Planetų tinkamumas gyvybei priklauso nuo daugybės parametrų – vidutinės temperatūros, atmosferos, cheminės ir mineralinės sudėties, magnetinio lauko… Kuo daugiau sužinome apie planetas – ir Saulės sistemoje, ir už jos ribų – tuo detalesni tampa ir gyvybingumo tyrimai. Praėjusios savaitės naujienose randame tris tokius. Štai Marso plutoje gali būti regionų, kuriuose radioaktyvių elementų skilimas sukuria pakankamai energijos, kad ten galėtų egzistuoti mikroskopinės gyvybės formos. Saturno palydovo Encelado poledinis vandenynas greičiausiai yra beveik toks pat druskingas, kaip Žemės vandenynai. Tai reiškia, kad jame gausu įvairių junginių, kurie gali tapti gyvybės pradmenimis. Uolinėse planetose, panašiose į Žemę, gali vykti anglies apykaitos ciklas, kuris stabilizuoja planetos temperatūrą; naujo tyrimo autoriai teigia, kad ciklo egzistavimą galima nustatyti žinant vos kelis planetos parametrus. Kitose naujienose – Kinijos kosminė stotis, Saulės vainiką šildantys laužai ir mažos, bet labai reikšmingos galaktikos Visatos jaunystėje. Gero skaitymo!

***

Kinija stato kosminę stotį. Praeitą ketvirtadienį Kinijos raketa Čangženg-5b (Ilgasis žygis-5) į orbitą iškėlė pirmąjį kosminės stoties modulį Tianhe (Dausų harmonija). Šiame, pagrindiniame, stoties modulyje įrengtos gyvenamosios patalpos trims taikonautams, gyvybės palaikymo, energijos generavimo bei manvravimo sistemos. Kitąmet prie stoties planuojama prijungti dar du modulius – laboratorijas. Tai nėra pirmoji Kinijos kosminė stotis – 2011 ir 2016 metais orbitoje skraidė Tiangong-1 bei Tiangong-2. Visgi jos buvo nemodulinės ir dirbo tik po porą metų bei buvo daugiau skirtos technologijų bandymams. Naujoji stotis, taip pat vadinama Tiangong, turėtų dirbti 10-15 metų. Dydžiu ji panaši į praeito amžiaus pabaigoje veikusią Rusijos kosminę stotį Mir ir yra apie penkis kartus mažesnė už Tarptautinę kosminę stotį. JAV įstatymai neleidžia šiai šaliai bendradarbiauti su Kinija kosmoso tyrimų srityje, todėl Kinija negali dalyvauti Tarptautinės kosminės stoties programoje. Tai ir paskatino šalį vystyti beveik nepriklausomą kosmoso programą; tiesa, amžiaus pradžioje Kinija perėmė daug technologijų iš Rusijos, tačiau pastaruoju metu vysto jas pati.

