Hogyan észlelhetik ballonok egy nap a rengéseket a Vénuszon?

– A sikeres földi teszt egy újabb lépés más bolygók geológiájának tanulmányozása felé

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

A léggömb a Csendes-óceán felett lebegett, amikor az első hanghullámok becsaptak. A nagy, átlátszó ballon alatt lógó apró eszköz 11 másodpercig rögzítette a légnyomás hirtelen, szaggatott ingadozásait: egy földrengés visszhangját több mint 2800 kilométerre. Ez a tudományos műszer egyike volt annak a négynek, amely 2021. december 14-én magasan lebegett a Maláj-szigetcsoport felett. Azon a napon ez a kvartett lett az első olyan eszközhálózat, amely a levegőből figyelt meg földrengést.

Ez a felfedezés segíthet a tudósoknak nyomon követni a földrengéseket a Föld távoli területein, de egy nap lehetőséget nyit arra is, hogy speciálisan felszerelt léggömböket küldjenek más világok geológiájának tanulmányozására, beleértve a legközelebbi bolygószomszédunkat. „A Vénusz a Föld testvérbolygója, de ő a gonosz ikertestvér” – mondja David Mimoun, a francia Toulouse-i Egyetem bolygókutatója. „Nem tudjuk, miért különbözik annyira a két bolygó. Ezért van szükségünk a mérésekre.”

Az ötlet, hogy léggömbökkel tanulmányozzák a Föld távoli morajlását, a hidegháborúban gyökerezik. Az 1940-es években az amerikai hadsereg szigorúan titkos projektet indított a szovjet nukleáris fegyverek tesztelésének kémkedésére magaslégkörben lebegő léggömbökhöz erősített mikrofonok segítségével. Amikor a talaj megremeg, alacsony frekvenciájú hanghullámokat bocsát ki, amelyek nagy távolságokat képesek megtenni a légkörben. A katonaság azt tervezte, hogy a mikrofonok segítségével érzékeli a nukleáris robbanás következtében remegő föld hangját. De a projektet végül túl drágának ítélték és elvetették, főként miután az egyik léggömb lezuhant Új-Mexikóban, elindítva a roswelli összeesküvés-elméleteket.

A léggömbtudomány ezt követően évtizedekig többnyire a meteorológia kezében maradt. Aztán a 2000-es évek elején Mimoun és kollégái kísérletezni kezdtek a léggömbök űrkutatásban való használatára, kifejezetten a földönkívüli rengések tanulmányozására. A rengések elemzése az egyik fő módja annak, hogy a tudósok megismerjék a bolygó belsejét. A vékony légkörű világokon, például a Marson vagy a Holdon ez általában azt jelenti, hogy egy leszállóegységet küldenek a felszínre, és közvetlenül a talajon mérik a rengéseket.

De ezt a Vénuszon nem igazán lehet megtenni. A sűrű atmoszféra azt jelenti, hogy a bolygó felszínének nyomása nagyjából megegyezik a Föld mélytengerének nyomásával, ahol átlagosan 450 C° körüli a hőmérséklet. Ez elég meleg ahhoz, hogy megolvadjon az ólom.  „Alapvetően ez a pokol” – mondja Mimoun.

Fantáziarajz egy Venyera űrszondáról, a Vénusz felszínén. Vajon a jövőbeli űrszondák hogyan birkóznak meg a Vénusszal?

Landerek már korábban is jutottak fel a Vénusz felszínére. De ezek a szondák csak néhány órán át működtek, mielőtt megadták volna magukat a rendkívüli hőségnek és nyomásnak. Siddharth Krishnamoorthy, a NASA pasadenai (Kalifornia) Jet Propulsion Laboratory (JPL) kutatótechnológusa ugyan nem vett részt a vizsgálatban, de véleménye szerint ilyen rövid időn belül kicsi az esélye egy rengés megmérésének. Tehát, bár a Vénuszról készült radarfelvételek egy vulkánokkal tarkított világot tártak fel, a tudósok még mindig nem tudják biztosan, hogy a Vénusz geológiailag aktív-e.

A tudósok korábban kísérleteztek azzal az ötlettel, hogy orbiterek (a bolygó kerül keringő szondák) segítségével észleljék a rengéseket a Vénuszon. „Azonban a földrengést észlelő léggömbök felbontása jobb” – mondja Mimoun. Vagyis ezek jelenthetik a kulcsot a bolygó belső életének feltárásához. De először Mimounnak és kollégáinak meg kellett mutatniuk, hogy képesek olyan eszközöket tervezni, amelyek elég kicsik ahhoz, hogy léggömbök hordozzák őket, de elég érzékenyek ahhoz, hogy felfogják a mélyen lent lévő földrengéseket.

2021-ben a csapat 16 léggömbhöz erősített mikrobarométert a Seychelle-szigeteken, Kelet-Afrika partjainál. Decemberben négy ballon – amelyek több ezer kilométerre sodródtak egymástól – hasonló, alacsony frekvenciájú hanghullámokat rögzített. Ezek a légnyomás-változások az indonéz Flores sziget közelében lezajlott 7,3-as erősségű földrengés mérési eredményeire emlékeztettek, jelezve, hogy a hanghullámokat maga a földrengés okozta. A kutatók a légnyomás változásait felhasználva meghatározhatták a földrengés epicentrumát és kiszámították annak nagyságát is.

„Ez óriási előrelépés a technológia hasznosságának bemutatása terén” – mondja Paul Byrne, a St. Louis-i Washington Egyetem bolygókutatója. – „A léggömbök még ha nem is tudják majd érzékelni a rengéseket, de a tervezés miatt túlélik a Vénusz légkörét, képesek lehetnek a légnyomás változásainak észlelésére, amelyek árulkodhatnak a bolygó vulkánkitöréseiről és titokzatos hegyvidékeiről.

”A Vénusz az űrügynökségek érdeklődésének reneszánszába lép. Ennek az évtizednek a végére legalább két NASA-küldetést terveznek a bolygó meglátogatására. Mimoun abban reménykedik, hogy a következő nagy küldetés során a földrengést észlelő léggömbök is megjelennek majd, hangsúlyozva, hogy adataik segíthetnek a kutatóknak megérteni, hogy a Föld és a Vénusz – méretét és távolságát tekintve a Naptól, a többi bolygóhoz képest – miért fejlődött ennyire eltérő módon.  „Jelenleg erről fogalmunk sincs” – mondja Mimoun. – „Szóval vissza kell mennünk.”

Bolygóvonat a hajnali égen, nézzük mi várható valójában

Szerző: Balázs Gábor

Bolygók sorakoznak a hajnali égen, egymás után rendre, szépen. De mi is fog történni a következő hajnalokon? Fontos leszögezni, nem az, amit oly sok helyen olvastunk az eseményről. Ennek a bolygósorakozónak tudományos jelentősége nincs, pusztán egy szép égi látványosság, sőt, hogy több bolygó látszik, máskor is megtörténik. Volt hasonló decemberben az esti égen, 2020 tavaszán és még előtte 2016-ban is. Ebből következik, hogy maga a bolygósorakozó nem egy ritka jelenség.

Bolygósor az esti égen 2020 decemberében

De akkor miért érdekes, ha nem ritka? Lényegében azért, mert a bolygók keletről nyugat felé haladva (balról jobbra) a Naptól való távolságuk sorrendjében láthatóak. De ez sem évezredenként egyszer. 2004 decemberében voltak a bolygók legutóbb hasonló sorrendben. A különbség most csupán annyi, hogy a bolygók közelebb látszódnak egymáshoz.

A bolygók állása 2004 decemberében (Forrás: Stellarium)

És nem kell évszázadokat várni a következőre sem. A sorrend 2040-ben ismét a Naptól való távolság szerint fog alakulni. Hogy minden bolygót láthatunk egy időben az égen, az egy másik kérdés. Ez utoljára 2020-ban történt meg és legközelebb 2161-ben lesz megfigyelhető.

Tehát miért különleges a mostani? Mert az előző kettő egy időben történik. Ugyanabban az időben minden bolygót megfigyelhetünk, ezek közül négyet szabad szemmel is láthatunk. Mindezt a bolygók Naptól való távolsága szerinti egymásutánban. Ez az egybeesés az, ami ténylegesen különlegessé teszi az elkövetkező hajnalokon látható bolygósort. Magát a sorrendet csupán az Uránusz és a Neptunusz töri meg, de ezeket a látvány tetőpontján már szabad szemmel most nem láthatjuk.

Hogyan látszik most és mikor lesz a legszebb?

Maguk a bolygók fényes csillagokként tűnnek fel a hajnali égen kelet, délkelet felé, mikor már pirkad. Először május végén, La Palmán fotóztam a már hasonló formációban álló bolygókat.

