Moksliniai tyrimai retai vyksta tiksliai taip, kaip suplanuota. Kartais duomenų gauti nepavyksta, kartais tenka pakeisti tyrimo eigą, kartais kyla dar kokių problemų. Bet kartais būna ir priešingai – vienu tyrimu gauti duomenys pasitarnauja kitam atradimui, arba ieškodami vieno reiškinio, aptinkame visai kitą, bet nemažiau įdomų. Praėjusios savaitės naujienose yra pora tokių rezultatų: naudojant gravitacinių bangų aptikimo technologijų patikros duomenis nustatytos Saulės sistemos mikrometeoroidų savybės, o tyrinėdami sparčiai vėstančias dujas galaktikų spiečiuje astronomai aptiko aktyvaus branduolio spartinamą žvaigždėdarą. Kitose naujienose – saldūs meteoritai, egzoplantų vilkeliai ir dulkės supernovos liekanoje. Gero skaitymo!

***

Nuotolinis robotinių zondų valdymas. Ar kosmoso tyrimai turi remtis robotais, ar reikia siųsti žmones? Kodėl gi neapjungus šių dviejų kelių, išnaudojant geriausias abiejų savybes? Tokios politikos laikosi nemaža dalis kosminių misijų planuotojų. Vienas iš būdų žmonėms ir robotams dirbti kartu – nuotolinis zondų valdymas. Aišku, nuotolis negali būti pernelyg didelis – marsaeigio neįmanoma valdyti iš Žemės, nes signalai keliauja per ilgai. Bet astronautas, skriejantis kosminėje stotyje orbitoje aplink Marsą, galėtų sėkmingai važinėti marsaeigį po paviršių ir daryti tyrimus daug greičiau, nei autonominės sistemos. Praeitą savaitę tokia procedūra išbandyta Žemėje: Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) dirbantis astronautas Luca Parmitano valdė robotinį zondą laboratorijoje Nyderlanduose. Bandymas, pavadintas Analog-1, yra didesnio Europos kosmoso agentūros (ESA) projekto METERON dalis, o šio projekto tikslas yra būtent tokių robotinių tyrimų galimybių plėtojimas ir infrastruktūros sukūrimas. Bandymo metu signalai iš TKS į Nyderlandus ir atgal keliavo beveik 150 tūkstančių kilometrų atstumą tarp įvairių palydovų, taigi astronautas dirbo jausdamas pusės sekundės uždelsimą. Nepaisant to, visus bandymus jis atliko sėkmingai: pravažiavo kliūčių ruožą bei per valandą atliko įvairias geologinių tyrimų užduotis, kokias galėtų prireikti vykdyti Mėnulyje. Po savaitės ketinama atlikti dar didesnį eksperimentą, o po keleto metų panašios sistemos gali skristi ir į Mėnulį, kur bus valdomos žmonių iš orbitinės stoties, o gal net ir iš Žemės.