***

Saulės vainiką šildo laužai. Saulės paviršiaus temperatūra siekia 5700 laipsnių. Tai tikrai labai daug, lyginant su mums įprastomis temperatūromis, tačiau Saulę gaubiantis vainikas yra apie 200 kartų karštesnis – jo temperatūra viršija milijoną laipsnių. Kaip gali palyginus vėsus paviršius įkaitinti vainiką iki tokios aukštos temperatūros? Atsakymo į šį klausimą vis dar neturime, nors pirmą kartą jis iškeltas dar praeito amžiaus viduryje. Greičiausiai pagrindinis kaltininkas yra Saulės magnetinis laukas, kuriame sutelkta energija išsklaidoma vainike ir generuoja Saulės vėją, tačiau kol kas neaiškios energijos perdavimo proceso detalės. Saulės žybsniai – stiprūs paryškėjimai ultravioletinių bei rentgeno spindulių ruože, kylantys dėl magnetinio lauko linijų persijungimo – nesuteikia vainikui pakankamai energijos, kad palaikytų tokią aukštą ir nekintančią temperatūrą. Pernai zondas Solar Orbiter aptiko daug mažesnius žybsnius, pramintus „laužais“, kurie galbūt galėtų perduoti pakankamai energijos vainikui. Dabar pristatyti daugiau nei pusantro tūkstančio laužų stebėjimų duomenys ir jų savybes atkuriantis modelis. Dviejų teleskopų – Solar Orbiter ir Solar Dynamics Observatory – duomenys leido išmatuoti ne tik laužų dydžius, bet ir aukštį virš Saulės paviršiaus. Laužai yra pailgi žybtelėjimai, kurių ilgiai siekia 400-4000 km, o aukščiai virš fotosferos – 1000-5000 km. Kitaip tariant, jie yra mažesni už Žemę ir gerokai mažesni už daugumą aktyvių Saulės regionų, iš kurių kyla žybsniai. Skaitmeniniu modeliu, kuriame buvo suskaičiuota Saulės viršutinių regionų bei vainiko dalies evoliucija, pavyko atkurti didesnius laužus. Iš šių rezultatų paaiškėjo, kad jie daug kuo panašūs į žybsnius – pavyzdžiui, laužuose medžiaga taip pat įkaista dėl magnetinio lauko linijų persijungimo, kurio metu magnetinė energija išsklaidoma ir pavirsta šilumine. Laužų atradimas bent kol kas atrodo kaip didžiausias proveržis, bandant suprasti Saulės vainiko kaitinimą, per paskutinį pusšimtį metų. Tyrimo rezultatai arXiv: stebėjimai, modeliai.

***

Ingenuity misija pratęsiama. Sraigtasparnis Ingenuity, balandžio viduryje įrodęs, kad skraidyti Marse įmanoma ne tik raketomis, praeitą savaitę atliko jau ketvirtą bandomąjį skrydį. Per beveik dvi minutes trukusį skrydį Ingenuity nuskrido 266 metrus – daugiau, nei per pirmus tris skrydžius kartu sudėjus. Gegužės pradžioje numatomas penktas skrydis, kurio pabaigoje sraigtasparnis turėtų nusileisti kitoje vietoje, nei pradinė; iki šiol visi skrydžiai baigėsi toje pačioje lygumoje, pavadintoje Brolių Wrightų lauku. Penki skrydžiai – tokia buvo numatyta Ingenuity misija, skirta pademonstruoti ir patikrinti skrydžio technologijas. Sėkmingi bandymai paskatino NASA misiją pratęsti dar mėnesiui. Per šį laikotarpį Ingenuity padės planuoti marsaeigio Perseverance maršrutus – darydamas nuotraukas iš aukštai leis misijos komandai parinkti patogiausią ir įdomiausią judėjimo trajektoriją. Ateityje toks darbas galėtų būti viena iš pagrindinių sraigtasparnių užduočių. Kol kas nežinia, kiek laiko Ingenuity galės veikti – sraigtasparnio prietaisų šildymo elementas pagal specifikacijas turėtų veikti tik mėnesį, bet kol kas jis nerodo nusidėvėjimo požymių, taigi galbūt išlaikys ir du mėnesius ar net ilgiau.

***

Antrojo bandomojo skrydžio metu, balandžio 25 dieną, Ingenuity nufotografavo savo marsaeigį Perseverance iš maždaug 85 metrų atstumo. Kiek man žinoma, tai pirmas kartas, marsaeigis Marse nufotografuotas iš šono, bet ne iš orbitos. Tuo ir galime pasidžiaugti.