A június végén látható bolygósor május 25-én La Palma szigetéről. A délebbi részeken az együttállás látványosabb lesz a horizonttól való magasság miatt (nagyobb méretben itt)

Legutóbb június 13-án hajnalban készült kép már úgy a bolygósorról, ahogyan látszódni fog néhány nap múlva. Persze addig a bolygók elhelyezkedése picit változik.

A júniusi felállás 13-án hajnalban a szerző felvételén (nagyobb méretben itt)

Ahogy több helyen is írták, június 17. és 28. között lesz a legszebb a bolygóvonat látványa. De miért pont akkor? A bolygósorhoz június második felében csatlakozik a Merkúr, illetve ezekben a napokban az egyre csökkenő fázisú Hold szép együttállásokkal kápráztatja el a koránkelőket. Maga a bolygósor még július legelején is látható lesz, igaz, már a Merkúr és a Hold nélkül.

Vegyünk egy, a két szélső időpont közötti dátumot. Legyen június 22. Elsőként a Szaturnusz kerül a horizont felé 0:05 után. Mivel a ténylegesen látható bolygókról lesz most szó, így a soron következő a fényes Jupiter 1:27-től. Őt nemsokkal égi kísérőnk, a Hold fogja követni. 2 óra után már látható a földközelségéhez közeledő vöröses csillag, a Mars. Utóbbi három 25-én szép hármas együttállásban lesznek megfigyelhetők.

Mars-Hold-Jupiter hármas együttállás június 22-én. Ezt az együttállást érdemes már 3 óra környékén megkeresni (Forrás: Stellarium)
A Mars, a Hold és a Jupiter együttállása május 25-én a szerző felvételén La Palma szigetéről. Hasonló látványra számíthatunk 22-én is, mindössze a Mars és a Jupiter lesz kissé távolabb egymástól (nagyobb méretben itt)

2:54-től már elméletben látható az Uránusz is. Ez a bolygó vidéki égbolton szabad szemmel halvány csillagként, de látható, de jelen esetben a szürkületi égbolt fénye miatt mi már nem láthatjuk. A látható bolygókhoz utoljára a Vénusz fog csatlakozni 3:38-tól. Őt a Merkúr követi, de fontos leszögezni, hogy nagyon alacsonyan lesz a horizont felett, így több mint valószínű, hogy ez a bolygó már elveszik a felkelő Nap fényében.

Forrás: Stellarium
A Naprendszer június 22-én. A nyíl mutatja, merre nézünk hajnalban. Forrás: https://www.theplanetstoday.com/

De mi szükséges a megfigyeléshez? Elsősorban fontos szem előtt tartanunk, hogy nem lesz szabad szemmel látható a Naprendszer összes bolygója. Második legfontosabb, szinte tökéletesen tiszta keleti, délkeleti horizontra lesz szükség ahhoz, hogy a legjobb időpontban láthassuk az összes látható bolygót.

Ahogy a fenti időpontokból is látszik, a teljes sor megfigyelésére igen rövid idő áll majd rendelkezésre. A Vénusz 3/4 4 felé lesz olyan magasan, hogy már jól látható legyen, de 4 óra után már a felkelő Nap fénye már folyamatosan elvesz a látványból az idő előrehaladtával. Ekkor már csak a négy, fényesebb bolygó (Vénusz, Mars, Jupiter, Szaturnusz) fog látszódni. Távcsővel ezt a jelenséget nem érdemes megfigyelni, hiszen maguk a bolygók 105 fokos látószögben sorakoznak. Ez a jelenség tényleg a csak szabad szemes alkalmak egyike. Ellenben aki a bolygókat távcsővel szeretné megnézni, azok ténylegesen láthatják a legtöbb bolygót. Akár még a Merkúrt is.

És ha le szeretném fotózni?

Első és legfontosabb: egy stabil állvány. Enélkül igen nehéz lesz a jelenség megörökítése. A bolygók az égbolton szétszórva lesznek, így a lehető legkisebb gyújtótávolságú objektívünket vegyük elő. Így sem biztos, hogy egy képen látszódni fog az összes bolygó, ezért nagy valószínűséggel panorámafotót kell készítenünk. A fentebb látható, június 13-án készült fotó is egy 3 képes panorámafotó.

Ha már objektív. A csillagokat pontszerűnek látjuk és törekedünk arra, hogy a képeken is annak lássuk őket. Hogy ne hosszú csíkok legyenek a csillagok és persze a fő attrakciók, a bolygók, be kell tartanunk az 500-as szabályt. Röviden elmagyarázva: 500-at elosztjuk az általunk használt objektív gyújtótávolságával így megkapjuk azt a leghosszabb záridőt másodpercben, aminek használatával még pontszerűek maradnak a csillagok. Ha viszont NEM full frame fényképezőgépet használunk, ezt az értéket tovább kell osztani 1,6-al. A számítás szemléltetéséhez a Canon 2000D-t és egy alap 18-55-ös objektívet veszek alapul. A legkisebb gyújtótávolsága 18 mm. 500/18 eredménye 27,8. Mivel crop szenzoros gépről van szó, ezért tovább kell osztani 1,6-al. 27,8/1,6 eredménye 17,4 így a leghosszabb használható záridő 17 másodperc.

Full frame gép esetében: 500/fobj

Crop szenzoros gép esetében: (500/fobj)/1,6

Akik pedig az együttállások között szeretnének válogatni, azoknak összeszedtem a Hold együttállásait 18-a és 27-e között. (A képek az adott dátum égboltjának 3:55 perckori állapotát mutatják.)

Először a Hold a Szaturnusz közelíti meg 18-án.

A bolygósor 18-án hajnalban. Forrás: Stellarium

Majd 21-e és 23-a között a Jupiter és a Mars közelében láthatjuk égi kísérőnket.

A bolygósor 21-én hajnalban. Ekkor a Hold a Jupitert látogatja meg. Forrás: Stellarium
A bolygósor 22-én hajnalban. Forrás: Stellarium
A bolygósor 23-án hajnalban. A Mars bolygó mellett láthatjuk az egyre fogyó Holdat. Forrás: Stellarium

Bónusz: 26-án hajnalban a vékony hajnali holdsarló a Vénusz és a Fiastyúk nyílthalmaz között fog elhaladni. Ennek sikeres megfigyelése, netán megörökítése igazán maradandó élmény.

Hold-Vénusz-Fiastyúk együttállás 26-án. Forrás: Stellarium
A bolygósor 26-án hajnalban. Forrás: Stellarium

És egy igazi kihívás:

A bolygósor 27-én hajnalban. Forrás: Stellarium

Dupla ütközés hozhatta létre Holdunkat

Szerző: Kovács Gergő

A Hold keletkezésére a múltban számos elmélet született: egyes hipotézisek szerint kísérőnk a gyorsan forgó Földből szakadt ki; míg mások szerint a Hold eredetileg a Nap körül, elnyúlt pályán keringett, később pedig a Földhöz túl közel kerülve pályára állt bolygónk körül. Ma, a legelfogadottabb elmélet szerint 4,5 milliárd évvel ezelőtt egy Mars-méretű bolygócsíra, a Theia ütközött a Földnek, összeolvadva bolygónkkal. A kozmikus karambol során kirepülő törmelékből jött létre a Hold; továbbá egyes kutatások szerint feltételezhető, hogy a külső bolygórendszerben keletkezett, majd később a Föld közelébe került Theiáról származik bolygónk vízkészletének jelentős része.

Egy, a Planetary Science Journalban megjelent új tanulmány szerint a Holdat létrehozó bolygóütközés valójában két fejezetből állt. Az első ütközés során a Theia körülbelül 45 fokos szögben találta el a Földet, „lecsúszva” bolygónkról. Ekkor az égitest jelentős mértékben veszített Nap körüli keringési sebességéből. Néhány százezer évvel később történt a második ütközés. Ekkor a Theia már elég lassan mozgott ahhoz, hogy a Föld és a Theia végleg egybeolvadjon, anyaguk pedig összekeveredjen. E tanulmány, melynek az alapját több ezer számítógépes szimuláció szolgáltatja, nem csupán a Föld-Hold bolygórendszer keletkezésének pontosabb megismerésében segíthet, de választ adhat arra a kérdésre is, miért lett a Vénusz és a Föld ennyire eltérő?

