Šią savaitę kąsnelis išankstinis – kaip ir kasmet rugpjūtį, savaitei pabėgu nuo civilizacijos. Bet savaitės naujienas jums apžvelgiau. O čia – daugiau įrodymų apie Veneros vulkanizmą geologiškai nesenais laikais, Cereros ledinės plutos išlikimas saulėkaitoje, jaunos Saulės analogės ir daugelio kitų žvaigždžių aktyvumo analizė, supernovos dulkėtose galaktikose ir aktyvių branduolių mirgėjimo dėsningumai. Gero skaitymo!
***
Patikslinta pavojingo asteroido orbita. NASA zondas Osiris-Rex pastaruosius keletą metų tyrinėjo asteroidą Bennu. Šis asteroidas įdomus ir savo sandara, ir orbita. Pastaroji kertasi su Žemės orbita, taigi kada nors ateityje asteroidas gali pataikyti į mūsų planetą. Bet dabar žinome, kad esame beveik neabejotinai saugūs bent iki 2300 metų. Naudodami Osiris-Rex surinktus duomenis apie tikslią asteroido padėtį erdvėje ir jos kitimą, mokslininkai gerokai patikslino jo orbitos prognozę. Dabartiniu vertinimu, tikimybė, kad asteroidas pataikys į Žemę iki 2300 metų, nesiekia vieno iš 1700, arba 0,06%. Anksčiau tikimybė taip pat nebuvo didelė, bet daug neaiškumų kėlė artėjantis artimas praskridimas pro mūsų planetą. 2135 metais Bennu pralėks dvigubai arčiau Žemės, nei Mėnulis. Nors tada jis tikrai į mus neatsitrenks, Žemės gravitacija pastebimai pakeis jo orbitą, o tai gali privesti prie susidūrimo ateityje. Būtent šis pokytis patikslintas naujais skaičiavimais. Nepaisant tikimybės sumažėjimo, Bennu išlieka vienu iš dviejų pavojingiausių asteroidų, greta 1950 DA – egzistuoja maždaug 0,01% tikimybė, kad šis asteroidas pataikys į Žemę 2880 metais. Nors tikimybė mažesnė, 1950 DA yra daugiau nei dvigubai didesnis už Bennu, tad atsitrenkęs pridarytų daug daugiau žalos. Asteroido išmuštas krateris būna 10-20 kartų didesnis už patį asteroidą – Bennu smūgis galėtų sukurti 5-10 km skersmens kraterį. Smūgio metu nuniokojama teritorija gali būti dar 100 kartų didesnė. Laimei, praktiškai visi tokio dydžio asteroidai yra žinomi ir reguliariai sekami, tad jei ir keltų pavojų, apie tai sužinotume bent 100 metų prieš smūgį. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.
***
Neseno Veneros vulkanizmo įrodymai. Veneros paviršius yra gerokai jaunesnis, nei Merkurijaus ar Marso – jame daug mažiau kraterių. Manoma, kad prieš 800 milijonų metų Veneroje įvyko kataklizmas, užliejęs kone visą planetą šviežia lava. Bet yra ir alternatyvių paaiškinimų – pavyzdžiui, gal Veneros paviršius nuolat atnaujinamas lokaliai? Tai reikštų, kad planetoje dar palyginus neseniai – geologiniais mastais – buvo aktyvių ugnikalnių. Pastaraisiais metais atrandama vis daugiau įrodymų, kad taip galėjo būti, o dabar pateiktas dar vienas. Jis remiasi vieno ugnikalnio aplinkos įdubimų vertinimu. Narinos tolusas yra maždaug 40 km skersmens ugnikalnis, kadaise išsiveržęs tiesiai ant Aramaitės karūnos – apvalaus tektoninio lūžio – krašto. Šis regionas pateko į NASA zondo Magellan, tyrinėjusio kaimyninę planetą prieš tris dešimtmečius, radaro apžvalgos lauką, tad mokslininkai turi detalius duomenis apie paviršiaus aukštį. Juose matyti, kad ugnikalnio aplinka yra įdubusi. Taip nutinka, kai magma susilpnina litosferą. Pasitelkę skaitmeninį modelį, tyrėjai nustatė, kad Narinos toluso aplinkoje litosferos storis neviršija 10 kilometrų – gerokai mažiau, nei vidutiniškai Aramaitės karūnos aplinkoje. Taip pat įvertinta, kad šilumos srautas po ugnikalniu yra 2-4 kartus didesnis, nei kitur karūnoje. Tai reiškia, kad negiliai po paviršiumi dar tebėra magmos ar bent jau karštų uolienų, taigi ugnikalnis aktyvus buvo geologiškai neseniai – per paskutinius 10 milijonų metų. Jis gali būti aktyvus ir šiandien; ši ir panašios vietos bus vieni iš svarbiausių stebėjimo taikinių naujoms Veneros misijoms, kurios išskristi turėtų dešimtmečio viduryje. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research: Planets.