***

Ir Marse galima gyventi. Marsas – nesvetinga planeta gyvybei, bent jau šiandien. Bent jau paviršiuje. Grupė mokslininkų neseniai apskaičiavo, kad Marso plutoje gali būti tinkamų gyvybei sąlygų, panašių į kai kuriuos izoliuotus regionus Žemės plutoje. Jų idėja remiasi tuo, kad Žemės žemyninėje plutoje yra regionų, kurie neturi jokio sąlyčio su paviršiumi milijonus ar net milijardus metų. Šiuose regionuose gali būti ir vandens – nedideliuose rezervuaruose ar pasklidusio uolienose. Ir tokiose aplinkose randama mikroorganizmų. Jie išgyvena vartodami laisvus vandenilio ir deguonies atomus – valgo vandenyje ištirpusį vandenilį, o vėliau gauna energijos iš perteklinio vandenilio sąveikų su sulfatais. Sulfatai atsiranda deguonies atomams sąveikaujant su uolienomis. Vandenilio ir deguonies atomai, savo ruožtu, susiformuoja skylant vandeniui, o šiam procesui energijos suteikia radioaktyvūs elementai, kurių plutoje nors ir nedaug, bet yra. Tyrėjai įvertino, kiek šis procesas – radiolizė – galėtų suteikti energijos regionams Marso plutoje, kuriuos nuo paviršiaus skiria pakankamai storos uolienos, kad pro jas neišgaruotų vanduo. Pasinaudoję žiniomis apie Marso meteoritus, jie nustatė, kad sąlygos daug kur Marso plutoje gali būti panašios į gilias popaviršines sąlygas Žemėje. Tokiose vietose Žemėje viename kilograme uolienos aptinkami milijonai sulfatais mintančių mikrobų. Taigi ir Marsas gali pasirodyti tinkama vieta tokiems mikroorganizmams gyvuoti. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Encelado vandenyno druskingumas. Saturno palydovas Enceladas turi poledinį vandenyną. Maža to, vandenyno vanduo turi druskų – tai rodo, kad vanduo nuolat sąveikauja su dugne esančiomis uolienomis. Chemiškai praturtintas vanduo gali duoti pradžią gyvybei. Taigi geresnis supratimas apie vandenyno druskingumą gali padėti susigaudyti ir apie tikimybę ten egzistuoti gyvybei. Skaitmeniniai modeliai padeda susieti druskingumą su vandenyną dengiančios ledo kepurės savybėmis. Nuo druskų kiekio priklauso, kaip vanduo elgiasi šildamas ir vėsdamas. Taip pat vandens judėjimas priklauso nuo to, kur jis gauna energijos – vandenyno dugne, iš branduolio uolienų, ar viršuje, kur liečiasi su ledo kepure. Ištyrę daug galimų parametrų kombinacijų, tyrėjai nustatė, kad labiausiai tikėtinas Encelado druskingumas yra 10-30 gramų druskų kilograme vandens. Tai šiek tiek mažiau, nei vidutinis Žemės vandenynų druskingumas (35 g/kg). Jei druskingumas būtų daug mažesnis ar didesnis, vandenyje susikaupusi šiluma imtų sparčiai tirpdyti ledo kepurę ir ji būtų plonesnė bei vienodesnio storio, nei rodo stebėjimai. Šie rezultatai parodo, kad ledo kepurių ir po jomis plytinčių vandenynų evoliucija glaudžiai siejasi tarpusavyje, tad remiantis ledo kepurės duomenimis galima nemažai pasakyti apie popaviršinį vandenyną. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Saulės sistemą pažįstame visai neblogai, ar ne? Gal ir taip, tačiau net ir čia, kosminiame „vietiniame rajone“, gali slypėti įvairių keistų objektų, nuo tarpžvaigždinių prašalaičių iki protingų civilizacijų pėdsakų. Apie juos pasakoja John Michael Godier:

***

Anglies apykaitos ciklas egzoplanetose. Žemėje anglis nuolat juda tarp plutos, vandenynų bei atmosferos. Šis anglies ciklas stabilizuoja planetos temperatūrą. Temperatūrai pakilus, anglies dvideginis ima sparčiau sąveikauti su uolienomis, todėl jo kiekis atmosferoje sumažėja. Tada susilpnėja šiltnamio efektas ir planeta atvėsta. Temperatūrai nukritus, reakcijos sulėtėja, anglies dvideginio pagausėja ir planeta ima šilti. Toks pat ciklas turėtų veikti ir kitose uolinėse atmosferą turinčiose planetose, bet jo savybės greičiausiai priklauso nuo tektoninių plokščių judėjimo, iš žvaigždės gaunamos energijos ir atmosferos sudėties. Naujame tyrime pristatomas skaitmeninis modelis, susiejantis anglies dvideginio kiekį planetos atmosferoje, planetos masę ir branduolio dydį. Visus tris dydžius įmanoma išmatuoti šiandieninėmis technologijomis, taigi žinodami tikrąjį anglies dvideginio kiekį ir palyginę jį su prognozuojamu, mokslininkai galės įvertinti, ar konkrečioje planetoje vyksta anglies apykaitos ciklas. Ryšys tarp anglies ciklo ir planetos savybių susijęs su anglies judėjimu planetos mantijoje. Anglies turinčios plutos uolienos dėl tektoninių plokščių judėjimo nuskęsta mantijoje; iš kitos pusės, mantijoje esanti anglis išsiveržia į paviršių per ugnikalnius ar plečiantis tektoninių plokščių lūžiams. Kuo sparčiau juda tektoninės plokštės, tuo greičiau vyksta ši apykaitos dalis, todėl ir anglies dvideginio planetos atmosferoje yra daugiau. Modelio rezultatai parodė, kad visose planetose tektoninių plokščių judėjimas lėtėja, taigi ir anglies dvideginio kiekis atmosferoje krenta, planetai senstant; per 10 milijardų metų anglies dvideginio slėgis gali sumažėti iki dešimties kartų. Masyvesnės planetos dažniausiai yra karštesnės, todėl jose spartesnė medžiagos apytaka – konvekcija – mantijoje, o tai lemia spartesnį tektoninių plokščių judėjimą. Iš kitos pusės, planetose, kurių branduoliai sudaro didesnę masės dalį, mantija yra plonesnė ir tektoninės plokštės juda lėčiau. Taigi masyvesnėse planetose galima tikėtis daugiau anglies dvideginio atmosferoje, o turinčiose stambų branduolį – mažiau. Branduolio masę tiksliai nustatyti sudėtinga, tačiau ją galima įvertinti pagal planetos tankį: kuo planeta tankesnė, tuo jos branduolys didesnis. Šis modelis padės nustatyti, kurios uolinės egzoplanetos turi tektonines plokštes ir kurių klimatas, tikėtina, yra stabilus per milijardus metų. Klimato stabilumas, manoma, yra vienas iš svarbiausių kriterijų gyvybės išlikimui ir vystymuisi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Antižvaigždės mūsų pašonėje? Ar gali Paukščių Take būti žvaigždžių, sudarytų iš antimaterijos? Jei tokios „antižvaigždės“ egzistuotų, jų vėjai, susidūrę su įprasta tarpžvaigždine medžiaga, anihiliuotų ir skleistų gama spindulius. Pasinaudoję Fermi gama spindulių teleskopo 10 metų stebėjimų duomenimis, mokslininkai identifikavo 14 žvaigždžių, kurios galėtų būti sudarytos iš antimaterijos. Šių objektų padėtys neatitinka žinomų gama spinduliuotės šaltinių – daugiausiai neutroninių žvaigždžių ar juodųjų skylių, – o spektras gerai dera su medžiagos-antimedžiagos anihiliacijos signalo prognoze. Tiesa, tai dar ne įrodymas, jog jos tikrai yra antižvaigždės; didesnė tikimybė, kad tai labiau įprasti gama spindulių šaltiniai. Remdamiesi šiais rezultatais, tyrėjai taip pat apskaičiavo maksimalų galimą antižvaigždžių skaičių Paukščių Take – jis nesiekia vienos antižvaigždės 300 tūkstančių įprastinių. Materijos ir antimaterijos balansas Visatoje yra viena iš neišaiškintų kosmologinių paslapčių: mums žinomi fizikos dėsniai sako, kad abiejų materijos tipų Visatoje turėtų būti po vienodai, bet stebėjimai rodo, kad antimaterijos yra labai nedaug. Bet koks antimaterijos gausos ir savybių patikslinimas gali padėti išspręsti šį neatitikimą. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review D.

***

Aktyvių galaktikų branduolių išsiveržimai. Kai kurios galaktikų centruose esančios supermasyvios juodosios skylės pasižymi beveik periodiškais išsiveržimais, kurių metu šviesis trumpam išauga keletą kartų. Iki šiol buvo žinomi tik du tokie objektai, o dabar atrasti dar du. Naujieji egzemplioriai aptikti netyčia, skenuojant visą dangų ir ieškant rentgeno spindulių šaltinių. Įdomu, kad priešingai nei pirmų dviejų pavyzdžių atveju, naujųjų objektų spektrai nepanašūs į tipinius aktyvius galaktikų branduolius. Apskritai, jei ne rentgeno išsiveržimai, šios galaktikos būtų pagrįstai laikomos neaktyviomis. Tai rodo, kad išsiveržimams kilti nereikia nuolatinio medžiagos kritimo į juodąją skylę – būtent šis procesas sukuria aktyvų branduolį. Tyrimo autorių teigimu, išsiveržimai gali kilti dėl aplink juodąją skylę besisukančios žvaigždės. Kiekvienos orbitos metu ji priartėja prie juodosios skylės, yra suspaudžiama arba netenka dalies medžiagos ir sužimba. Toks modelis paaiškina išsiveržimų periodiškumą. Apskritai tokie reiškiniai nutinka galaktikose su palyginus mažomis centrinėmis juodosiomis skylėmis, taigi atradimas padės geriau suprasti mažiausių centrinių juodųjų skylių evoliuciją. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Tiksliausias tamsiosios energijos matavimas. Mūsų Visatos erdvė plečiasi ir daro tą greitėdama. Pagal standartinį kosmologinį modelį taip nutinka dėl tamsiosios energijos – Visatos sudedamosios dalies, kuri turi neigiamą slėgį ir stumia erdvę į šalis. Maža to, tamsiosios energijos tankis nemažėja, pačiai Visatai plečiantis. Tuo tarpu spaudimui besipriešinančios medžiagos, kuriančios gravitaciją, tankis mažėja, taigi laikui bėgant tamsioji energija tampa vis reikšmingesnė. Net ir per pirmus aštuonis milijardus metų po Didžiojo sprogimo, kol tamsioji energija nedominavo, jos įtaka pasireiškė per medžiagos pasiskirstymą. Besiformuojantys galaktikų spiečiai vieni nuo kitų nutolo dėl Visatos plėtimosi; tipiniai atstumai tarp spiečių priklauso nuo Visatos sudedamųjų dalių santykinės svarbos. Matuodami šiuos atstumus – vadinamus barionų akustiniais svyravimais (angl. Baryon Acoustic Oscillations, BAO) – mokslininkai gali įvertinti tamsiosios energijos stiprumą ir kitus kosmologinius parametrus, aprašančius Visatos evoliuciją. Išmatuoti spiečiaus padėtį dangaus skliaute palyginus nesudėtinga; daugiau problemų sukelia atstumo iki jo išmatavimas. Įprastai tai daroma išmatavus spiečiaus galaktikų raudonąjį poslinkį, kuris nurodo, kaip sparčiai jos tolsta nuo mūsų. Kuo toliau yra galaktika, tuo greičiau ir tolsta, taigi raudonąjį poslinkį galime susieti su atstumu. Bet galaktikos tolsta ne tik dėl Visatos plėtimosi; jos juda ir aplinkinės erdvės atžvilgiu, tad sąsaja tarp atstumo ir raudonojo poslinkio turi tam tikrą paklaidą, kuri iškreipia BAO matavimų rezultatus. Naujame tyrime BAO matavimai apjungti su statistiniu raudonojo poslinkio paklaidų įvertinimu – tai leido parametrus nustatyti daug