3D szimuláció az első, feltételezetten súroló ütközésről. A Föld és a Theia itt egy órával az ütközés utáni állapotban láthatók
(A. Emsenhuber / University of Bern / University of Munich)

„A kulcs a planetológiai különbségekben rejlik.” – szögezte le Erik Asphaug, az Arizonai Egyetem munkatársa, a kutatás vezetője. Hogy miért különbözik ennyire a Vénusz és a Föld, a Hold adhatja meg a választ. „Nem érthetjük meg, hogyan keletkezett a Föld, anélkül, hogy tudnánk, hogyan jött létre a Hold.” – magyarázta Asphaug – „Ők mindketten ugyanazon kirakós részei.” A szimulációk pedig néhány új elemet tehetnek hozzá a már meglévő kirakóshoz.

Az első ütközéskor a Theia anyagának nagy része „továbbcsúszott”
(E. Asphaug et al. / Planetary Science Journal 2021 October)

Először is, a Theia sebessége nem lehetett sem túl gyors, sem túl lassú. Ha túl gyorsan ütközik a Földnek, a két égitest egy bolygóközi törmelékfelhővé robban szét. Ha túl lassan közelíti meg a bolygónkat, a Theia a Föld holdjává válik. Az eredeti, „egy ütközéses” modell nem magyarázza meg, miért e két fenti véglet közötti, ideális sebességgel ütközött a Theia a Földnek. Az új, „két ütközéses” modell azonban magyarázatot ad erre a kérdésre: kezdetben a Theia még nagy sebességgel mozgott, az első ütközés azonban lelassította annyira, hogy a második ütközés során összeolvadhasson bolygónkkal.

A második ütközés során a Földdel összeolvadó Theia létrehozott egy anyagkorongot, melyből később kialakult a Hold.
(E. Asphaug et al. / Planetary Science Journal 2021 October)

A másik probléma az eredeti modellel az, hogy a Holdnak javarészt a Theia anyagából kellene állnia. Az Apollo misszió során hozott holdkőzet minták azonban azt mutatták, a Hold összetétele nagyon hasonló a Földéhez. A Föld és a Theia dupla ütközése azonban lehetővé tette, hogy anyaguk alaposabb keveredése által egy, a Föld összetételéhez nagyon hasonló hold jöhessen létre.

Asphaug és csapata számára az igazi meglepetés az volt, mikor kiderült, az efféle dupla ütközések hogyan hatottak volna a Vénuszra. A szimulációk szerint a Földnek ferdén ütköző és így „lecsúszó” égitestek fele a Vénusz irányába haladt volna tovább, mely bolygó minden ilyen égitestet magába olvasztott volna. Minél több ilyen égitest végezte volna a Vénuszon, annál gazdagabb lett volna a külső Naprendszerből származó illóanyagokban; továbbá annál nagyobbak lettek volna a planetológiai különbségek közte és a Föld között. E felfedezés felrázta az eredeti kutatást: ha a Vénuszt több jelentős becsapódás érte, akkor többé nem az a kérdés, hogy „Miért van a Földnek holdja?”, hanem az, hogy „A Vénusznak miért nincs?” A legvalószínűbb az, hogy csak ez az egy ilyen esemény történt, amely a Holdat létrehozta; viszont ha több ilyen is volt, akkor a sorozatos kataklizmák eltüntethették a Vénusz már meglévő holdjait, ahogy az is lehetséges, hogy a Vénuszon történt becsapódások sokkal kisebb erejűek voltak. E kérdés megválaszolásához egy mintavevő küldetésre van szükség, mely felfedné, mennyire hasonlíthat a Vénusz kémiai összetétele a Föld-Hold rendszeréhez.

(Jelen cikk az Élet és Tudomány 2021/51-52-es számában megjelent cikk másodközlése.)

Decemberi bolygórandevú(k)

2021 utolsó hónapjának elején, a nyugati égen többszörös bolygóegyüttállásban gyönyörködhetünk: a Hold, Vénusz, Szaturnusz és Jupiter négyese több napon át is a napnyugta utáni égbolt ékköve lesz! A Vénusz-Jupiter-Szaturnusz bolygók szinte mozdulatlan hármasát Holdunk vékony, majd egyre növekvő sarlója egészíti ki december 6-10. között. Hatodikán a Hold leheletvékony sarlójától keletre a Vénusz fényes, sárga “csillaga” következik, mely kisebb távcsővel is elegáns sarlónak mutatkozik. Majd a Szaturnusz és a Jupiter következnek. A napok múlásával Holdunk vastagodó sarlója hol a Vénusz és Szaturnusz között, hol a Szaturnusz és Jupiter között, hol pedig a Jupiter mellett helyezkedik majd el. December 10-én pedig a négy égitest egymástól egyenlő távolságra fog elhelyezkedni. Ne hagyjuk ki ezt a több napos égi randevút!
(Képek forrása: Stellarium)

Ismerős idegenek – avagy Naprendszerünk a Science Fiction univerzumában – I. rész

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

Bevezető

Számtalan lehetőségünk van arra, hogy megismerjük a Naprendszerünket. Elég csak kinyitnunk egy tudományos könyvet, átkapcsolni a tévét egy ismeretterjesztő csatornára vagy követni egy ismeretterjesztő oldalt az interneten, esetleg ilyen ismertető videókat nézni. A következő cikksorozatban azonban a Naprendszert egy új oldaláról ismerhetjük meg. A sorozat a tudományos fikció világába kalauzol el minket. Égitestről égitestre haladva ismerhetjük meg, hogy az adott objektum miként jelenik meg a sci-fikben, a könyvek lapjain csak úgy, mint a mozivásznon. Elsősorban azokra a művekre koncentráltam, amik a hazai science-fiction rajongók körében jól ismertek. Akik már látták, olvasták őket, azok számára nyilván ismerős a terep, akik még nem, azoknak remélem, sikerül kedvet csinálni. Utazásunk során belülről kifelé haladunk, a belső bolygókkal kezdjük és a Naprendszer határán fejezzük be, s közben felfedezzük ismerős égitesteink idegen oldalát.

A Naprendszerről szóló korai szakirodalom a 17. századig visszanyúló tudományos spekulációk nyomán azt feltételezte, hogy minden bolygó saját őshonos életformának ad otthont, emellett gyakran feltételezik, hogy lakói antropomorfok. Ezeket az elképzeléseket ma bolygóromantikának hívjuk. A tudomány fejlődésével aztán a sci-fik is igyekeztek lépést tartani. Míg először csak a holdutazás foglalkoztatta őket, a 20. századtól megjelent a Mars kolonizálása és/vagy terraformálása, s az élet lehetőségeit is áthelyezték a gázóriások egyes holdjaira (mint például az Europa és az Enceladus).

Merkúr

A science-fiction irodalomban szokás megkülönböztetni a régi és az új Merkúrról írók csoportját. A régi Merkúr leírások 1965 előtt születtek, a közös az volt bennük, hogy a bolygó kötött keringésű (mint a Hold) és van sötét, illetve világos oldala. A régi Merkúr egy kietlen világ, ahol az élet és a halál a sötétség és világosság határán, a lassan mozgó terminátor vonal körül forog. Miután ez az elmélet megdőlt, születtek az új Merkúrról szóló írások, melyek már tükrözik a hivatalos tudományos felfedezéseket.

Isaac Asimov Körbe-körbe című novellája 2015-ben játszódik. Két űrhajós egy Sebi nevű robottal felmérnek egy régi bázist a bolygón. A robotot szeléniumért küldik, csakhogy az nem tér vissza. Végül kénytelenek utána menni, kockáztatva, hogy a hővédő ruhájuk feladja, ők pedig megsülnek. Sebit meglátva rájönnek, hogy az a robotika II. és III. törvénye miatt lett üzemzavaros és inkább fogócskázni akar. Ennek megértéséhez idézzük fel a robotika három törvényét:

„1. A robotnak nem szabad kárt okoznia emberi lényben, vagy tétlenül tűrnie, hogy emberi lény bármilyen kárt szenvedjen.

2. A robot engedelmeskedni tartozik az emberi lények utasításainak, kivéve, ha ezek az utasítások az első törvény előírásaiba ütköznének.

3. A robot tartozik saját védelméről gondoskodni, amennyiben ez nem ütközik az első vagy második törvény bármelyikének előírásaiba.”

A szeléngyűjtés pedig elég veszélyes volt ahhoz, hogy a III. és II. törvény ütközzön egymással. Végül az első törvény segítségével igyekeznek megoldani a helyzetet: az egyik űrhajós kockáztatja az életét és majdnem megsül, mire Sebi visszaviszi a sötét oldalon lévő bázisra.

Az Űrvadász-sorozat Lucky Starr és a Merkúr óriás napja című kisregényében főhősünk, David „Lucky” Starr és társa, Colos a merkúri bányák ügyében nyomoznak, melyek már kimerülőben vannak és állítólag kísértetek is lakják a bolygót, amik állandóan baleseteket okoznak. Végül kiderül, hogy szellemek ugyan nem léteznek, de a bányákban élnek helyi létformák.

