alacsonyan fekvő terület (medence, mélyföld)

Planum (Plani) – fennsík
– magasan fekvő, sima felületű terület, plató

Plume (Plumes) – jégvulkán?
– a vulkánok azon típusa a főként jégből álló törpebolygókon és holdakon, melyek olvadt kőzet helyett vizet, ammóniát vagy metánt lövellnek ki

Promontorium (Promontorii) – előhegység, hegyfok
– világosabb anyagú kiemelkedés a Holdon, amelyet sötétebb anyagú mare-területek vesznek körül (“félsziget“)

Regio (Regiones) – terület
– olyan nagyméretű vidék, amelyet fényvisszaverő képességének vagy színének elütő volta egyértelműen elhatárol a környezetétől

Reticulum (Reticula) – háló?
– háló(zat)szerű mintázatok a Vénuszon

Rima (Rimae) – hasadék
– keskeny, hosszú bemélyedés, repedés vagy lávacsatorna

Rupes (Rupis) – szakadék
– egyenes vonalú, meredek falú, lépcsőszerű leszakadás

A 20 kilométer magas Verona Rupes, a Naprendszer legnagyobb
ismert sziklafala az Uránusz Miranda nevű holdján
Fotó. NASA/JPL/Voyager 2. Forrás: Wikipedia

Saxum (Saxa) – szikla
– nagyobb méretű, határozottan elkülönülő sziklák az aszteroidákon

A (101955) Bennu aszteroida, felszínén több, jól elkülönülő sziklával (saxummal)
Fotó: NASA/OSIRIS-REx. Forrás: Wikipedia

Scopulus (Scopuli) – partfal
– olyan meredek falú leszakadás, amelynek peremvonala nagyon kanyargós vagy félszigetszerű

Serpens (Serpentes) – hullám
– elnyúlt, hosszában hol bemélyedő, hol kidomborodó, szinuszgörbe-szerűen hullámzó képződmény

Sinus (Sinus) – öböl
– a Hold mare-területeihez kapcsolódó, kisebb, sötét felszínű terület, amely beékelődik a mare-t határoló fényesebb, “szárazföldi” vidékbe (Megjegyzés: az öblök olyan kráterek, amelyeknek a medence felőli sáncfala hiányzik, valószínűleg azért, mert a medencéket elöntő bazaltos láva beolvasztotta és megsemmisítette azt – H.P.)

A Sinus Iridum a Hold felszínén. Kétoldalt egy-egy, félszigetként
beékelődő Promontorium, valamint a Mare Imbrium
Fotó: NASA/LRO. Forrás: Wikipedia

Solitudo (Solitudinis) – solitudo
– a Merkúr klasszikus, sötét árnyalatú (kis albedójú) képződményei, a szó eredeti jelentése: “hiány“, “magány” (ezt az elnevezést már nem használjuk – a szerk.)

Sulcus (Sulci) – barázda
– hosszan elnyúló, csaknem párhuzamos barázdák, kiemelkedések és mélyedések rendszere

Terra (Terrae) – föld, szárazföld
– hullámzó vagy durva felszínű, magasan elhelyezkedő, igen nagy kiterjedésű terület, hegyvidék (földi értelemben: szárazföld, kontinens)

Tessera (Tesserae) – mozaik
– csempeszerű, poligonális mintázatú felszín a Vénuszon

Tholus (Tholi) – domb
– különálló, kúp alakú domb vagy kisebb hegy (a latin eredeti kupolát jelent)

Unda (Undae) – dűne
– általában elnyúlt formájú domb, melynek anyaga elsősorban homok, ritkábban kavics vagy jég

Vallis (Valles) – völgy
– kanyargó, hosszan elnyúló mélyedés, esetleg elágazásokkal

A Valles Marineris, a Mars és a Naprendszer legnagyobb kanyonrendszere
Fotó: NASA/JPL/Viking 1. Forrás: Wikipedia

Vastitas (Vastitatis) – síkság
– a bolygó igen nagy részére kiterjedő lapos, sík vidék



Források:

Hédervári Péter: Ismeretlen (?) Naprendszerünk, 1986

Hargitai Henrik, Kozma Judit, Kereszturi Ákos, Bérczi Szaniszló, Dutkó András, Illés Erzsébet, Karátson Dávid, Sik András: Javaslat a planetológiai nevezéktan magyar rendszerére

Gazetteer of Planetary Nomenclature

Encyclopaedia of Planetary Landforms, 2014

Új törpebolygó a Naprendszerben

Eggyel nőhet a törpebolygók száma Naprendszerünkben, az ESO csillagászai a VLT (Very Large Telescope Nagyon Nagy távcső) nevű távcsővel és a rá szerelt SPHERE nevű műszerrel a Hygeia kisbolygót vizsgálva arra a következtetésre jutottak, hogy a kb. 450 kilométer átmérőjű égitest megfelelhet azoknak a kritériumoknak, melyek egy égitestet törpebolygóvá tesznek. Ezek a következők:

  • az égitest a Nap körül kering
  • megközelítőleg gömb alakú
  • nem söpörte tisztára a pályáját övező térséget
A Hygeia. Kép: ESO/P. Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

A Mars és a Jupiter pályája közti kisbolygó-övezetben keringő Hygeia még nem “kanonizált” törpebolygó, azaz a törpebolygók katalógusába vételéig még eltelhet némi idő; ennek ellenére, a felvételeknek köszönhetően, egy új törpebolygót köszönthetünk a Naprendszerben.

Forrás: ESO