***

Žiemos miegas kosminėse kelionėse. Žmonių skrydžiai į kosmosą kelia daugybę iššūkių, nuo astronautams reikalingų atsargų iki spinduliuotės pavojų sveikatai. Europos kosmoso agentūros (ESA) tyrimų komanda teigia, kad miegojimas žiemos miegu – hibernacija – galėtų nemažą jų dalį išspręsti. Taip skrydžiai taptų ir saugesni, ir pigesni. Daugelis žinduolių hibernuoja – kai kurie kiekvieną žiemą, kiti tik priklausomai nuo aplinkos sąlygų. Žmonės, kaip ir dauguma primatų, šios savybės neturi, bet ją galima sukelti dirbtinai. Nors kol kas hibernavimas sukeliamas tik trumpam ir naudojamas gelbstint sunkiai sužeistus žmones, kol juos pavyks nugabenti į ligoninę, bandymų praplėsti panaudojimus yra ne vienas. ESA komandos teigimu, per du dešimtmečius technologijos turėtų pažengti tiek, kad žmonėms hibernaciją sukelti bus galima saugiai ir efektyviai. Miegantys astronautai naudotų daug mažiau deguonies, jiems praktiškai nereikėtų maisto ir vandens, taigi misijos atsargų poreikis reikšmingai sumažėtų. Taip pat būtų galima sumažinti ir įgulos modulio dydį, nes astronautams reikėtų daug mažiau bendrų erdvių. Hibernavimas padėtų išvengti ir dalies psichologinių problemų, kylančių dėl priverstinio gyvenimo mažoje erdvėje su kitais žmonėmis. Galiausiai, nejudančius astronautus lengviau apsaugoti nuo kosminės spinduliuotės poveikio – tvirtą apsaugą, pavyzdžiui iš vandens talpų, reikėtų daryti tik aplink miego kabinas. Skrydis į Marsą trunka 180 dienų; astronautai galėtų miegoti daugiau nei 80% laiko ir atsibusti tik maždaug 21 dienai prieš nusileidimą, per kurias pranyktų liekamieji ilgo miego reiškiniai. Kol kas nėra paskelbta apie planuojamus hibernacijos bandymus, bet turint omeny didžiųjų kosmoso agentūrų ir kompanijų planus apie žmonių skrydžius į kosmosą, tokie bandymai turėtų prasidėti per mažiau nei dešimtmetį. Daugiau apie hibernacijos tyrimus skaitykite ESA tinklalapyje.

***

Meteorituose aptikti cukrūs. Vienas iki šiol neatsakytas klausimas apie gyvybę Žemėje yra jos atsiradimas. Kaip negyvos cheminės reakcijos davė pradžią gyviems organizmams? Ne viena hipotezė bent iš dalies remiasi idėja, kad kai kuriuos svarbius gyvybei sudėtingus cheminius junginius į Žemę galėjo atnešti meteoritų smūgiai. Šią hipotezę sustiprino meteorituose rastos amino rūgštys, iš kurių susideda baltymai, bei nukleobazės, koduojančios genetinę informaciją DNR ir RNR grandinėse. O dabar pirmą kartą meteorituose aptikti ir cukrūs. Dviejuose daug anglies turinčiuose meteorituose, NWA 801 bei Murchison, atrasta ribozės, arabinozės, ksilozės bei kitų gyvybei svarbių cukrų molekulių. Ribozė yra viena iš pagrindinių RNR sudedamųjų dalių; pastaroji molekulė perduoda genetines instrukcijas iš DNR ribosomoms, kurios gamina baltymus. Taip pat yra hipotezių, teigiančių, kad RNR buvo pirmoji genetinę informaciją koduojanti molekulė, vėliau šį vaidmenį užleidusi DNR. Cukrų aptikta nedaug – RNR molekulių yra vos kelios dešimtys milijarde – tačiau reikšminga yra vien tai, kad ši trapi molekulė išliko tokioje senoje uolienoje. Taip pat įdomu, kad nerasta svarbaus DNR komponento – deoksiribozės. Šie atradimai padės geriau planuoti asteroidų mėginių, kuriuos turėtų pargabenti Hayabusa ir OSIRIS-REx palydovai, analizę. Tyrimo rezultatai publikuojami PNAS.