Arthur C. Clarke már a régi Merkúrról is írt, a Szigetek az égben című regényében ködösen utalnak egy idegen létformára, mely megosztja az emberiséggel a Naprendszert. Ezek a létformák nem intelligensek, és az egyik szereplő szerint a Merkúr sötét felén élnek.

Viszont a Randevú a Rámával című regényfolyamban a Merkúron már zajlik az élet: a bolygót fémbányászok forrófejű kormánya uralja, akik azzal fenyegetőznek, hogy elpusztítják a Rámát (ami ugyebár egy idegenek által épített szerkezet). Kim Stanley Robinson 2312 című hard sci-fi-je az egész Naprendszeren átível. A Merkúr ebben egy vezető erőt képez, az egyéb apróbb élőhelyeket a Mondragon-egyezmény fogja laza szövetségbe, melynek a bolygó a központja és a főszereplő is onnan származik.

Vénusz

Sokáig áthatolhatatlan felhőtakarója szabad utat adott a science-ficton íróknak, hogy élettel töltsék meg ezen ismeretlen világot. Főként az után, hogy kiderült, a Földhöz hasonló méretű bolygó jelentős atmoszférával rendelkezik. Mivel közelebb van a Naphoz, lakható, meleg, szinte trópusi éghajlatú (és növényzetű) világként ábrázolták, melyen – nevéből kiindulva – harcos amazonok élnek. A korai írókat alapvetően három csoportra bonthatjuk: egyesek óceánt vizionáltak a Vénuszra (hazánkban általában ezen könyvek jelentek meg). Mások mocsarat képzeltek a felszínre, esetleg szakadatlan esővel kiegészülve. A harmadik csoport ezektől eltérően inkább sivatagot favorizálja. Az ilyen jellegű művek főként 1930-50 közt voltak jellemzők. Azonban az első missziók eredményei szöges ellentétben álltak az addigi elképzelésekkel. A szerzők – ahogy a Merkúr esetében – itt is igyekeztek lépést tartani a tudományos eredményekkel és inkább a terraformálás lehetőségeire fókuszáltak.

Olaf Stapledon Az utolsó és az első emberek című regényében az emberiség a jövőben kénytelen átköltözni a Vénuszra, mivel a Hold bele fog csapódni a Földbe. A Vénuszt a szerző egy óceánoktól uralt bolygónak írja le, ahol heves trópusi viharok vannak.

C. S. Lewis Pelerandra című művében Pelerandrának hívják a Vénusz bolygót az ott élő helyiek. A bolygó a természet csodája: a rajta lakó élőlények szelídek, barátságosak, nem ismerik a félelmet. A tengerben úszó szigetek találhatók. Tulajdonképpen magáról az Édenkertről van szó, ahol még nem történt meg a bűnbeesés. Maga a regény egy kozmikus trilógia második része (Az első A csendes bolygó).

Arthur C. Clarke 3001 Űrodüsszeia című folytatásregényében a Vénuszt éppen terraformálják, amihez üstökösmagokra vadásznak, hogy azokat a Vénuszra szállítva alakítsák át a bolygó felszínét.

Térjünk vissza ismét Isaac Asimov főhősére, Lucky Starr-ra, aki a Vénuszra is eljutott nyomozása során a Lucky Starr és a Vénusz óceánjai című kisregényben. Ebben a bolygó egyik vízalatti kolóniáját fenyegeti pusztulás, annak ellenére, hogy a gazdasága gyorsan fejlődik. Egy, csak a Vénuszon élő újfajta élesztőgomba nemesítésével tudósok már közel járnak egy olyan élelmiszeripari alapanyag előállításához, mellyel örökre véget lehetne vetni a földi élelmiszerhiánynak és fontos exportcikket biztosítana a vénuszi gazdaságnak. A baktériumok körül azonban egyre gyanúsabb balesetek és „véletlenek” történnek. A krízis szálai a bolygó misztikus óceánjainak mélyére vezetik Lucky Starrt és hű segítőtársát, Colost. A több évtizednyi kolonizáció ellenére a Vénusz még mindig egy idegen bolygó, ismeretlen élőlényekkel és végtelen tengerekkel. Az író alaposan kidolgozott, a legapróbb részletekig átgondolt vénuszi ökológiát tár elénk, ami szerves részét képezi a cselekménynek.

Az új Vénuszról szóló művek már a 60-as évek után születtek. Frederik Pohl és C. M. Kornbluth A Vénusz-üzlet című regényében konkrétan áruba bocsátják az egész bolygót. Szőröstül-bőröstül. A tervet Amerika legnagyobb reklámügynökségének igazgatója eszeli ki. Meg is bíznak ezzel egy reeklámfőnököt, akinek feladata az egyelőre lakhatatlan bolygó céges tulajdonba vétele, reklámozása, eladása, egyszóval minden, amit cége jónak tart.

Kim Stanley Robinson 2312 című regényében a Vénuszt a kínaiak terraformálták. Ehhez egy óriási napernyőt használtak a Nap melegének elzárására, amely annyira lehűti a légkört, hogy a benne lévő szén-dioxid lefagyjon. A mesterséges kőzet a fagyott CO2 fölé kerül, hogy megakadályozza annak elszublimálását.

Egy másik, Naprendszeren (és azon túl) átívelő regényfolyam a Térség (The Expanse) James S. A. Corey sci-fije. A Vénusz itt fontos szerepet kap. Az Eros kisbolygó, melyet eluralt a Naprendszeren kívülről származó anyag, a protomolekula, ide csapódik be, s innen kiindulva kezdi felépíteni a Gyűrű nevű struktúrát, mely majd idegen világokba nyit utat…

Bolygós rövidhírek: rádiójelek a Vénusz felső légköréből

Szerző: Gombai Norbert

Lassan 3 éve, hogy 2018. augusztus 12-én útjára indult a NASA „Parker Solar Probe” nevű nap-szondája a floridai Cape Canaveral egyik kilövőállásáról. A szonda célja a Nap felső légkörének minden eddiginél alaposabb vizsgálata. A tervek szerint a napfelszíntől 6,12 millió km-re (több, mint hétszer közelebb, mint bármilyen korábbi űreszköz), közel 1 400 C fokos hőségben önállóan dolgozó szerkezet különböző méréseket végez és megfigyeli majd azokat az energiaáramlási folyamatokat, melyek a napkorona magas hőmérsékletét okozhatják, valamint a napszelet befolyásolják.  Annak érdekében, hogy a szerkezet a megfelelő sebességre gyorsulva elég közel tudjon kerülni a központi csillagunkhoz a Parker Solar Probe hét alkalommal elrepül a Vénusz bolygó mellett, a gyorsításhoz kihasználva annak gravitációs erejét.

A Vénusz, ahogy a Parker Solar Probe látta 2020. júl. 11-én, 12 000 km távolságból. A csíkok a felvételen a bolygóközi térben repülő apró porszemcsék. Az égitest közepén lévő sötét folt az Aphrodite Terra, a Vénusz legnagyobb magasföldje.
Fotó: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg and Brendan Gallagher

A legutóbbi „hintamanőver” közben mintegy 833 km-rel a Vénusz felszín felett repülve a Parker FIELDS nevű – a Nap elektromos és mágneses mezőit vizsgáló – műszere 7 percen keresztül alacsony frekvenciájú, természetes eredetű – az emberi fülnek meglehetősen kísértetiesnek ható – rádiójeleket észlelt. Gly Collinson (NASA’s Goddard Space Flight Center) felismerte, hogy az észlelt jelek rendkívül hasonlóak a korábbi, a Jupitert és holdjait vizsgáló Galileo NASA misszióban gyűjtött eredményekkel, amikor a Galileo szonda keresztül repült a Jupiter-holdak külső légkörein.

A Földhöz hasonlóan a Vénusz is rendelkezik ionoszférával, egy elektromosan töltött vékony gázréteggel  a felső légkörében. Az ionoszféra rádióhullámokat bocsát ki, amelyeket arra alkalmas eszközzel – mint a Parker FIELDS műszere – érzékelni lehet. A NASA kutatói legutóbb 1992-ben végeztek méréseket a Vénusz felső atmoszférájában, köszönhetően a Pioneer Venus Orbiter szondának. Abban az időben a Nap ciklusa maximumának közelben volt. A következő években földi távcsöves megfigyelések bizonyították, hogy a Vénusz ionoszférája jelentősen elvékonyodott, ahogy a naptevékenység egy nyugodtabb szakaszba lépett.

A Parker Solar Probe legutóbbi bolygóközeli manővere a napminimum után hat hónappal történt. A szonda által érzékelt rádiósugárzás alapján a kutatók kiszámolták az ionoszféra sűrűségét. Az eredmények alátámasztják a feltételezést, hogy a napciklus közvetlen hatással van a bolygó felső légkörének állapotára.

A Vénusz geológiája

Szerző: Balogh Gábor

A Naprendszer bolygói közül tömegében, sűrűségében és összetételében a Vénusz hasonlít Földhöz leginkább, ezért azt várnánk, hogy geológiája is hasonló bolygónkéhoz. Valójában a Vénusz különleges geológiájú bolygó. Többek között vastag légköre miatt Földünkhöz hasonlóan kevés becsapódásos kráter borítja felszínét – a hasonlóság azonban itt véget is ér. Nincs mágneses tere vagy globális lemeztektonikája, a felszín nagy részét vulkanikus kőzetek borítják, a vénuszi geológia legfontosabb eleme a vulkanizmus. Bár van a Földre is jellemző vénuszi vulkanizmus, a legtöbb formája egyedülálló a Vénuszon.

A Vénusz és a Föld. Forrás: Wikipedia

Mi lehet az oka, hogy Földünk és a Vénusz, két hasonló tömegű és összetételű bolygó ennyire különbözzön geológiájában? Úgy tűnik, a különbség legfontosabb oka egy nagytömegű hold jelenléte illetve hiánya.

A Vénusz nem könnyen árulja el titkait. Rendkívül vastag atmoszférája, mely a földinek 90-szerese, valamint a magas felszíni hőmérséklet (470°C), nagyon megnehezíti a kutatást. Ismereteink nagy része az orbitális radarmegfigyelésekből származik (1), hiszen a felszínt a látható hullámhosszakon eltakarja a felhőtakaró. Ezen kívül számos leszállóegység küldött vissza a felszínről az adatokat, képeket (2, 3, 4).

A Magellan radartérképe. Forrás: Wikipedia

A Vénusz-felszín nagy része viszonylag sík; három topográfiai egységre oszlik: alföldekre, felföldekre és síkságokra. A radarmegfigyelés kezdeti napjaiban a felvidékeket a Földi kontinensekkel hasonlították össze, de a legújabb kutatások kimutatták, hogy ez csak külső hasonlóság, hiszen a lemeztektonika szinte teljes hiánya nem teszi lehetővé kontinensek létezését. 

A Vénusz topográfiai térképe. Forrás: Wikipedia


Vulkanizmus a Vénuszon

A Vénusz felszínét egyértelműen a vulkanizmus határozza meg. A bolygó körülbelül 80%-át vulkanikus lávasíkságok borítják, melyeket több mint száz nagy, különálló pajzsvulkán tarkít, valamint több kisebb vulkán és korona. A koronák, ezek a vulkanikus képződmények egyedülállóak a Vénuszon: hatalmas, 100–300 kilométeres gyűrű alakú szerkezetek, melyek több száz méterrel emelkednek a felszín fölé. Ezek akkor keletkeztek, amikor a köpenyben emelkedő forró magma felfelé tolja a kéreg anyagát. Ez a kupola alakú képződmény aztán egy koronaszerű alakzattá omlik össze.

A Fotla Corona a Magellan radarképén. Forrás: Wikipedia

A 20 kilométer alatti átmérőjű vulkánok nagyon gyakoriak a Vénuszon. Sokszor meredek oldalú lapított dómként vagy „palacsintaként” („pancake”) jelennek meg, amelyekről a földi pajzsvulkánokhoz hasonló módon jönnek létre, bár jóval nagyobbak azoknál. Vulkánok százaiból álló csoportokat szoktak találni a pajzsmezőknek nevezett területeken, ahol sokszor koronákkal társulnak. A palacsintákat a Vénusz magas légköri nyomása alatt kitörő, viszkózus, szilícium-dioxidban gazdag láva hozza létre.

Az Eistla régió palacsintái a Magellan radarképén. Forrás: Wikipedia

A Vénusz felszínforma-kincsének további különlegességei a novák, melyek haránttelérek radiális hálózatai és az arachnoidok. Az arachnoidok, ahogy nevük is mutatja, pókhálóhoz hasonlítanak, több koncentrikus kört alkotva, amelyeket egy novához hasonló, radiális törések komplex hálózata vesz körül.

Arachnoid a Magellan radarképén. Forrás: Wikipedia


A globális lemeztektonika hiánya és a fiatal felszín

De miért is ritkák a becsapódásos kráterek a Vénuszon? Részben azért, mert a Vénusz sűrű légkörében nem érik el a felszínt a kisebb meteoroidok (5). A Venera és a Magellan adatai szerint nagyon kevés olyan becsapódási kráter van, amelynek kisebb, mint 30 kilométer és nincs olyan kráter, amelynek átmérője kisebb, mint 2 kilométer. Ugyanakkor a nagy kráterekből is kevesebb van, és ezek is viszonylag fiatalnak tűnnek.

A becsapódásos kráterek hiányának másik oka még izgalmasabb. A felszínformák teljesen véletlenszerű eloszlást mutatnak (6), ami azt jelenti, hogy a bolygó teljes felszíne geológiailag fiatal, és nagyjából azonos korú. Ezt a különleges tényt globális lemeztektonika nélkül valami mással kell megmagyarázni. Úgy tűnik, hogy a Vénusz ciklusosan – legutóbb mintegy 300–500 millió évvel ezelőtt – valamiféle globális felszínváltozáson megy keresztül, amely eltűnteti az idősebb felszínformákat (7).

A földi lemeztektonika működése. Forrás: Wikipedia
A Vénusz belső modellje. Forrás: Wikipedia
NASA, Vzb83~commonswiki CC BY-SA 3.0


A Hold és a globális lemeztektonika

Noha mindkét bolygó kezdeti feltételei hasonlóak voltak, a Vénuszon nem alakult ki globális lemeztektonika, a Földön pedig igen – ennek köszönhetjük az élet létezését is bolygónkon – de mi lehet ennek az oka? Hasonló tömeg, hasonló kémiai összetétel (14) mellett a két bolygónak hasonló geológiája kéne, hogy legyen. Az ok Holdunk léte lehet. A Hold által keltett árapályerők Földünk kérgére olyan ​​hatással voltak, hogy az megrepedezett, több kéreglemezt alkotva. Ezek a tektonikus lemezek az asztenoszférán úsznak, egymáshoz képest végzett mozgásuk szerint háromféle lemezszegélyt különböztetünk meg: ütköző, széttartó, illetve súrlódó szegélyt. Földünk vulkanizmusának döntő többsége lemezszegélyeknél helyezkedik el.

A Vénuszon viszont a vulkáni síkságok eltérő morfológiával rendelkeznek, amelyek különböző vulkanizmust jeleznek. A meredek oldalú viszkózus dómok térben és stratigrafikusan kapcsolódnak a pajzsmezőkhöz, és az idősebb pajzsmezők vulkanizmusa azt sugallja, hogy forrásaik globálisak, de magmaellátásuk korlátozott. Ez összhangban van a sekély kéregolvadással, a tározókban található magma differenciálódásával és a kéreg anyagának részleges megolvadásával (16).

A Földi globális lemeztektonika lehetővé teszi a belső hő távozását a földköpenyből a felszín felé (8, 9). Miután a Vénuszon nincsen globális lemeztektonika, a radioaktív elemek lebomlásából származó belső hő nem tud eltávozni, köpenye felmelegszik, majd a globális vulkanizmus a bolygó felszínének nagy részét friss lávával borítja el.