***
Curiosity tyrinėjo sausas nuosėdas? Curiosity marsaeigis, nuo 2012 metų dirbantis Marse, važinėja Gale kraterio dugnu, o šiuo metu po truputį kyla į jo centre esantį Sharp kalną. Ši vieta misijai pasirinkta, nes manoma, kad kadaise krateryje telkšojo didžiulis ežeras. Curiosity atlikta uolienų analizė naudojama siekiant suprasti, kaip vystėsi Marso vandens rezervuarai prieš milijardus metų. Bet naujame tyrime daroma išvada, kad dauguma Curiosity nagrinėtų uolienų niekada nebuvo po vandeniu. Tą tyrėjai nustatė, išanalizavę uolienų cheminės sudėties priklausomybę nuo jų aukščio kraterio sluoksniuose. Kai kurie cheminiai elementai lengvai tirpsta vandenyje, tad jei Gale krateris buvo po vandeniu, šie elementai greičiausiai turėjo pasiskirstyti uolienose gana tolygiai. Tuo tarpu sunkiai tirpstantys elementai turėtų būti išsidėstę įvairiai. Tačiau Curiosity nagrinėtose uolienose surasta priešinga koreliacija – sunkiai tirpių elementų kiekis gana panašus visose uolienose, o lengvai tirpių gerokai mažėja kylant į viršų. Tokią tendenciją sunku paaiškinti, jei uolienos formavosi vandenyje. Bet ji natūraliai susiformuoja, jei uolienos buvo sausumoje, tačiau ant jų reguliariai lydavo lietus. Lietinga erozija galėjo suformuoti ir molingas uolienas, kurios laikomos pagrindiniu įrodymu, jog Gale krateryje būta ežero. Gausūs geležies klodai uolienose dar kartą patvirtina, kad praeityje Marso atmosfera buvo redukuojanti ir su geležimi sąveikavo silpnai, priešingai nei šiandieninė oksiduojanti. Nauja Curiosity duomenų interpretacija gali padėti geriau suprasti ir Marso praeities sąlygas, ir planetos virsmą iš drėgnos į labai sausą planetą. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.
***
Perseverance mėginių ėmimas nenusisekė. Praeitą savaitę, po keletą mėnesių trukusių pasiruošimų, Perseverance marsaeigis pirmą kartą bandė paimti uolienų mėginį ir patalpinti jį į specialų dėklą gabenimui į Žemę. Išgręžęs maždaug aštuonių centimetrų gylio cilindrinę duobę, marsaeigis turėjo surinkti 1,3 centimetrų skersmens ir šešių centimetrų ilgio uolienos mėginį. Buvo planuojama, kad visa operacija užtruks iki 11 parų. Deja, sėkmingai prasidėjusi, operacija gana greitai buvo nutraukta, nes paaiškėjo, kad jokio mėginio paimti į talpyklą nepavyko. Atidžiai apžiūrėję aplinkos ir gręžimo vietos nuotraukas, misijos inžinieriai suprato, kad duobė buvo išgręžta pernelyg minkštoje uolienoje. Ši paprasčiausiai subyrėjo, todėl mėginio paėmimui skirta ranka nieko nepajėgė ištraukti. Iš kitos pusės, kiek rodo telemetrijos duomenys, visi prietaisai veikė kaip numatyta, todėl labai tikėtina, kad vėlesni mėginių ėmimo bandymai bus sėkmingi. Iš viso NASA tikisi surinkti bent 20, o geriau 35, Marso uolienų mėginius, kuriuos į Žemę galėtų pargabenti bendra NASA ir Europos kosmoso agentūros misija šio dešimtmečio pabaigoje.