***

Mikrometeoroidų savybės ir kilmė. Saulės sistemos ekliptikos plokštumoje – daugmaž vidutinėje visų planetų sukimosi plokštumoje – yra daug mikroskopinių dulkių, kurių atspindėti Saulės spinduliai sudaro Zodiako šviesą. Šios dulkės, dar vadinamos mikrometeoroidais, krenta ir į Žemę. Jų kilmė nėra visiškai aiški, bet greičiausiai tai yra kometų ir asteroidų nuotrupos. Dabar pristatytas tyrimas, kuriame mikrometeoroidų savybės nagrinėjamos naudojant LISA Pathfinder misijos duomenis. Ši misija 2016 metais bandė technologijas, skirtas būsimai kosminei gravitacinių bangų observatorijai LISA. Du nedideli erdvėlaiviai siekė ypatingai tiksliai išlaikyti nekintantį tarpusavio atstumą. Tam jiems reikėjo inovatyvių padėties kontrolės sistemų, kurios leistų labai sparčiai reaguoti į bet kokius sukrėtimus. Žinodami, kaip veikia kontrolės sistema bei turėdami informaciją apie zondų padėtį, mokslininkai sugebėjo aptikti 54 mikrometeoroidų smūgius. Kiekvienas iš jų perdavė zondui šiek tiek judesio kiekio, o pagal tai galima įvertinti atsitrenkiančių objektų masę ir greitį. Šių dydžių pasiskirstymas gerai atitinka modelį, pagal kurį Zodiako šviesą sudaro nuotrupos nuo trumpo periodo kometų, kurių judėjimą kontroliuoja Jupiteris, ir ilgesnio periodo kometų, panašių į Halio kometą. Tuo tarpu kometų, atlekiančių iš Saulės sistemos pakraštyje esančio Oorto debesies, ar asteroidų nuolaužų greičiausiai yra nedaug. Šie rezultatai padės geriau suprasti, kaip formavosi ir kaip vystosi planetos, bei apsaugoti erdvėlaivius nuo mikrometeoroidų smūgių tarpplanetinėje erdvėje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Marso klimato istorija. Žemėje praeities klimatą galime tyrinėti remdamiesi ledynų ar uolienų mėginiais: skirtingu metu susidarę ledo sluoksniai ar nuosėdinės uolienos užfiksuoja tuometinės atmosferos savybes. Naujame tyrime teigiama, kad panašiai įmanoma tyrinėti ir Marso atmosferos praeitį. Tyrime nagrinėti duomenys, kuriuos galėtų surinkti NASA zondo InSight instrumentas HP3, skirtas šilumos judėjimo Marso plutoje matavimams. Mokslininkai apskaičiavo, jog Marso atmosferai užšalus ašigaliuose, sumažėja planetos plutos šiluminis laidumas, todėl joje ima kauptis perteklinė energija. Tokie šiltesni sluoksniai turėtų pakankamai skirtis nuo aplinkinių, kad InSight pajėgtų juos aptikti. Tiesa, tam reikėtų labai palankių sąlygų, nes tikėtinas efekto dydis yra panašus į numanomas instrumento duomenų paklaidas. Menkesnių klimato pokyčių aptikti kol kas tikrai nepavyks. Visgi net ir galimybė užfiksuoti didžiausias klimato katastrofas, kylančias dėl radikaliai kintančios Marso sukimosi ašies krypties, yra reikšminga. Tokie duomenys padėtų geriau suprasti, kaip Marsas neteko didžiosios dalies savo atmosferos ir vandens. Taip pat žinios galėtų būti pritaikytos ir tobulinant Žemės praeities klimato tyrimų metodiką. Tyrimo rezultatai publikuojami Planetary and Space Science.

***

Apie Marse galimai egzistuojančią ar egzistavusią gyvybę ir jos paieškas kalbos netyla dešimtmečius, jei ne šimtmečius. Naujausias įdomus atradimas šioje srityje – deguonies gausos kitimas Marse. Prieš kelias savaites apie tai rašiau Kąsnelyje, o dabar siūlau pažiūrėti naujienos pristatymą, kurį padarė John Michael Godier:

***

Vandens garai Europos aplinkoje. Jupiterio palydove Europoje yra vandens garų. Šis atradimas yra kol kas tvirčiausias įrodymas, kad šiame dangaus kūne po paviršių dengiančiu ledo sluoksniu plyti skysto vandens vandenynas. Jau anksčiau buvo daug įtarimų, kad vandenynas ten egzistuoja: stebimas jo poveikis Jupiterio magnetiniam laukui, be to, Europos paviršius yra labai lygus, o to neįmanoma paaiškinti kietų ledo plokščių judėjimu. Taip pat dar 2012 metais Hubble teleskopu aptikti geizeriai, besiveržiantys pro ledo paviršių. Visgi iki šiol nebuvo tvirto įrodymo, kad besiveržianti medžiaga tikrai yra vanduo. Naujame tyrime pristatyti spektroskopiniai Europos stebėjimai, atlikti 2016-2017 metais. Iš 17 stebėjimų 16 kartų vandens signalo neaptikta, tačiau viename – 2016 metų balandžio pabaigoje – užfiksuoti vandens garai. Apskaičiuota, kad tuo metu Europos pusrutulyje, matomame iš Žemės, buvo apie 2000 tonų vandens garų. Tokie duomenys atitinka modelį, pagal kurį vanduo iš popaviršinio vandenyno išsiveržia tiktai retkarčiais, tačiau anksčiau buvo manoma, kad išsiveržimai turėtų būti šiek tiek dažnesni ir silpnesni. Šiuo metu NASA vysto specialią misiją į Europą, kuri susidės iš orbitinio zondo ir galbūt nusileidimo modulio, taigi po maždaug dešimties-penkiolikos metų turėtume sulaukti daug detalesnės informacijos apie Europos geizerių ir vandenyno savybes. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Egzoplanetų sukimosi ašių evoliucija. Žemė sukasi aplink savo ašį, kuri pati, laikui bėgant, truputį keičiasi. Taip pat nuolat kinta Žemės orbitos elipsiškumas ir posvyris į ekliptikos plokštumą. Bet visi šie pokyčiai yra nedideli, nes Žemė turi Mėnulį, kuris stabilizuoja jos judėjimą. Orbitos stabilumas yra svarbus gyvybei: štai Marso sukimosi ašies polinkis į orbitos plokštumą kas porą milijonų metų pasikeičia nuo 10 iki 60 laipsnių, o šie pokyčiai greičiausiai prisidėjo prie planetos atmosferos išgaravimo. Tokie dideli palydovai, kaip mūsų Mėnulis, greičiausiai yra retenybė, todėl kyla klausimas, kiek stabilios būtų egzoplanetų orbitos. Naujame tyrime skaitmeniniais modeliais išnagrinėta, kaip Žemės dydžio planetos ašis svyruotų jai skriejant įvairiose dvinarėse sistemose. Atstumas tarp dvinarės žvaigždės narių paprastai yra didelis, bent toks, kaip tarp Saulės ir Urano, todėl nagrinėjamos planetos buvo patalpintos orbitose aplink vieną iš sistemos žvaigždžių. Atlikus skaičiavimus su daugybe dvinarės sistemos konfigūracijų, paaiškėjo, kad daugeliu atvejų planetos orbita ir sukimosi ašies posvyris gali išlikti stabilūs ilgą laiką. Tam reikia, kad antra žvaigždė nepriartėtų per arti pirmosios, nes tai destabilizuoja planetą. Toli esanti kompanionė, priešingai, palaiko planetos orbitą ir neleidžia jai nukrypti nuo pradinės konfigūracijos. Įvertinę žinomų dvinarių žvaigždžių savybes, tyrėjai teigia, kad Žemės dydžio planetos išliktų stabilios prie maždaug trijų ketvirtadalių Saulės masės žvaigždžių, turinčių kompaniones. Prie mažesnių žvaigždžių ši dalis yra dar didesnė. Tai yra gera žinia, vertinant egzoplanetų tinkamumą gyvybei. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Cheminės reakcijos turbulentiškose dujose. Tarpžvaigždinėse dujose randama įvairiausių molekulių – nuo paprastų junginių iš dviejų atomų iki dešimčių atomų kompleksų. Jų formavimasis labai priklauso nuo aplinkos sąlygų, taigi skirtingų molekulių gausa leidžia nustatyti tarpžvaigždinės terpės savybes. Tačiau tam reikia gerai žinoti visas priklausomybes, o tą padaryti labai sudėtinga. Įprastai skaitmeniniai modeliai yra statiški – juose daroma prielaida, kad dujos kažkokiame regione juda nereikšmingai, todėl kiekvieną lopinėlį visą laiką veikia vienodo intensyvumo spinduliuotė. Tada modelyje per kurį laiką nusistovi pusiausvyra tarp molekules gaminančių ir naikinančių procesų. Realybėje, žinoma, taip nėra: turbulencija sujaukia dujas ir konkretaus regiono sąlygos nuolatos kinta. Dabar pristatyti kol kas detaliausio skaitmeninio modelio, įtraukiančio turbulencijos savybes, rezultatai. Juose tyrinėta, kaip skirtingo vidutinio tankio debesyje nuo turbulencijos savybių priklauso keturių molekulių – vandenilio, jonizuoto vandens, jonizuoto hidroksilo bei jonizuoto argono hidrido – gausa. Šios molekulės pasirinktos neatsitiktinai: vandenilis yra gausiausia molekulė kosmose, o trys jonizuotos molekulės dalyvauja daugybėje cheminių reakcijų, taigi jų gausa turėtų labai stipriai priklausyti nuo medžiagos savybių ir leistų tiksliai šias nustatyti. Gauti rezultatai neblogai atitinka tai, ko buvo tikėtasi: esant stipresnei turbulencijai, debesyje didėja kontrastas tarp tankiausių ir rečiausių regionų, o kartu ir molekulių gausa. Argono hidrido jonų gausa yra didesnė mažo tankio regionuose, taigi bendrai visame debesyje šios molekulės daugiau yra tada, kai turbulencija stipresnė. Tuo tarpu kitos dvi jonizuotos molekulės elgiasi priešingai – jų daugiau susidaro silpnesnės turbulencijos modeliuose. Tad išmatavę šių molekulių gausos santykį galėtume nustatyti ir turbulencijos stiprumą debesyse. Patikrinę modelio rezultatus remdamiesi Herschel kosminio teleskopo duomenimis, mokslininkai nustatė, kad gauti rezultatai puikiai atitinka stebėjimų duomenis. Visgi molekulių gausa gali priklausyti ir nuo kitų parametrų, tokių kaip ultravioletinės spinduliuotės stiprumas, kuriuos išmatuoti ne visada įmanoma. Tad nors perspektyvų panaudoti rezultatus tarpžvaigždinės terpės tyrimams yra, kol kas juos dar reikia tobulinti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Paukščių Tako centrą nuo mūsų skiria daugybė dulkių, kurios sugeria regimuosius bei ultravioletinius spindulius, tad jį stebėti tenka kitose elektromagnetinių bangų ruožo dalyse. Čia matote naują radijo bangų atvaizdą, padarytą Murchison Widefield Array teleskopu Australijoje. Vaizdas sumontuotas iš trijų nuotraukų, kurios rodo skirtingo dažnio spinduliuotę: žemiausias dažnis pavaizduotas raudonai, vidutinis žaliai, aukščiausias mėlynai. Didžiojoje nuotraukos dalyje visi trys atvaizdai susilieja į vientisą geltoną, bet matyti ir kitokių detalių: pavyzdžiui, mėlyna spalva žymi žvaigždėdaros regionus. Maži šviesūs apskritimai yra supernovų liekanos – šioje nuotraukoje atrastos 27 naujos liekanos šalia 295 jau žinotų anksčiau. Pailgos daugmaž vertikalios linijos žymi stipraus magnetinio lauko kuriamą spinduliuotę, elektringoms dalelėms dideliu greičiu sukantis aplink magnetinio lauko linijas.