Források:

  1. Magellan Mission to Venus, https://www2.jpl.nasa.gov/magellan/
  2. Venera: http://www.astronautix.com/v/venera.html
  3. Soviet Venus Images: http://mentallandscape.com/C_CatalogVenus.htm
  4. Venera Images of Venus: https://web.archive.org/web/20151114164157/http://www.strykfoto.org/venera.htm
  5. Bougher, S. W.; Hunten, D. M.; Philips, R. J.; McKinnon, William B.; Zahnle, Kevin J.; Ivanov, Boris A.; Melosh, H. J. (1997). Venus II – Geology, Geophysics, Atmosphere, and Solar Wind Environment. Tucson: The University of Arizona Press. p. 969. ISBN 978-0-8165-1830-2.
  6. Kreslavsky, Mikhail A.; Ivanov, Mikhail A.; Head, James W., The resurfacing history of Venus: Constraints from buffered crater densities. http://planetary.brown.edu/pdfs/4932.pdf
  7. Strom, Robert G.; Schaber, Gerald G.; Dawson, Douglas D.: The Global Resurfacing of Venus, https://zenodo.org/record/1231347#.YFmgaK9KjIU
  8. Stern, Robert J. (2002). “Subduction zones”. Reviews of Geophysics. 40 (4): 1012. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2001RG000108
  9. Robert Maurer: The Origin and the Mechanics of the Forces Responsible for Tectonic Plate Movements, https://web.archive.org/web/20170912092633/http://www.tectonic-forces.org/
  10. George Musser: Double Impact May Explain Why Venus Has No Moon, https://www.scientificamerican.com/article/double-impact-may-explain/
  11. Nick, Hoffman (11 June 2001). “The Moon And Plate Tectonics: Why We Are Alone” https://www.spacedaily.com/news/life-01×1.html
  12. Turner, S.; Rushmer, T.; Reagan, M.; Moyen, J.-F. (2014). “Heading down early on? Start of subduction on Earth”. Geology. 42 (2): 139–142.
  13. Peter Ward, Donald Brownlee: “Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe,”
  14. Basilevsky, A. T.; J. W. Head III (2003). The surface of Venus, https://web.archive.org/web/20060327035304/http://porter.geo.brown.edu/planetary/documents/2875.pdf
  15. Neith, Katie (April 15, 2011). “Caltech Researchers Use GPS Data to Model Effects of Tidal Loads on Earth’s Surface”. Caltech.
  16. Davide Zaccagninoa, Francesco Vespeb, Carlo Doglioni: Tidal modulation of plate motions. https://core.ac.uk/download/pdf/323192022.pdf
  17. Christopher H. Scholz, Yen Joe Tan, Fabien Albino. The mechanism of tidal triggering of earthquakes at mid-ocean ridges. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-10605-2
  18. Fredric W. Taylor, Håkan Svedhem & James W. Head III: Venus: The Atmosphere, Climate, Surface, Interior and Near-Space Environment of an Earth-Like Planet, https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-018-0467-8

Bolygós rövidhírek: foszfin a Vénuszon

Szerző: Kovács Gergő

Brit és amerikai kutatók bejelentették, hogy egy potenciális biomarkert, foszfor-hidrogént, másik nevén foszfint (PH3) találtak a Vénusz bolygó légkörében. E vegyületet, melyre a földönkívüli élet egyik jelzővegyületeként is tekinthetünk, a hawaii JCMT és a chilei ALMA rádiótávcsövekkel találták meg a planéta légkörében. A kutatók vélekedése szerint a foszfint a Vénusz légkörében élő, oxigénmentes (anaerob) környezetben élő, eddig ismeretlen mikroorganizmusok állíthatják elő.

A foszfin molekulái a Vénusz légkörében. Illusztráció:
ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech

Le kell szögezni azonban, hogy a foszfin nemcsak biológiai úton keletkezhet: e vegyület nagy mennyiségben van jelen például a Jupiter légkörében, ahol nagy hőmérsékleten és nyomáson keletkezik. Így még jó ideig nem jelenthetjük ki minden kétséget kizáróan, hogy életet találtunk a Vénuszon: ha a foszfin nem biológiai úton keletkezik a bolygó légkörében, akkor egy eddig teljesen ismeretlen természeti jelenség áll az anyag keletkezésének a hátterében.

Forrás:
Royal Astronomical Society
Liebertpub.com
Nature.com
Qubit.hu

A Naprendszer

Szerző: Csaba György Gábor

Naprendszerünk, mint közismert, Földünk legszűkebb kozmikus környezete. Kiterjedését nem könnyű meghatározni, hiszen nincsenek a térben kitűzött határai. Jobb híján azt mondhatjuk: a Naprendszer addig terjed ki, ameddig a Nap gravitációja erősebb a környező csillagokénál („dinamikai Naprendszer”). Minthogy viszont a csillagok meglehetősen rendszertelenül oszlanak el körülöttünk, az így meghatározott Naprendszer alakja amőba-szerű, távolról sem gömbszimmetrikus lenne. Átlagban a Naptól mintegy 2,5 – 3 fényév (nem egészen 1 parsec) távolságig tart; talán kényelmesebb egy ekkora sugarú gömbbel modellezni.

Naprendszerünk legbelső részében található a bolygórendszer. Ehhez tartozik központi égitestünk, az egészet gravitációs erejével összetartó Nap; továbbá a nagybolygók, a törpebolygók, a kisbolygók, üstökösök, valamint az interplanetáris anyag, amely porból és ritka gázból áll. Az egészet „átfújja” a napszél, és át-meg áthatják különféle erőterek (interstelláris mágneses tér, elektromágneses sugárzások stb.).

A nagybolygók olyan égitestek, amelyek csillag (esetünkben a Nap) körül keringenek, elég erős a gravitációjuk ahhoz, hogy gömb alakúak legyenek, és pályájuk mentén „kisöpörték” az apróbb égitesteket. Lényegében egy közös síkban keringenek a Nap körül, e síktól csak néhány foknyit térnek el. A törpebolygók is gömb alakúak, de pályájuk mentén nem söpörték tisztára a teret. Nem feltétlenül tartják magukat a Naprendszer szimmetriasíkjához közel. A kisbolygók már ahhoz is kicsik, hogy gömb alakjuk legyen; pályájuk inklinációja lényegében tetszőleges lehet.

A Naprendszer külső tartománya és a bolygórendszer közt a Kuiper-öv helyezkedik el. Ehhez sok kis- és törpebolygó tartozik, melyek meglehetősen ritkán és szabálytalanul oszlanak el. Legkívül az Oort-felhő van, a Naptól 1 – 2 fényévnyire; ezt sok, millió vagy inkább milliárd apró, néhány km méretű üstökösmag alkotja. Őket a Földről nem lehet észlelni; de ha valamiért, valószínűleg a közeli csillagok gravitációs zavaró hatása miatt, egyik-másik beesik a Naprendszer belső terébe, és közel jut a Naphoz, akkor a Nap sugárzása miatt anyaga egy része szublimál, s az üstökösmag körül „kómát” alkot. Ennek anyagát a napszél elfújja, így alakul ki az üstökös „csóvá”-ja. Ez, illetve a rajta szóródó napfény szabad szemmel is láthatóvá válhat. A kis égitest, pályáján tovább haladva, idővel persze újra elhalványul (bár a csillagászok sokáig követni tudják műszereikkel), majd eltűnik: távozik Naprendszerünkből.

Ha egy üstökös pályáját valamelyik óriásbolygó gravitációs hatása úgy módosítja, hogy közel ellipszis alakúvá lesz, akkor ez az üstökös nem repül ki a Naprendszerből, hanem többször is körbejárja a Napot. Minden alkalommal párolog, míg minden illó anyaga elfogy, s csak egy kőhalmaz marad belőle. Ez persze tovább kering, de immár sok apró darabja egymástól független pályán. Idővel szétszóródnak a pálya mentén: létrejött egy meteorraj.

A rendszer közepén levő Nap egy „élete” delén járó sárga törpecsillag. Tömege kb. 2·1030 kg, ami az egész Naprendszer össztömegének kb. 99,8%-a. Körülötte – pontosabban: vele közös tömegközéppontjuk körül – keringenek a bolygók, stb.

A bolygórendszert külső és belső bolygókra oszthatjuk, de ez csak egy mesterséges felosztás. Eszerint belső bolygó a Merkúr és a Vénusz, mivel ezek vannak közelebb a Naphoz, mint a Föld. A többi nagybolygó, a Marssal kezdve, a külső bolygók. Lényeges fizikai tulajdonságaik alapján viszont föld-típusú, illetve óriás– (vagy gáz-) bolygókat különböztetünk meg. A Föld-típusúak a Merkúr, Vénusz, Föld és a Mars. Ezek kicsik, átlagos sűrűségük nagy (3,93 és 5,51 g/cm3 közt), légkörük nincs vagy vékony, holdjuk nincs vagy kevés (a Földnek 1 holdja van, a Marsnak 2 egészen kicsiny és szabálytalan alakú). Ellenben az óriásbolygók, a Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és a Neptunusz hozzávetőlegesen egy nagyságrenddel nagyobbak, mint a föld-típusúak, légkörük vastag és sűrű; átlagsűrűségük kicsi (0,69 és 1,64 g/cm3 közé esik), sok holdjuk és gyűrűrendszerük van. A két bolygótípust egy kisbolygó-övezet is elválasztja egymástól: sok kisbolygó kering a Mars és a Jupiter pályája közt.

Ha a rendszer méretarányait akarjuk elképzelni, tekintsük át 100 milliószoros kicsinyítésben. Ekkor a Föld kb. 13 cm átmérőjű, majdnem pontosan gömb alakú labda; rajta 0,08 mm magas, pici ránc a Himalája. Ha rálehelünk a golyóra, s lesz rajta egy vékony pára-réteg: ez vastagabb, mint az óceánok.

A Föld-labdától kb. 4 méterre kering egy dió: a Hold. A Nap 1,5 km-re van, 14 m átmérőjű forró, fényes gömb. A Kuiper-öv a Naptól mintegy 60 km-e kezdődik. A legközelebbi állócsillagok, a Nap „testvérei” ebben a modellben legalább 400 ezer km-re lennének, tehát még a valódi Holdnál is messzebb. (E 400 ezer km-ből már megtette az ember az első 4 métert, a Holdig. Ezt nevezik néha úgy, talán némileg nagyképűen: a világűr meghódítása…)

A Voyager-szondák már elhagyták a bolygórendszert, s most a Naprendszer külső tere felé haladnak. Még sok évezredbe telik, amíg áthaladva az Oort-felhőn, kijutnak Naprendszerünkből a csillagközi térbe. Igaz, gyakran olvasunk olyan hírt, amely szerint e szondák már „hivatalosan” is elhagyták a Naprendszert. Ezekben a hírekben a Naprendszer határát a heliopauzával, a nap által létrehozott „plazmabuborék” határával veszik azonosnak. Ez valahol 18 milliárd km-nél van, modellünkben tehát a Naptól kb. 180 kilométerre. Kétségkívül van különbség a heliopauzán kívüli és belüli plazma fizikai adatai közt, ezért a határt így is lehet definiálni. Ekkor a Naprendszert sokkal kisebbnek tekintjük, mint a „dinamikai” definíció szerint, és ami elég furcsa lenne: ekkor az Oort-felhő már – messze a „határon túl” lévén – nem tartoznék rendszerünkhöz.

Szondák a Merkúr és Vénusz vonzásában – I. rész

Naprendszerünkben a bolygónk és csillagunk közti közel 150 000 000 km-es távolságot két bolygószomszédunk: a Merkúr és a Vénusz pályája is keresztezi. Mindketten a Naprendszerünk belső bolygói, bolygószomszédaink, tanulmányozásuk (leginkább a Merkúr esetében) mégis inkább nagyrészt csak távcsöveinken keresztül zajlik. Az okok, amelyek miatt e két bolygó kutatása háttérbe szorult a Mars, vagy még inkább a Hold kutatásával szemben: egyrészt a Nap körüli pályájuk elérésének technikai nehézségei (főként megint csak a Merkúr esetében), valamint a bolygón uralkodó szélsőséges körülmények (főként a Vénusz esetében). Mindkét ok eddig nehézséget állított a kutatók és mérnökök elé, ám remélhetőleg a technikai fejlődés, a 21. század új ötvözetei és technológiái, – valamint természetesen a szándék – megnyitják az utat a jobb megismerhetőségük felé. A múlt, a jelen és a jövő űreszközeit vesszük most sorra, melyek (egyik rész-) feladata e két bolygó kutatása.

A Merkúr és a Vénusz. (Wikipédia)

Az űrszondák

E téma taglalásánál nem mehetünk el a fogalom megtárgyalása mellett: az űrszondák olyan személyzet nélküli űreszközök, melyek célja hogy (eddig főleg Naprendszerünkben található) bolygók/holdak felszínét, összetételét, légkörét, jelenségeit, stb. valamilyen formában vizsgálják.

Típusaikat/funkciójukat tekintve lehetnek:

  • elrepülő egységek (flybyerek): elrepülő egységnek, elrepülés jellegű küldetésűnek azt az űrszondát nevezzük, mely lassítás és orbitális pályára állás nélkül halad el egy-egy égitest mellett, annak relatív közelségében, miközben műszereivel adatot gyűjt róla. Egy-egy csillag, bolygó vagy hold ilyen módon történő megfigyelése általában csak részfeladat a szonda útja során. Az elhaladás általában nem kizárólag tudományos célú: az irányítás azért tervezi a szonda pályáját közel egy-egy bolygóhoz, hogy annak tömegvonzását kihasználva ún. gravitációs hintamanővert hajtson végre, mely során az űreszköz sebességet nyer és irányt is változtat. Egy-egy ilyen művelet alkalmazásával kevésbé energiaigényes pályán juthatunk el távolabbi égitestekhez is, így az elrepülés célja elsődlegesen a hintamanőver, és másodlagosan a tudományos adatgyűjtés és megfigyelés. Erre példa az 1973-ban indított Pioneer-11 bolygóközi űrszonda, mely a Jupiter körüli hintamanőverrel jutott el a Szaturnusz közelébe. Végső célja, hogy a Sas csillagkép irányába haladva, 4 millió év múlva megközelítse a legközelebbi csillagokat.

A Pioneer-11. (NASA)

  • keringő egységek (orbiterek): a keringő egységek orbitális pályára állva térképezik fel a bolygót vagy épp kommunikációs átjátszóegységként funkcionálnak a földi irányítás, és a bolygón lévő landoló egységek között. Hordozhatnak kamerát, amely a látható és infravörös/röntgen/stb tartományban készít képeket; spektrométert, az atmoszféra jellemzőinek vizsgálatához; radiométert, a hőmérséklet vizsgálatához; magnetométert, a mágneses tér vizsgálatához; pordetektort, a mikrometeorokat és a bolygóközi térben lévő porrészecskéket vizsgálatához; radart, a domborzat vizsgálatához; sugárzásmérőt, a bolygó által kibocsátott sugárzás vizsgálatához; részecskecsapdát; neutrondetektort, stb. Erre példa a Hold körül keringő LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), mely 2009 óta gyűjti az adatokat elsősorban a későbbi holdexpedíciók számára (potenciális leszállóhelyek keresése és feltérképezése, a Holdon található, emberes holdexpedíciók esetén felhasználható erőforrások keresése és feltérképezése, a holdi sugárzási környezet vizsgálata)

A Lunar Reconnaisance Obriter. (NASA)

  • becsapódó egységek (impaktorok/penetrátorok) és légköri szondák: a becsapódó egységek az égitest felszínére irányítva, azt fékezés nélkül közelítik meg. Műszereik az utolsó másodpercig dolgoznak, és folyamatosan adatokat küldenek az irányítóközpont felé. A történelem első impaktora a 1959 szeptemberében felbocsátott szovjet Luna-2 volt. Tervezett feladata a Hold megközelítése/eltalálása, a kozmikus sugárzás, a napszél, a mikrometeoritok, az interplanetáris anyag és a Hold mágneses terének vizsgálata volt. Becsapódását akkoriban a MTA Csillagvizsgáló Intézetében, valamint a Bajai Obszervatóriumban is detektálták.
    A légköri szondák a becsapódó egységek azon fajtái, melyek légkörrel rendelkező bolygók, gázóriások atmoszférájába érve gyűjtenek adatot annak összetételéről, végül a felszínbe csapódva, vagy a elégve/nyomás által összeroppantva fejezik be pályafutásukat. Erre példa a Galileo légköri szonda (Galileo probe), mely az azonos nevű Galileo szondáról leválva lépett be a Jupiter légkörébe és a 150 km-es ereszkedése során 58 percnyi adatot gyűjtött a helyi időjárásról, majd túlhevült a légkörben és elégett.

A Galileo űrszonda. (NASA)

  • leszálló egységek (landerek): a leszálló egységek olyan űrszondák, melyek az égitest felszínén hajtóművük/hőpajzsuk/ejtőernyőik/légzsákjaik révén „puha” landolást valósítanak meg. Landolásuk után földtani, meteorológiai, szeizmológiai, fotometriai, stb méréseket tudnak végezni, valamint lehetőség szerint képesek talajminta Földre való visszajuttatására is. Remek példa erre az amerikai Viking-1 űrszonda, mely 1976-ban landolt a Mars felszínén.

Távolabbi desztinációk esetén a kutatást végző űrügynökség úgy tervezheti meg az űrszondát, hogy az tartalmaz egy keringő és egy leszálló egységet is, az égitest felszíni és orbitális pályán való egyidejű, költséghatékonyabb tanulmányozása érdekében.

A Viking-1. (NASA)

  • felszíni mozgó egységek (roverek): a roverek mozgásra képes leszálló egységek. Leszállásuk után a földi irányítóközpont vezérli őket, utasítások folyamatos küldésével, általában az égitest körül keringő szondák, műholdak adattovábbítási funkciói segítségével. Az eddigi legsikeresebb rover az Opportunity, mely 2012-ben landolt a Mars felszínén. Jelenleg már több mint 5200 marsi napja végez tudományos méréseket, eközben már megtette a 45. kilométerét.