***
Cereros ledinė pluta krateriuose. Nykštukinė planeta Cerera skrieja Asteroidų žiede. Jos plutoje turėtų būti nemažai vandens ledo, tačiau ne pačiame paviršiuje, mat Saulės šviesa ledą išgardina net ir tokiu atstumu. Cereros sukimosi ašis beveik statmena orbitos plokštumai, todėl arti pusiaujo ledas labiausiai nugaravęs. Visgi meteoritų smūgiai gali iškelti ledą iš gilesnių sluoksnių, o iškeltas jis paviršiuje išsilaiko milijonus metų. Tokią išvadą padarė mokslininkai, išnagrinėję Dawn zondo, tyrinėjusio Cererą 2015-2018 metais. Misijos pabaigoje zondas skriejo elipsine orbita, reguliariai priartėdamas 30-50 km atstumu prie Cereros paviršiaus. Neutronų srautą matuojantis prietaisas GRaND leido išmatuoti vandenilio koncentraciją Cereros paviršiuje – vandeniliui sąveikaujant su galaktiniais kosminiais spinduliais, formuojasi neutronai, kurie išlekia į kosmosą. Paaiškėjo, kad didelio Okatoriaus kraterio dugne, sienose bei aplinkoje vandenilio koncentracija daug aukštesnė, nei kitur. Labiausiai tikėtinas vandenilio šaltinis yra vandens ledas, taigi atrodo, kad kraterį suformavęs smūgis iškasė daug ledo iš maždaug 10 kilometrų gylio ir paskleidė jį aplinkoje. Truputį mažesnės skyros duomenys, surinkti ankstesniais misijos etapais, rodo gana tvirtą koreliaciją tarp stambių kraterių ir aukštesnės vandenilio koncentracijos. Taigi ledas buvo iškastas ne vien Okatoriaus, bet ir kitų kraterių formavimosi metu. Kone 100 km skersmens Okatoriaus krateris atsirado prieš maždaug 20 milijonų metų, tad akivaizdu, kad bent tiek laiko vandens ledas gali išlikti Cereros paviršiuje visiškai neišgaravęs. Atradimas dar kartą patvirtina, kad Cereros plutoje yra daug ledo ir kad visas kūnas yra išsisluoksniavęs į plutą, mantiją bei branduolį, kurių cheminė sudėtis – skirtinga. Manoma, kad po ledo pluta gali plytėti skysto vandens vandenynas, taigi Cerera gali turėti gyvybei tinkamų zonų. Didesnė ledo gausa daugumoje kraterių sustiprina įtarimą, kad vandenynas plyti po visa Cereros pluta, o ne tik lokaliai. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.
***
Dragonfly misijos tikslai. Šio dešimtmečio pabaigoje Titano link turėtų išskristi dedikuota NASA misija Dragonfly. Po maždaug dešimtmetį truksiančio skrydžio Laumžirgis nusileis ant Saturno palydovo 2036-aisiais ir bent keletą metų jį tyrinės. Tai nebus pirmasis nusileidimas Titane – tą dar 2005 metais padarė Huygens zondas, atskridęs kartu su Cassini misija. Bet Huygens buvo skirtas Titano atmosferos tyrimams, o ant paviršiaus išgyveno tik apie valandą. Dragonfly bus visai kitoks – tai turėtų būti skraidantis zondas, išnaudosiantis tankios Titano atmosferos teikiamus privalumus. Jis šokinės nuo vienos įdomios vietos prie kitos ir specialiai pritaikytais instrumentais tyrinės Titano atmosferą, paviršių bei popaviršinius klodus. Dabar suformuluoti ir oficialiai paskelbti tikrai ambicingi misijos tikslai. Pagrindiniai numatomi uždaviniai yra trys: prebiotinės chemijos ir tinkamumo gyvybei tyrimas, „pažįstamos“ gyvybės biopėdsakų paieška bei „nepažįstamos“ gyvybės biopėdsakų paieška. Prebiotinė chemija – tai įvairiausios cheminės reakcijos, vykstančios Titano atmosferoje ir ant paviršiaus. Nuotoliniai stebėjimai atskleidė, kad ten esama įvairių net gana sudėtingų organinių junginių; taip pat žinome, kad palydove lyja lietūs, teka upės, plyti ežerai ir jūros. Tik juose skystas yra ne vanduo, o metanas ir etanas. Tuo tarpu vanduo ten sustingęs į ledą, bet galbūt skysto vandens yra giliai po paviršiumi (panašiai, kaip Encelade ar Jupiterio palydove Europoje), taip pat skysto vandens telkiniai gali susiformuoti po meteoritų smūgių, krateriuose. Tame vandenyje gali būti ir gyvybės – jos paieškos yra antrasis tikslas. Panašiai kaip paieškos Marse ar planuojama misija į Europą, Dragonfly galėtų ieškoti įvairių metabolinių reakcijų produktų pėdsakų. Bet įdomiausias Titanas yra tuo, kad metano ežeruose ten gali užsimegzti visiškai kitokia gyvybė, nei mums pažįstama, paremta kitokiomis biocheminėmis reakcijomis. Trečiasis tikslas yra būtent tokios gyvybės pėdsakų paieška. Taigi Dragonfly yra vos trečia kosminė misija, kurios tiksluose aiškiai įrašytos gyvybės pėdsakų paieškos. Pirmoji tokia buvo Viking zondų misija į Marsą aštuntajame dešimtmetyje, antroji – marsaeigis Perseverance, nuo vasario taip pat važinėjantis Marse. Misijos tikslai aprašyti straipsnyje The Planetary Science Journal.
***
Kodėl nerandame nežemiškų protingų civilizacijų? Galbūt tiesiog esame per daug nekantrūs? Apie tai pasakoja John Michael Godier:
***
Žvaigždėdaros regionus – tarpžvaigždinių dujų debesis, kuriuose gimsta naujos žvaigždės – dažniausiai matome dėl tų pačių žvaigždžių skleidžiamos spinduliuotės. Taip yra ir šiuo atveju. AFGL 5180 centre jauna žvaigždė leidžia dvi čiurkšles, kurios išstumia dalį dujų ir sudaro kiaurymes, pro kurias mus pasiekia didelė dalis spinduliuotės.
***
Jaunos Saulės analogės aktyvumas. Saulės amžius siekia kiek daugiau nei 4,5 milijardo metų. Šį skaičių žinome iš evoliucinių modelių ir kitų žvaigždžių stebėjimų. Bet modeliai toli gražu nėra tobuli, tad visą laiką norisi juos padaryti tikslesnius. Geriausias būdas tą padaryti – atrasti žvaigždžių, kuo panašesnių į Saulę. Tokių yra žinoma keletas, o dabar pristatyti detaliausi jaunos Saulės analogės Banginio Kapa-1 stebėjimai. Dvejus metus trukę stebėjimai, apėmę platų elektromagnetinio spektro ruožą, leido susieti šios žvaigždės aktyvumą su Saulės aktyvumo modeliais ir taip pagerinti šiuos modelius. Banginio Kapa-1 masė beveik tiksliai atitinka Saulės masę, jos metalingumas (sunkesnių už helį elementų dalis žvaigždėje) – Saulės metalingumą, tačiau amžius tėra apie 600 milijonų metų. Paaiškėjo, kad žvaigždė yra daug aktyvesnė, nei šiandieninė Saulė; stebėjimų laikotarpio metu netgi pasikeitė globali žvaigždės magnetinio lauko konfigūracija. Taip pat žvaigždė greičiausiai sukasi apie tris kartus greičiau, nei Saulė. Taigi ir mūsų Saulė praeityje turbūt sukosi greičiau ir buvo aktyvesnė, nors ir blausesnė, nei šiandien. Šios žinios padės geriau suprasti ne tik Saulės struktūrą ir raidą, bet net ir gyvybės atsiradimą bei ankstyvąją evoliuciją Žemėje: būtent 600 milijonų metų amžiaus Žemėje formavosi pirmieji gyvi organizmai, o stipresni Saulės žybsniai galėjo turėti reikšmingos įtakos sudėtingų molekulių formavimuisi, taigi ir gyvybės atsiradimui. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Daugelio žvaigždžių aktyvumas – panašus. Visos žvaigždės yra daugiau ar mažiau aktyvios. Aktyvumu bendrai įvardijami magnetiniai procesai, kurie sukuria aukštos energijos spinduliuotę, sklindančią nuo žvaigždės fotosferos. Manoma, kad magnetinio lauko savybės, lemiančios ir aktyvumą, labai priklauso nuo procesų žvaigždės gelmėse, ypač ryšio tarp spindulinės ir konvekcinės zonų. Tokios žvaigždės, kaip Saulė, išorėje turi konvekcinį sluoksnį, kuriame energija iš gelmių į išorę pernešama karštai medžiagai kylant aukštyn, o šaltai – leidžiantis. Centrinius 70% Saulės spindulio užima spindulinė zona, kur energija pernešama tiesiog fotonų srautu. Bet naujame tyrime atskleidžiama, kad daugybės žvaigždžių aktyvumas yra labai panašus – net įskaitant ir tas, kurių konvekcinė zona tęsiasi iki pat žvaigždės centro. Tai yra žvaigždės, mažesnės nei maždaug pusė Saulės masės. Tyrime apimta gana didelė žvaigždžių įvairovė, nuo pačių mažiausių iki maždaug dvigubai masyvesnių už Saulę. Joms visoms pritaikytas empirinis aktyvumo modelis, paremtas Saulės stebėjimais. Modelyje atsižvelgiama į Saulės sukimosi periodą ir 11 metų aktyvumo ciklą ir prognozuojamas tipinis aktyvumas, t.y. rentgeno spinduliuotės ir visos spinduliuotės intensyvumo santykis. Paaiškėjo, kad modelis labai gerai prognozuoja ir kitų žvaigždžių aktyvumo lygį, nepriklausomai nuo jų masės. Pagrindiniai aktyvumą lemiantys kriterijai yra žvaigždės sukimosi greitis ir jos magnetinis įsotinimas. Pastarasis dydis yra magnetinio lauko stiprumo santykis su tam tikra kritine verte, kurią pasiekus žvaigždės aktyvumas nustoja augti, toliau stiprėjant magnetiniam laukui. Modelio prognozuojama sklaida aplink griežtą laipsninį ryšį tarp sukimosi greičio ir aktyvumo atitinka stebimą sklaidą, taigi galima teigti, jog stebima sklaida yra reali, o ne kylanti dėl stebėjimų netobulumo. Šie rezultatai padės geriau suprasti žvaigždžių aktyvumo fizikinę prigimtį ir prognozuoti, kiek žvaigždžių aktyvumas gali pakenkti jų planetoms. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Supernovos dulkėtuose galaktikų regionuose. Žvaigždės, kurių pradinė masė viršija aštuonias Saulės mases, gyvenimo pabaigoje sprogsta supernovomis. Supernovos sprogimas būna toks ryškus, kad jį įžiūrėti galima net labai tolimose galaktikose. Taigi, nuolat stebint dangų ir registruojant supernovų sprogimus, įmanoma apskaičiuoti bendrą supernovų sprogimų dažnumą, o iš jo įvertinti žvaigždžių formavimosi spartą. Žvaigždžių formavimosi spartą galima įvertinti ir skaičiuojant skaitmeninius modelius, kuriais sekama reikšmingos Visatos dalies evoliucija kone nuo pat Didžiojo sprogimo. Pastarasis metodas prognozuoja maždaug 3-10 kartų daugiau supernovų sprogimų, nei aptinkama. Kodėl? Greičiausiai todėl, kad nemaža dalis supernovų slepiasi dulkėtuose galaktikų regionuose. Jau seniai žinoma, kad kosminės dulkės – anglies ir silicio junginiai, sandara primenantys laužo dūmus – užstoja daugybės žvaigždžių šviesą ir iškreipia jų spektrus. Dažnai daug dulkių būna tuose galaktikų regionuose, kur sparčiai formuojasi žvaigždės, taigi ir sprogsta daug supernovų. Supernovos dažnai aptinkamos pagal skleidžiamus regimuosius ar ultravioletinius spindulius, kuriuos labai gerai ir sugeria tarpžvaigždinės dulkės. Naujojo tyrimo autoriai pasitelkė kosminį teleskopą Spitzer, jautrų infraraudoniesiems spinduliams. Apie dvejus metus jie stebėjo 40 palyginus netolimų sparčiai žvaigždes formuojančių galaktikų ir ieškojo supernovų sprogimų. Aptiko devynis, iš kurių penki buvo nepastebėti kitais teleskopais. Atsižvelgę į palyginus trumpą stebėjimų laikotarpį bei mažą galaktikų imtį, mokslininkai įvertino, kad realus supernovų skaičius Visatoje neblogai atitinka skaitmeninių modelių prognozes. Šie rezultatai padės geriau suprasti ir pavienių galaktikų evoliuciją, ir visos Visatos žvaigždžių populiacijų bei netgi cheminės sudėties raidą. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Aktyvių branduolių mirgesys – dėsningas. Aktyvūs galaktikų branduoliai yra supermasyvios juodosios skylės, kurias juosia dujų diskai ir kitos struktūros. Dujos, krisdamos į juodąją skylę, išspinduliuoja labai daug energijos, todėl matome ryškų spinduliuotės šaltinį galaktikos centre. Ta spinduliuotė nėra visiškai pastovi: įvairūs procesai, daugiausiai magnetiniai, sukuria dujų netolygumus, o šie – nuolatinį spinduliuotės mirgėjimą. Jau seniai žinoma, kad aktyvių branduolių spinduliuotė kinta labai įvairiomis laiko skalėmis, nuo sekundžių iki mėnesių ar metų – ir kuo ilgesnė laiko skalė, tuo didesnės amplitudės tipiniai šviesio svyravimai. Bet egzistuoja tam tikra laiko skalė, ties kuria šis sąryšis pakinta: didesnio periodo svyravimai nebeturi didesnės amplitudės. Naujame tyrime nustatyta, kad ši laiko skalė priklauso nuo juodosios skylės masės. Ištyrę 67 aktyvių branduolių ilgamečius stebėjimus, mokslininkai įvertino jų šviesio kitimo amplitudę skirtingomis laiko skalėmis ir pamatė, kad kuo masyvesnė juodoji skylė, tuo ilgesnė laiko skalė žymi pasikeitimą iš stiprėjančių į nekintančius svyravimus. Ši laiko skalė atitinka tipinę šiluminio judėjimo laiko skalę ties ta disko vieta, iš kurios sklinda daugiausia ultravioletinės spinduliuotės. Įdomu, kad analogiškas ryšys aptiktas ir išnagrinėjus baltųjų nykštukių – į Saulę panašių žvaigždžių liekanų – spinduliuotės svyravimus, kylančius dėl medžiagos kritimo netolygumų. Tai leidžia spręsti, kad spinduliuotės netolygumus sukelia fundamentalūs procesai, labai panašiai vykstantys visuose akreciniuose diskuose, nepriklausomai nuo centrinio objekto masės ar pobūdžio. Todėl, tyrėjų teigimu, šis atradimas padės ieškoti tarpinės masės juodųjų skylių. Taip vadinamos juodosios skylės, kurių masė siekia tarp šimto ir šimto tūkstančių Saulės masių. Kol kas jų beveik nėra aptikta; keli galimi atradimai vertinami nevienareikšmiškai, pasiūlyta alternatyvių būdų, kaip paaiškinti stebimą spinduliuotę. Ištyrus tokių objektų spinduliuotės kintamumą ir nustačius pokyčių laiko skalę, būtų galima daug tvirčiau pasakyti, kokios masės kūnas sukelia spinduliuotę. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų. Į juos operatyviai negalėsiu atsakyti, nes iki ateinančio savaitgalio būsiu be interneto, bet grįžęs į civilizaciją atsiliepsiu.
Laiqualasse