tiksliau, nei bet kada iki šiol. Tyrėjai pasinaudojo galaktikų duomenimis iš eBOSS (extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), kurie surinkti stebint didelę šiaurinio dangaus dalį nuo 2014 metų. Tarp jų atsirinkę daugiau nei milijoną galaktikų, kurių šviesa iki mūsų keliavo 5,8-8,2 milijardo metų, jie apskaičiavo tankio netolygumų Visatoje augimo spartą ir tamsiosios energijos įtaką pasiskirstymui. Gautosios vertės atitinka iš anksčiau žinomas vertes, bet jų paklaidos – gerokai mažesnės. Tamsiosios energijos vertė yra nenulinė su 11 sigmų patikimumu; kitaip tariant, tikimybė gauti tokią vertę, kokia stebima, atsitiktinai, yra maždaug vienas iš 10, pakelta 27-uoju laipsniu. Jei iš tiesų tamsiosios energijos nebūtų, o eksperimentą jai aptikti kartotume dešimt milijardų kartų per sekundę, atsitiktinai tokią vertę, kokia užfiksuota dabar, gautume vieną kartą per Visatos istoriją. Žinoma, šie rezultatai remiasi prielaida, kad standartinis kosmologinis modelis yra iš esmės teisingas, o mums rūpi tik nustatyti teisingas jo parametrų vertes. Gali būti, kad pačiame modelyje yra fundamentalių trūkumų, kurie privers jį pakeisti, bet tą parodys tik laikas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Mažos galaktikos jonizavo Visatą. Vos atsiradus Visatai, medžiaga joje buvo jonizuota – elektronai atsiskyrę nuo protonų. Praėjus maždaug 380 tūkstančių metų, įvyko rekombinacija – elektronai ir protonai susijungė į vandenilio atomus. Šiandien didžioji Visatos erdvės dalis užpildyta jonizuotomis dujomis, vadinasi kažkada tarp rekombinacijos ir dabarties įvyko rejonizacija. Tikslesni stebėjimai rodo, kad rejonizacijos epocha buvo praėjus keliems šimtams milijonų metų po didžiojo sprogimo, kai Visatoje jau egzistavo galaktikos. Būtent jaunų žvaigždžių spinduliuotė, išsiveržusi iš galaktikų, greičiausiai ir jonizavo didžiąją dalį dujų. Tačiau galaktikose yra ir daug dujų debesų, kurie sugeria jonizuojančius fotonus. Ypač daug debesų buvo pirmykštėse galaktikose, tad kaip jos galėjo jonizuoti Visatą, o ne tik savo pačių dujas? Naujame tyrime pateikiamas galimas atsakymas. Jis susijęs su labai maža galaktika Pox 186, kuri seniai traukė mokslininkų dėmesį, nes joje praktiškai neaptikta dujų, tačiau yra santykinai daug jaunų žvaigždžių. Naujojo tyrimo autoriai atliko detalesnius stebėjimus ir rado jonizuotų dujų srautą, bėgantį iš galaktikos. Labiausiai tikėtina stebėjimų interpretacija – galaktikoje ne per seniausiai įvyko toks stiprus žvaigždėdaros žybsnis, kad spinduliuotė ir vėjai išpūtė likusias dujas lauk iš galaktikos. Teoriniai modeliai rodo, kad panašiai galėjo nutikti ir Visatos jaunystėje; Pox 186 yra pirma žinoma galaktika, turinti tokio stipraus „sprogdinančio“ žvaigždėdaros žybsnio požymių. Būtent tokios mažytės galaktikos ir galėjo sukurti didžiąją dalį Visatą rejonizavusių fotonų. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

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

Laiqualasse