Az Opportunity űrszonda a Marson. (NASA)

A Merkúr

A Merkúr a Messenger felvételén. (NASA/APOD)

Naprendszerünk legkisebb és legbelső bolygója a Merkúr. Saját holdja nincs. Mérete a Földnek 38%-a (egyenlítői átmérőiket összevetve), a Holdnak 140%-a. Tömege a Földének 5,5%-a, így a Naprendszer 2. legsűrűbb bolygója. Tengely körüli forgásideje 58,6 földi nap, Nap körüli forgásideje 87,9 földi nap. A Merkúr Föld típusú, vagyis kőzetbolygó, sok tekintetben hasonlít Holdunkhoz.

A bolygó vékony atmoszférával rendelkezik, mely főként hidrogénből, héliumból, oxigénből, nátriumból, káliumból és kalciumból áll. Keletkezésüket tekintve a származhatnak a Merkúr kérgében lévő anyagok radioaktív bomlásából, valamint napszélből.

Nap körüli orbitális pályája elliptikus, inkább egy tojásformához, mint körhöz hasonlatos (aphélium: 69 817 079 km, perihélium: 46 001 272 km), tengelyferdesége 2,11° Felszínét, a Holdhoz hasonlóan kráterek, medencék, síkságok tarkítják. A bolygó fémes magja a teljes térfogatának 42%-át teszi ki (szemben a Föld 17%-ával), amely miatt jelentős mágneses tere van.

A Merkúr kutatói

A Merkúrt már az i.e. 14. században is ismerték, első ismert feljegyzései asszír csillagászoktól maradtak ránk. A rómaiaktól maradt ránk a Merkúr elnevezés. Első távcsöves megfigyelése Galilei nevéhez fűződik.

A 20. században elindult „űrkorszak” új időszámítást jelentett a kutatásban is, mivel már nem csak távcsöveinken keresztül, hanem űrszondákkal is vizsgálhatjuk a Merkúrt. Ennek ellenére a bolygó eddig kevésbé került a kutatók célkeresztjébe, mivel szondás kutatása nehézség elé állítja a mérnök-szakembereket. A fő probléma, hogy minél közelebb keringünk a Nap körül, annál gyorsabb sebességre kell felgyorsulnunk. Míg a Föld másodpercenként max. 30,28 km-t tesz meg a Nap körül (365 nap alatt kerüli meg), ez az érték a Merkúr esetében majdnem a duplája, 58,98 km/s (88 nap alatt). A bolygót elérni kívánó szondának el kell érnie ugyanezt a sebességet, de egyúttal az orbitális pálya belépési pontjának közelében lassítania is kell annyira, hogy ténylegesen keringési pályára állhasson. Jelenleg több üzemanyag szükséges a Merkúr eléréséhez, mint a Naprendszer elhagyásához.

  • Mariner-10: Az 1973. november 3-án indított Mariner-10 űrszonda elsődleges feladata a Vénusz és a Merkúr atmoszférikus és felszíni vizsgálata volt. Műszerparkja magnetométerből, UV sugárzásmérőből, UV spektrométerből, kamerákból, töltött részecske teleszkópból, IR sugárzásmérőből és egy plazmadetektorból állt. Mivel a Merkúr megközelítése a fent tárgyalt problémába ütközik, a Mariner fejlesztőmérnökei úgy döntöttek, hogy egy, a Vénusz körül végrehajtott hintamanőverrel juttatják majd el a szondát a Merkúr közelébe, egy olyan Nap körüli pályára, mely során a szonda kis pályakorrekcióval minden egyes keringése során találkozik majd a bolygóval (a Merkúr épp két Nap körüli fordulatot tesz meg eközben). Az első elrepülésre 1974. március 29-én került sor, ez volt a történelemben az első alkalom a planéta ilyen közeli tanulmányozására. A Mariner-10 észlelte a Merkúr mágneses mezőit, valamint több mint 600 fotót készített. A következő két elrepülésre 1974. szeptember 21-én, és 1975. március 16-án került sor. Mivel mindhárom alkalommal a bolygó ugyanabban a Nap körüli helyzetben volt, a Mariner-10 csak a Merkúr 45%-át tudta feltérképezni. 8 nappal az utolsó elrepülés után a szonda manőverezésre használt nitrogén hajtóanyaga elfogyott, a mérnökök a rádióadójának lekapcsolása mellett döntöttek. A Mariner-10 valószínűleg jelenleg is Nap körüli pályán halad, bár berendezéseit a napsugárzás már jelentősen károsíthatta.

A Mariner-10. (NASA)

  • MESSENGER: A 2004. augusztus 3-án indított űrszonda neve (melynek jelentése: hírnök, futár – ahogy a Merkúr bolygó névadója is a római Mercurius, az istenek szárnyas csizmájú hírnöke) egy mozaikszó: MErcury: Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging – azaz Merkúr: Felszín, Űrbeli környezet, Geokémia és Felderítés. Ezen űreszköz lett a bolygó első állandó keringő kísérője, mikor 2011. március 18-án a Merkúr körül pályára állt. Előtte olyan Nap körüli pályán mozgott, mely során kétszer elrepült a Vénusz, és háromszor a Merkúr körül, majd a negyedik közelítés során állt végleg pályára a bolygó körül. Műszerparkja képalkotó berendezésekből, gamma sugárzás és neutron spektrométerből, magnetométerből, lézeres magasságmérőből, atmoszféra és felszínösszetétel vizsgáló spektrométerből, töltött részecske és plazma spektrométerből és röntgen spektrométerből áll. Az első három elrepülés során befejezte a Mariner-10 munkáját és lefotózta a bolygó 95%-át, mérte a mágneses mezőt, bizonyítékot talált korábbi vulkanikus tevékenységre, valamint – nem várt módon – víz jelenlétét mutatta ki a Merkúr exoszférájában. Végső pályára állása után az eredetileg 2012-ig tartó küldetését egy évvel meghosszabbították. 2013-ban két, a közelben elhaladó üstökös tanulmányozásában is részt vett. 2015-re az űrszonda hajtóanyaga elfogyott, a fedélzetén megmaradt hélium felhasználásával az irányítóközpont a Merkúr felszínébe vezette. A becsapódásra 2015. április 30-án került sor a bolygó Suisei Planitia nevű medencéjében.

A Messenger a Merkúrnál. (NASA)

 

  • BepiColombo: A BepiColombo űrszonda (mely nevét Giuseppe „Bepi” Colombo olasz asztrofizikus után kapta, aki nevéhez fűződik többek közt a hintamanőver kidolgozása) az Európai (ESA) és a Japán Űrügynökség (JAXA) közös projektje a Merkúr tanulmányozására. A küldetés tulajdonképpen egy műholdpár együttes indítását takarja: a Mercury Planetary Orbiter (MPO, gyártja az ESA), és a Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio/MMO, gyártja a JAXA), melyek együtt a Mercury Transfer Module egységen (MTM, gyártja az ESA) indultak el 2018. október 20-án (a hordozóeszköz egy Ariane-5 rakéta). Az ESA számára a részegységeket az Airbus gyártja.

A szondapár 7 évig fog utazni, meghajtásáról ionhajtóművek gondoskodnak. 2025 decemberében fognak a Merkúr körül orbitális pályára állni, majd szétválva kb. egy éven át tanulmányozzák a bolygót. Fő feladataik: egy csillagához közeli bolygó keletkezésének és fejlődésének tanulmányozása; a Merkúr, mint bolygó tanulmányozása (alak, belső szerkezet, összetétel, geográfia, kráterek); az exoszféra vizsgálata; a magnetoszféra és mágneses mező vizsgálata; valamint Einstein relativitáselméletének igazolásához is igyekeznek hozzájárulni (a „paraméterezett poszt-newtoni formalizmus” gamma és béta értékének nagy pontosságú megmérése).

Az MPO műszerparkja: lézeres távolságmérő; gyorsulásmérő; magnetométer; IR spektrométer; gamma és neutronspektrométer; röntgen spektrométer; UV spektrofotométer; semleges és töltött részecskeelemző; nagy felbontású és sztereokamerák; valamint napintenzitást vizsgáló röntgen és részecske spektrométer.

Az MMO műszerparkja: elektron analizátorok, ion analizátorok, tömegspektrométer, nagy energiájú részecskeelemzők elektronok és ionok részére, magnetométer, plazmahullám elemző, kén atmoszféra képalkotó; valamit kozmikus por elemző.

A BepiColombo. (ESA)

 

Szerző: Szekretár Zsolt

(folytatása következik)