***

Šiltos dulkės supernovos liekanoje. Prieš daugiau nei tris dešimtmečius Žemę pasiekė supernovos šviesa iš Didžiojo Magelano debesies galaktikos. SN 1987A buvo ryškiausiai mūsų danguje matoma supernova per pastaruosius keturis šimtmečius. Nuo tada astronomai ją labai nuodugniai tyrinėja, siekdami geriau suprasti, kaip vyksta žvaigždžių sprogimai ir kaip jie paveikia aplinką. Modeliai prognozuoja, kad tokios supernovos vietoje turėtų atsirasti neutroninė žvaigždė – sprogusios žvaigždės liekana. Prognozę patvirtino ir neutrinų srautas, mus pasiekęs iš SN 1987A. Tačiau neutroninės žvaigždės kol kas niekas nerado. Tam galimi keli paaiškinimai – galbūt ji yra pulsaras ir didžiąją dalį spinduliuotės skleidžia ne mūsų link, galbūt ji prisirijo medžiagos ir pavirto juodąja skyle, o gal ją dengia storas dulkių sluoksnis. Naujame tyrime, išnagrinėję dulkių bei molekulinių dujų savybes supernovos liekanoje, mokslininkai daro išvadą, jog neutroninė žvaigždė tikrai slepiasi už dulkių. Dulkės supernovos liekanoje formuojasi iš ten esančių dujų atomų bei molekulių. Dulkių dalelės vėsta daug sparčiau, nei dujos, o atvėsusios atšaldo ir pastarąsias. Visgi SN 1987A ir dulkės, ir dujos yra šiltesnės, nei tikėtasi. Taigi jas kažkas šildo; greičiausiai tai yra būtent neutroninės žvaigždės spinduliuotė. Pati žvaigždė kol kas nematoma, nes jos spindulius dulkės labai gerai sugeria. Visgi po kelių dešimtmečių, praretėjus besiplečiančioms dulkėms, turėtume pamatyti ir centrinį spinduliuotės šaltinį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vėstančiame spiečiuje – sparti žvaigždėdara. Galaktikų spiečiai yra šimtų ar tūkstančių galaktikų telkiniai. Jų centruose egzistuoja didžiuliai kiekiai karštų dujų, kurios po truputį vėsta ir krenta į galaktikas, ypač centrinę spiečiaus narę. Visgi vėsimo ir kritimo sparta įprastai yra daug mažesnė, nei galima tikėtis išmatavus dujų tankį bei temperatūrą; kitaip tariant, jas kažkas šildo. Tas kažkas yra aktyvių galaktikų branduolių išmetamos čiurkšlės. Jos dažnai išsiveržia iš galaktikos, šildo aplinkines dujas ir taip reguliuoja pačios galaktikos bei jos branduolio augimą. Čiurkšlės neegzistuoja visą laiką – jos kartais nunyksta, nurimus branduolio aktyvumui, o vėliau vėl atsiranda. Dabar pirmą kartą aptiktas spiečius, kuriame galaktikos čiurkšlės yra beveik neabejotinai labai jaunos. Fenikso spiečiaus tarpgalaktinės dujos, priešingai nei daugelio kitų, vėsta sparčiai, netgi sparčiau, nei spėja kristi į galaktikas. Buvo manoma, kad ten šildančių čiurkšlių tiesiog nėra. Naujais stebėjimais pasiekta dešimt kartų geresnė raiška parodė, kad čiurkšlės egzistuoja, tiesiog yra trumpos. Jas supa palyginus šaltų dujų juostos, kuriose formuojasi žvaigždės. Žvaigždėdaros sparta maždaug 500 kartų viršija Paukščių Tako. Tokį scenarijų prognozuoja kai kurie modeliai: čiurkšlės, sąveikaudamos su tankiomis dujomis, negali jų išstumti tolyn, o tik suspaudžia ir sudaro puikias sąlygas žvaigždėms formuotis. Laikui bėgant dujų tankis sumažės, tada čiurkšlės išsiverš į tarpgalaktinę erdvę ir ims šildyti visą dujų rezervuarą. Dujų kritimas į galaktiką sulėtės ir sustos, čiurkšlės nunyks ir procesas prasidės iš naujo. Visas ciklas gali trukti šimtus milijonų metų. Šis atradimas patvirtina dar vienos ciklo dalies egzistavimą ir padės geriau suprasti galaktikų spiečių evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek naujienų iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse