Kąsnelis Visatos CCCLXIX: Kosmoso kolonizacija

Apie žmonių kolonijas kosmose mokslininkai ir fantastai šneka daugiau nei pusšimtį metų. Ir vis atrodo, kad jos jau tuojau taps realybe, bet vis netampa. Šįkart situacija gali būti panaši, bet norėtųsi tikėti, kad bus kitokia – NASA atrodo rimtai nusiteikusi sugrįžti į Mėnulį, ir šįkart ilgam. Pridėkime prie to įvairius planus nuskraidinti žmones į Marsą, kalbas apie ilgalaikes tyrimų stotis kosmose, kosmoso turizmas ir kitas sparčiai besivystančias sritis, ir galime leisti sau šiek tiek optimizmo. Gal iki šio amžiaus pabaigos mes tapsime nebe vienplanete rūšimi. Kitose praėjusios savaitės naujienose – tarpplanetinės erdvės temperatūros ir uolinių planetų vandeningumo paaiškinimas, trūkstamos medžiagos Visatoje paieškos, žvaigždžių srautas Saulės apylinkėse ir dar daug įdomybių. Gero skaitymo!

***

Sugrįžimas į Mėnulį. Apie žmonių grįžimą į Mėnulį kalbama nuolatos, bet realaus progreso iki šiol nebuvo daug. Gali būti, kad jau šiemet tai pasikeis, nes NASA imasi ir šiokių tokių darbų. Pernai lapkritį NASA paskelbė, kad ieško kompanijų, galinčių vykdyti skrydžius į Mėnulį, o praeitą savaitę pranešė, kad pirmo skrydžio užsakymo detales paskelbs maždaug kovo viduryje https://www.space.com/nasa-land-robot-moon-2019.html. Pirmųjų skrydžių galima tikėtis netgi šiemet. Aišku, tai nebus žmonių skrydžiai, o tik robotinių misijų gabenimas, bet ši NASA iniciatyva padės formuotis komercinių Mėnulio skrydžių sektoriui, kuris vėliau galės aptarnauti žmonių bazes palydove ar orbitoje aplink jį. Tarp numatomų misijų yra ir mokslinių tyrimų prietaisai, ir resursų žvalgymo projektai, kurie leis ištirti, kuriose Mėnulio vietose patogiausia išgauti vandenį ir kitas naudingas medžiagas. Būtent vanduo yra pagrindinis resursas, reikalingas Mėnulio kolonizavimui, nes atgabenti jį iš Žemės būtų labai sudėtinga.

Tolesni NASA planai taip pat pristatyti praeitą savaitę. Jie apima orbitinę stotį Mėnulio prieigose maždaug 2024 metais, žmonių skrydį į šią stotį 2026-aisiais ir galiausiai žmonių nusileidimą Mėnulyje 2028-aisiais. Šįkart žmonės ten keliaus ne keleto valandų misijoms, kurių metu įsmeigs vėliavą, paims mėginių ir nebegrįš pusšimtį metų, bet ilgalaikiam darbui ir kolonizavimui. Pirmųjų nuolat gyvenamų kolonijų dar gali tekti laukti ilgai, bet po dešimtmečio Mėnulis gali tapti panašia vieta į Šiaurės ir Pietų ašigalius Žemėje – intensyvių tyrimų zona, aptarnaujama stotyse gyvenančios reguliariai besikeičiančios įgulos. Ir tai – ne viskas; žinios ir įgūdžiai, įgyti keliaujant į Mėnulį, bus išnaudoti vėlesnėms žmoių kelionėms į Marsą, kurios turėtų tapti realybe per artimiausius du dešimtmečius. Belieka tikėtis, kad šie planai radikaliai nepasikeis, pasikeitus JAV Prezidentui.

***

Tarpplanetinės erdvės šiluma. Medžiaga tarpplanetinėje, kaip ir tarpžvaigždinėje, terpėje dažnai yra šiek tiek šiltesnė, nei galima spręsti remiantis šiandieniniais modeliais. Dabar pristatytas naujas tyrimas atskleidžia vieną iki šiol neįvertintą kaitinimo šaltinį – elektronų sąveiką su pro juos sklindančiomis plazmos bangomis, pavyzdžiui Saulės vėju. Elektronai, judantys truputį lėčiau už plazmos bangas, gauna energijos iš jų ir pagreitėja – įkaista. Šis efektas, vadinamas Landau slopinimu, žinomas jau seniai, bet tik dabar pirmą kartą aptiktas turbulentiškame Žemės magnetosferos paviršiuje. Būtent čia sąveikauja Saulės vėjas ir dalis Žemės magnetinio lauko. Duomenys, gauti iš Daugiamatės magnetosferos misijos (Magnetospheric Multiscale Mission) palydovų, parodė, kad magnetosferos paviršius virpa kaip būgnas ir taip perduoda energiją elektronams. Gali būti, kad panašūs procesai įkaitina dujas ir kitose astrofizikinėse aplinkose. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Opportunity 2014 sausį (kairėje) ir kovą (dešinėje). Tarp nuotraukų praūžusi audra nuvalė marsaeigio saulės baterijas. Šaltinis: NASA/JPL-Caltech

Praeitą savaitę NASA paskelbė, kad oficialiai užbaigė Opportunity marsaeigio misiją. Marsaeigis į Raudonąją planetą nusileido 2004 metų sausį ir daugiau nei keturiolika metų ten dirbo, nors planuota misijos trukmė buvo vos 90 parų. Per tą laiką jis aptiko įrodymų, kad Marse kadaise buvo skysto vandens ir padarė daugybę kitų atradimų, kurie radikaliai pakeitė mūsų supratimą apie šią planetą. Tiek ilgai marsaeigis išgyveno dėl labai geros inžinerijos, taip pat dėl Marso audrų, kurios kartais nuvalydavo jo Saulės baterijas (tą matome ir nuotraukoje). Deja, paskutinė audra pernai birželį buvo per ilga ir per stipri, ir marsaeigis po jos nebeatsigavo. Dabar telieka pasidžiaugti puikiais Opportunity rezultatais ir laukti kitų misijų ir kitų atradimų.

***

Būdai nusileisti Marse. Opportunity kelionės baigiasi, bet Marso tyrimai – toli gražu ne. Šiuo metu Marse važinėja Curiosity ir stovi InSight, po metų turėtų atskristi Mars 2020, netrukus po jo – ir ExoMars, taip pat yra ir daugiau įvairiausių planų. Kol kas didžiausias objektas, sėkmingai nutūpdytas Marso paviršiuje, buvo vienos tonos masės Curiosity. Planuojami marsaeigiai, taip pat ir žmonių kolonijų infrastruktūros komponentai, bus gerokai masyvesni, tad jiems gali prireikti ir kitokių nutūpimo technologijų. Šiuo metu naudojami parašiutai masyvesniems kroviniams tupdyti bus tiesiog neefektyvūs. Praeitą savaitę pristatytas naujas tyrimas, kuriame sprendžiamas šis klausimas. Nagrinėjamas nusileidimo metodas – raketinis: besileidžiančiame aparate kažkuriuo metu įjungiami raketiniai varikliai, kurie jį sulėtina ir galiausiai sustabdo. Bet svarbu išsiaiškinti, kokia judėjimo trajektorija yra optimali, leidžianti saugiai pasiekti planetos paviršių sunaudojant kuo mažiau kuro. Pasirodo, geriausia yra į Marso atmosferą įkristi kuo statesniu kampu, o variklius įjungti ir judėjimo kryptį pakeisti kuo žemiau. Nors tada reikėtų trumpo stipraus variklių impulso, pakeitus judėjimo kryptį galima būtų santykinai ilgai judėti arti paviršiaus, kur atmosfera tankiausia ir labiausiai padeda sulėtėti. Ar toks metodas bus taikomas ateities misijoms, ar bus išrasta kažkas dar geresnio, sužinosime per artimiausius keletą metų. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Spacecraft and Rockets.

***

Marso vulkanizmas tebevyksta? Pernai Marso pietų ašigalyje, po ledo kepure, aptiktas skysto vandens ežeras. Tuo metu tyrėjai teigė, kad ežeras išlieka skystas dėl didžiulio slėgio bei druskingumo, nors jo temperatūra žemesnė už nulį. Bet naujame tyrime šia išvada abejojama. Apskaičiavę tikėtiną šiluminę apykaitą tarp Marso paviršiaus, ledo kepurės, ežero ir planetos plutos bei gilesnių sluoksnių, tyrėjai nustatė, kad ežeras skystas išlikti negali, nepriklausomai nuo to, kiek daug jo vandenyje ištirpę druskų. Tiesiog iš planetos gelmių ežerą pasiekiantis šilumos srautas yra mažesnis už šilumą, atiduodamą ledynui. Tačiau skystas vanduo galėtų egzistuoti, jei toje vietoje 10 km ar mažesniame gylyje po pluta egzistuoja karšta magmos pilna ertmė, maždaug pustrečio karto padidinanti šilumos srautą. Tinkamo dydžio magmos ertmė galėtų išlikti kelis šimtus tūkstančių metų, tad jei šie skaičiavimai teisingi, galime pagrįstai teigti, jog prieš mažiau nei milijoną metų Marse vyko aktyvus vulkanizmas, net jei į paviršių magma ir neprasiveržė. Šis atradimas papildo keletą kitų įrodymų, jog vulkanizmas Marse tęsiasi kone iki šių dienų; tiesa, ankstesni įrodymai kalba apie kelių dešimčių milijonų metų amžiaus lavos tėkmes, bet lyginant su puspenkto milijardo metų planetos amžiumi, tai tikrai mažytis laiko tarpas. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Skysta Cereros mantija. Asteroidų žiede esanti nykštukinė planeta Cerera dar visai neseniai turėjo skysto vandens kupiną mantiją, iš kurios į paviršių kartais verždavosi kriovulkanai. Dabar jų pėdsakus matome kaip šviesias zonas Cereros kraterių dugne. Naujame tyrime nagrinėjamos kriovulkanizmo – kitaip tariant, vandens išsiveržimų pro ledinę plutą – priežastys ir sukeliantys mechanizmai. Jau seniau sukurtas modelis, jog kriovulkanai atgimsta po asteroidų smūgių, kurie gali ištirpdyti dalį plutos ir giliau esančios mantijos. Pagal šį modelį, kriovulkanizmas asteroido išmuštame krateryje turėtų vykti ne ilgiau, nei 400 tūkstančių metų. Tačiau žymiausiame Okatoriaus krateryje matomi ledo sluoksniai yra keturių milijonų metų amžiaus, nors pats krateris susiformavo prieš daugiau nei 20 milijonų metų. Naujajame tyrime modelis žymiai patobulintas, įtraukiant naujausius duomenis apie Cereros plutos savybes. Pasirodo, Cereros pluta žymiai geriau sulaiko šilumą, nei manyta anksčiau, tad skysto vandens telkinys kraterio atsiradimo vietoje galėjo išlikti net 12 milijonų metų. Bet ir tokio laiko tarpo nepakanka, norint paaiškinti stebėjimų duomenis. Tyrėjai teigia, jog vienintelis galimas paaiškinimas – Cereros gelmėse esantis didžiulis skysto vandens rezervuaras, su kuriuo susisiekė asteroido išmušto kraterio ištirpdytas ledas. Tokia apykaita leistų ties krateriu ištirpusiam vandeniui išlikti skystam visą reikalingą laikotarpį. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research.

***

Ultima Thulės forma. Praeitą savaitę New Horizons zondas atsiuntė dar keletą Ultima Thulės nuotraukų. Tai yra paskutinės nuotraukos, kurias jis padarė, jau toldamas nuo objekto. Nors didžioji dalis nuotraukų, darytų viso praskridimo metu, dar neatsiųstos, bet šie naujausi vaizdai reikšmingai pakeitė mūsų supratimą apie šį tolimąjį objektą. Pasirodo, Ultima Thule yra sudaryta ne iš dviejų susilietusių rutulių, bet iš paplokščių dalių. Mažesnioji, Thule, primena graikišką riešutą, o didesnioji Ultima – išvis blyną. Iki šių nuotraukų buvo manoma, kad Ultima Thule išvaizda ir evoliucija panaši į, pavyzdžiui, kometą 67P, bet dabar aiškėja, kad taip nėra. Tolesni New Horizon atsiųsimi duomenys, tikėkimės, padės išsiaiškinti, kodėl šis objektas yra tokios neįprastos formos.

***

Uolinių planetų vandeningumas. Saulės sistemoje esančios keturios uolinės planetos turi labai mažai vandens. Tuo tarpu daugelio žinomų panašios masės egzoplanetų paviršių greičiausiai dengia dešimčių ar šimtų kilometrų vandens sluoksnis. Praeitą savaitę paskelbtame tyrime pristatytas galimas tokio neatitikimo paaiškinimas. Skaitmeniniame planetų formavimosi modelyje įtraukta protoplanetines uolienas šildančių veiksnių įtaka. Paaiškėjo, kad jei besiformuojančioje planetinėje sistemoje yra daug radioaktyvaus aliuminio-26, jis išgarina vandenį iš uolienų iki šioms užaugant pakankamai, kad galėtų išlaikyti vandenį paviršiuje. Aliuminis-26 skyla palyginus sparčiai – pusė jo kiekio į magnį-26 pavirsta per mažiau nei milijoną metų. Taigi išsausinama yra tik labai nedidelė dalis sistemų – tos, šalia kurių sprogo supernovos, nes būtent jos yra pagrindinis kosminio aliuminio-26 šaltinis. Dauguma uolinių planetų Galaktikoje greičiausiai yra apgaubtos storu vandenynu, o tai stipriai sumenkina tikimybę, kad jose egzistuoja gyvybė. O mums belieka dėkoti tai nežinomai supernovai, kuri praturtino besiformuojančios Saulės aplinką džiovinančiu radioaktyviu aliuminiu. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Ypatingai ryškus žvaigždės žybsnis. Visos žvaigždės žybsi. Mūsų Saulė kartais paleidžia tokius energingus žybsnius, kad sukelia pavojų palydovams ir ateityje gali kelti pavojų astronautams, skrendantiems už Žemės magnetosferos ribų. Bet mūsų žvaigždės žybsnių nepalyginsi su kai kurių kitų – štai neseniai pranešta apie dvinarės žvaigždės JW 566 žybsnį, dešimt milijardų kartų stipresnį už stipriausią, kada nors užfiksuotą Saulėje. Ši žvaigždė, matoma Oriono molekuliniame debesyje, yra labai jauna. Jaunos žvaigždės žybsi daug stipriau, nei pagyvenusios, tokios kaip Saulė, bet net ir tarp jų šis žybsnis išskirtinis. Panašu, kad jis bent dešimt kartų stipresnis nei bet koks anksčiau užfiksuotas panašios žvaigždės išsiveržimas. Visas žybsnis truko neilgai – po sušvitimo per pusvalandį priblėso dvigubai, o per kelias valandas pranyko visai. Toks spartus šviesio pokytis leidžia spręsti, kad žybsnį sukėlė magnetinio lauko linijų persijungimas žvaigždės aplinkoje. Persijungimu vadinama sparti magnetinio lauko linijų rekonfigūracija, įvykstanti, kai jos susisuka į labai vingiuotas formas. Persijungimo metu didelė dalis energijos, sukauptos magnetiniame lauke, išlaisvinama ir įkaitina aplinkinę plazmą, kuri pradeda skleisti labai energingas radijo bangas – būtent radijo signalas ir buvo užfiksuotas. Šis atradimas padės geriau suprasti procesus, vykstančius jaunų žvaigždžių aplinkoje; šie procesai turi įtakos ir planetų formavimuisi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždžių srautas kaimynystėje. Mūsų Galaktikoje, kaip ir kitose, dauguma žvaigždžių formuojasi spiečiuose. Dauguma spiečių laikui bėgant suyra, bet dar ilgą laiką jų žvaigždės juda labai panašiomis orbitomis. Taigi net ir po milijardų metų žvaigždės išlieka maždaug vienoje struktūroje, vadinamoje žvaigždžių srautu. Šiuo metu žinomas ne vienas srautas; kai kurie yra spiečių, kiti – ištisų kaimyninių galaktikų liekanos. Dabar paskelbta apie dar vieną, kuris aptiktas visai šalia Saulės. Aišku, „šalia“ turima omeny galaktiniais mastais – artimiausios srauto žvaigždės nuo mūsų nutolusios per 100 parsekų; atstumas iki Paukščių Tako centro yra apie 8000 parsekų, tad srautas tikrai yra kaimynystėje. Įdomu, kad srautas, priešingai nei daugelis kitų, yra labai pailgas – 50 parsekų pločio ir 400 parsekų ilgio. Be to, jis susideda iš dviejų siauresnių lygiagrečių juostų, kurias galėjo suformuoti kadaise per priešingus spiečiaus kraštus byrėjusios žvaigždės. Apskaičiuota srauto masė yra 2000 Saulės masių – didesnė, nei bet kurio Saulės aplinkoje šiuo metu esančio žvaigždžių spiečiaus. Srauto amžius siekia apie milijardą metų – palyginus su visu Galaktikos amžiumi, tai nėra labai daug, taigi srautą suformavo labai greitai po atsiradimo subyrėjęs spiečius. Dauguma kitų srautų randami Paukščių Tako hale; srautas, judantis diske, padės dar geriau suprasti, kokia yra mūsų Galaktikos struktūra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dingusi medžiaga Visatoje. Įprastos medžiagos – elektronų, protonų, neutronų ir visko, kas iš jų sudaryta – Visatoje turėtų būti maždaug 5%; likusią Visatos masės-energijos dalį sudaro tamsioji materija ir tamsioji energija. Tai žinome iš tolimos Visatos, kurios šviesa mus pasiekia iš mažiau nei milijardo metų po Didžiojo sprogimo, stebėjimų. Tačiau stebėdami aplinkines galaktikas ir tarpgalaktinę erdvę, randame mažiau įprastos medžiagos, nei turėtume – trūksta maždaug trečdalio. Viena hipotezė, kur gali slėptis likęs trečdalis, yra šilta-karšta tarpgalaktinė terpė (warm-hot intergalactic medium, WHIM). Tai yra karštos retos dujos, kurios turėtų driektis gijomis tarp galaktikų. Jų tankis toks mažas, kad pastebėti jų skleidžiamą spinduliuotę yra labai sudėtinga. Jau anksčiau buvo bandymų aptikti WHIM dujas, sudedant daugybės galaktikų porų stebėjimus ir bandant atskirti blausią šviesą iš erdvės tarp jų. Dabar pristatyti truputį kitokio bandymo aptikti WHIM rezultatai. Jie taip pat remiasi stebėjimų sumavimu, tačiau sudedami yra ne dujų spinduliuotės, bet sugerties duomenys. Karštos dujos, sudarančios WHIM, sugeria rentgeno spindulius, sklindančius iš tolimų kvazarų. Taigi stebėdami kvazaro spektrą, galime išmatuoti, kiek dujų sugeria jo rentgeno spinduliuotę. Tačiau sugertis yra silpna, todėl tiksliai ją išmatuoti labai sudėtinga. Naujame tyrime ši problema išspręsta suradus galaktikų poras, esančias arti kvazaro pozicijos danguje, bet arčiau mūsų, nei pats kvazaras. Daugiausiai WHIM dujų turėtų būti būtent tarp šių galaktikų porų. Išmatavę atstumus iki galaktikų, žinome ir kokiu atstumu turi būti WHIM telkiniai. Skirtingai nutolę telkiniai dėl Visatos plėtimosi nuo mūsų tolsta nevienodais greičiais, todėl sugeria nevienodo bangos ilgio spindulius. Žinodami, kokius spindulius turėtų sugerti WHIM, žinome ir kuriose spektro dalyse ieškoti sugerties signalo. Tada šiuos spektro intervalus galime sudėti vieną ant kito ir taip signalą išryškinti. Būtent tai ir buvo padaryta ir paaiškėjo, kad WHIM tankis kvazaro H1821+643 kryptimi gerai atitinka teorines prognozes. Taigi bent jau šia kryptimi trūkstama medžiaga surasta. Kitomis kryptimis rezultatas turėtų būti panašus, bet jį dar reikės patikrinti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Garso bangos Visatos jaunystėje, sklisdamos per beveik tolygią medžiagą, suformavo pirmuosius sutankėjimus ir praretėjimus, kurių pėdsakus šiandien matome galaktikų ir jų spiečių išsidėstyme. Tos bangos vadinamos barionų akustiniais svyravimais (baryon acoustic oscillations). Plačiau apie jas – savaitės filmuke iš PBS SpaceTime:

***

Štai ir visos naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

5 komentarai

  1. Kalbant apie kos(t)moso užkariavimą, visai netyčia užmačiau jog ryt (vasario 22-ą) paryčiais, su SpaceX’u turėtų pakilti pirmasis privatus Mėnulio zondas, ir pirmasis Izraelio kosminis aparatas apleisiantis Žemės orbitą – Beresheet.

    Išleido vos ne 100 melejonų dolerių, pavėlavo užbaigti Google Lunar X konkursui, bet va… Pusės tonos zondas :}

    Plačiau:
    wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceIL
    NASASpaceFlight: https://www.nasaspaceflight.com/2019/02/spacex-indonesian-launch-israeli-moon-mission/

    1. Aha. Ir sėkmingai pakilo. Naujame Kąsnelyje apie tai truputį parašiau, nors nieko daugiau, nei kituose naujienų portaluose, turbūt nebus.

      1. Na, galima pažiūrėti iš kitos pusės, kuriame kitame lietuviškame portale buvo apskritai kažkas parašyta? :}

        // minutėlė gūglinimo

        Ak, visgi rašo, net tokia… keista vieta kaip pozicija.lt :D

        1. Kad lyg ir mačiau lryte ir kituose naujienų portaluose pranešimus.

          O pozicija.lt mane veda į kažkokią spaustuvę, su jokiomis naujienomis – ar kosmoso, ar ne – sąsajų nematau.

Komentuoti: Kamiccolo Atšaukti atsakymą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *