Viimeinen tutkimusmatka
Siellä, missä on mantereen reuna, alkaa valtameri. Planeettamme suurin. Kun erilaiset henkiolennot vielä vaelsivat vuoristoisilla mailla inkojen imperiumin laidalla, missä Maule -joki virtaa, aluetta asuttivat myös ”maan lapsiksi” itseään kutsuvat asukkaat. He olivat kulttuurillisesti ja kielellisesti omanlainen Etelä-Amerikan yhteisönsä, joka ei muodostanut inkojen tapaan valtiota, vaan lähinnä löyhemmän linnoitettujen kylien verkoston nykyisen Chilen ja Argentiinan alueilla. Mapuchet ovat edelleen Chilen lukumäärältään merkittävin alkuperäiskansa. Heidän mytologiassaan vesi tuo tulvan ja tuhon, kun kuivuus palauttaa kiinteän maan ja auringonpaisteen jatkuvassa hyvän ja pahan väliseksi rinnastuvassa kamppailussaan. Geologisesti nuoren Andien vuoriston alueella jäätiköiden sulamisvedet ja maanjäristysten tuottamat tsunamit tosiaan tuovat tuhon jatkuvissa sykleissä mutta laaksojen hedelmällinen maa antaa myös elannon niille, jotka muistavat kohdella sitä kunnioittavasti.
Nykyään ilmastonmuutos ei jätä Mapuche-kansan maita rauhaan. Kun Andien jäätiköt hupenevat, ne vievät mukanaan niin sulamisvesistä riippuvaiset joet kuin suuren osan maatalouttakin. Chileä vaivaa vesipula ja se vaikuttaa aivan kaikkeen mutta kyseessä on täysin keinotekoinen kriisi jopa unohtaen ilmaston lämpenemisen. Kriisin keskiössä on ravinteikas, ruskean kuoren peittämä hedelmä, jonka vihreän sisällön kasvava kysyntä Euroopassa ja Yhdysvalloissa on saanut viljelijät laajentamaan sen viljelyyn käytettyä maa-alaa Chilen hedelmällisissä laaksoissa Santiagon pohjoispuolella. Diktatuurilta peritty talousmalli ja halpa maa tarjosivat mainiot olosuhteet tuottaa runsain mitoin avokadoja länsimaiden ahnaille markkinoille mutta kuten lähes aina, riistävä liiketoimintamalli rikastutti harvoja ja johti ulkoisvaikutuksinaan vakaviin ongelmiin.
Kun valtavat avokadoplantaasit imevät jokien koko virtaaman, näivettäen ne kuiviksi uomiksi, paikalliset asukkaat joutuvat rajoittamaan veden käyttöä ja jopa tuomaan juomavetensä muualta. Samalla monokulttuuriset plantaasit kiihdyttävät eroosiota ja heikentävät viljelysmaan laatua ja niiden viljelyssä käytetyt runsaat torjunta-aineet saastuttavat pohjaveden. Chilen markkinaliberaali lainsäädäntö on kuitenkin antanut maanomistajille lähes vapaat kädet käyttää omistamiensa maiden resursseja haluamallaan tavalla. Vaikka maiden läpi virtaisi joki, ei yksityisten omistajien ole juurikaan tarvinnut piitata alajuoksulle aiheuttamastaan vesipulasta tai sinne valuvista saasteista. Kourallinen suuria maanomistajia pitääkin hallussaan suurinta osaa Petorca -provinssin vedestä, mikä vain kuvastaa yksityisomistuksen vahingollisuutta varallisuuden annettaessa kasautua rajoitta harvoille. Alue on lisäksi valtaosan vuodesta kuivaa ja avokadon kasvattaminen vaatii runsaasti vettä, peräti 320 litraa jokaista hedelmää kohti, mikä on johtanut pysyvään kuivuuteen provinssin laaksoissa luonnolle ja ihmisille tuhoisalla tavalla.
Suuret tuottajat kukoistavat samalla kun ihmiset kärsivät. Sama kehityskulku on nähty uudelleen ja uudelleen aivan liian monessa yhteydessä mutta Chile on murrosvaiheessa, pyristelemässä eroon viimeisistä uusliberaalin sotilasdiktatuurin kahleista. Lakimuutokset, erityisesti yritys saattaa voimaan Chilen uusi perustuslaki, ovat tuomassa mukanaan parempaa. Vesi määriteltiin jo lainsäädännöllisesti loukkaamattomaksi ihmisoikeudeksi. Uusi perustuslaki taas tähtää tieteen ja tutkimuksen aseman parantamiseen, luonnon ja ympäristön suojeluun, sekä koulutuksen aseman, rahoituksen ja saatavuuden merkittävään parantamiseen. Vaikka se kaatuikin kansanäänestyksessä paljolti taloudellisen eliitin käynnistämän propagandakampanjan ja konservatiivien vastustuksen turvin, uutta dokumenttia pidetään laajasti parannuksena verrattuna diktatuurin aikana tuotettuun nykyiseen perustuslakiin. Päätellen ainakin siitä, että kirjoittajina on demokraattisesti valittu joukko kansalaisjärjestöjen edustajia, tutkijoita, opettajia ja opiskelijoita, sekä alkuperäiskasojen edustajia, eikä niinkään sotilaita, taloudellista eliittiä tai poliitikkoja, on hyviä syitä luottaa uuden perustuslain tuovan mukanaan mahdollisuuden parempaan, jos se vain saadaan voimaan.
Mutta tarkoitukseni ei ole kirjoittaa Chilen poliittisesta ilmapiiristä tai edes planeettamme ekosysteemejä ja ihmisyhteisöjä uhkaavasta ilmastokatastrofista. Ne luovat vain näyttämön omalle tutkimusmatkalleni Etelä-Amerikan länsirannikolle, Andien valtavan vuoriston kupeeseen. Olen matkustanut Chileen tekemään tutkimusta, tapaamaan pitkäaikaisia yhteistyökumppaneitani ja kollegoitani, sekä ystäviä. Chile on tähtitieteen paratiisi, jossa sijaitsee yli 70% kaikesta ihmiskunnan rakentamasta tähtitieteellisestä valon keräämiseen suunnitellusta kapasiteetista peilipinta-alalla mitattuna. Olen käynyt maassa aiemmin neljästi ja jokainen vierailu on ollut menestys niin tieteen etenemisen kuin paikallisten opiskelijoidenkin kannalta. Ounastelen kuitenkin tämän viidennen kerran olevan viimeinen, vaikken oikein osaakaan perustella miksi.
Mannertenväliset lennot tuovat mukanaan monenlaista tuskaa. Huomaan kipuilevani jo astuessani lentokentän terminaalirakennuksen maanpäälliseen kulutushelvettiin, joka muistuttaa kuhinaltaan lähinnä painajaismaisia joulumarkkinoita myynnin maksimointiin suunnitellussa kauppakeskuksessa. Lepopaikkoja tai rauhaa ei juuri ole, ja jokainen epämukava istuinkin on asetettu siten, että ihmiset ohjataan kuluttamaan maksimaalisesti. Kaikkialla on matkamuistoja ja kaikenlaista rojua, jota kukaan ei tarvitse, sekä loppumattomat rivit luksustuotteita, joita heikossa asemassa olevat epätoivoiset ihmiset tuottavat kaukoidän hikipajoissa. Minkä dystopian olemmekaan luoneet!
Yhtä kivuliasta on viettää lentokoneen aivan liian pienessä tuolissa vajaat parikymmentä tuntia koettaen lääkitä kipeytynyttä selkää ja puutuneita jalkoja kirjallisuudella ja runsaalla määrällä punaviiniä. Koska nukkuakaan ei voi, lentokoneessa tulee vietettyä aikaa ajatellen. Päällimmäisenä mielessä on seuraava kipuilun aihe — lennosta aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt. Vaikka olenkin kompensoinut päästöni rahoittamalla väliamerikkalaisia pienviljelijöiden metsitysprojekteja ja siten koettanut ostaa itselleni hyvän omatunnon, en osaa olla tyytyväinen. Ilmastokatastrofi uhkaa meitä kaikkia ja jokainen toimenpide tarvitaan. Sen sijaan, että ”kompensoimme” toiminnastamme aiheutuvat päästöt meidän tulisi vähentää sitä päästöjä tuottavaa toimintaa ja samanaikaisesti toteuttaa kaikki kompensaatioiksi kaavaillut toimenpiteet. Enkä aivan luota kompensaatiopalveluita tarjoavien yritysten toimintaan, koska ei ole lopultakaan mitään takeita, että ne tosiaan toimivat luvatulla tavalla.
Motiivini kestää kaikki lentomatkailusta aiheutuva kipu on kuitenkin yksinkertainen. Olen akateemisen maailman nomadi, vailla virkaa ja siten taloudellista turvaa, ja joudun pyrkimään tutkimustyöni tuotteliaisuuden maksimointiin tai riskeeraan työttömyyden ja siitä aiheutuvan taloudellisen ahdingon. Olen yhteiskuntamallin vankina epävarmassa taloudellisessa tilanteessa ja minun on käytännössä pakko takertua jokaiseen tarjottuun oljenkorteen — on tartuttava kynään kirjoittaakseni hakemuksen jokaiselle mahdolliselle tutkimusrahoitusta tarjoavalle säätiölle ja huolehdittava verkostoitumisesta, julkaisuluettelon laajuudesta ja kokemuksesta. Chilestä en saa tulevaisuudessa rahoitusta mutta matkan on tarkoitus tuottaa muita oljenkorsia.
Lentokoneessa on kuitenkin vain hyvin rajallisesti tilaa tehdä mitään järkevään kuten valmistella seminaariesitystä, koska kannettava tietokone mahtuu vain juuri ja juuri edessä olevalle pienelle kokoontaitettavalle pöydälle. Käsiäkin on vaikeaa saada tietokoneen käyttöön soveltuvaan asentoon, jos viereiset istuimet eivät ole vapaina. Onnistun kuitenkin laatimaan esitystä jonkin verran — aiheena on Proxima Centaurin rikas planeettakunta ja siitä tehtyjen havaintojen uudelleenanalysointi. Yksi Santiagon Diego Portalesin yliopiston paikallisista tutkijoista, Jose Prieto, on pyytänyt minua pitämään esitelmän aiheesta. Yliopisto on yksityinen, mikä on suomalaisesta näkökulmasta omituinen järjestely, mutta en tuhlaa aikaani hallinnollisten asioiden pohtimiseen. Minulla on kiinnostavaa esitettävää liittyen Proxima Centaurin planeettojen ominaisuuksiin ja varmentamiseen riippumattomilla havainnoilla. Olen nimittäin onnistunut riipimään olemassaolevista havainnoista aiempaa enemmän informaatiota puhtaasti matemaattisen data-analyysin keinoin, ja haluan kuulla mitä chileläiset kollegani asiasta ajattelevat. Olen saanut uutta tietoa planeettakunnasta mutta samalla olen onnistunut määrittämään itse tähden pintarakennetta — sen pilkut vaikuttavat niin kirkkaushavaintoihin kuin spektroskooppisiinkin mittauksiin ja niiden koko ja näennäinen liike tähden pinnalla sen pyöriessä kiinteästä kappaleesta poikkeavalla tavalla vaihtelevalla nopeudella eri leveyspiireillä antavat tietoa tähden itsensä magneettisesta dynamosta ja sen fysiikasta.
Tuoreissa tuloksissani on kuitenkin muutakin kiinnostavaa. TESS -avaruusteleskoopilla ja muilla instrumenteilla tehtyjen kirkkaushavaintojen variaatiot aiheutuvat paljolti kahdesta lähteestä: roihupurkauksista ja tähdenpilkuista. Erityisesti pilkut, joita tähden pyöriessä saapuu jatkuvasti sen näkyvälle puolelle himmentäen näennäistä kirkkautta ja poistuu toisella reunalla, aiheuttavat järjestelmällisiä variaatioita noin 83 päivän sykleissä. Roihupurkaukset taas näkyvät tähden merkittävänä kirkastumisena satunnaisina ajankohtina minuuttien tai korkeintaan kymmenien minuuttien ajaksi. Molemmat ilmiöt voivat antaa kiinnostavaa tietoa tähden pinta-aktiivisuudesta ja siten fysiikasta mutta ne voivat myös peittää alleen huomattavasti pienemmät kirkkausvaihtelut: sellaiset, jotka aiheutuvat planeettojen liikkeestä tähden editse. Vaikka Proxima b ei olekaan sopivalla radalla kulkeakseen tähden pinnan editse, jokin järjestelmän muista planeetoista saattaa hyvinkin olla. Siksikin kirkkausvariaatioiden ymmärtäminen on tärkeää.
Raapustan muutaman yhtälön muistikirjaani ja mietin mitä ne tarkoittavat. On mahdotonta pohtia tiedettä kovinkaan kauan ahtaassa, hikisessä lentokoneen kapselissa, vaan käytän mielummin aikani kulttuurin parissa. Kun olkalaukusta löytyy kiinnostavaa kirjallisuutta on aina mahdollista paeta lukemattomiin maailmoihin jättäen oman ruumiinsa kärsimään puutuneista jaloista ja kipeytyneestä selästä pienikokoisemmille ihmisille suunnitellussa istuimessa.
Saavun pian Santiagon miljoonakaupunkiin, jonka paksu savusumu peittää kaupungin toisen laidan näkyvistä. En kuitenkaan jää pilaamaan keuhkojani huonolaatuisella hengitysilmalla, vaan matkaan ystäväni ja kollegani James Jenkinsin kanssa aavistuksen verran kaupungin ulkopuolelle, Pirquen maalaismaakuntaan, missä viinitilat kukoistavat ja ilma on raikasta. Apulaisprofessorina Diego Portalesin yliopistossa toimiva James Jenkins on yksi pitkäaikaisimmista yhteistyökumppaneistani ja olemme yhdessä julkaisseet vuosikymmenen aikana noin 30 tieteellistä artikkelia. Puitteet hedelmälliseen yhteistyöhön ovat siis ainakin kunnossa.
Kirjoitus on ensimmäinen osa matkapäiväkirjastani Chilen Santiagoon marraskuussa 2022. Kirjoitus on julkaistu ensimmäisenä Tähtitieteellinen yhdistys Ursan blogissa Eksoplaneetta hukassa.
Lisää aiheesta
Gaia planeettajahdissa
James Webb -avaruusteleskooppi on jättänyt mediassa viime aikoina varjoonsa muut tuoreet tähtitieteen kehitysaskeleet. Kyseessä on tietenkin merkittävä havaintoinstrumentti mutta muitakin mainioita havaintolaitteita on ammuttu viime vuosina taivaalle ja niiden tuottamat havainnot ovat niin ikään mullistaneet käsityksemme lähitähdistä ja niiden planeettakunnista. TESS -avaruusteleskooppi on esimerkiksi havainnut lähes 5000 uutta eksoplaneettaa, joista valtaosa on edelleen varmentamatta ja sen havaintojen pohjalta on kirjoitettu jo lähes tuhat tieteellistä artikkelia. Mutta tähtitiedettä on palvellut vieläkin paremmin eräs hiukan tuntemattomammaksi jäänyt, Lagrangen toisessa pisteessä JWST:n seurana Aurinkoa kiertävä Gaia -satelliitti. On vain sopivaa, että Gaia tervehti kumppanikseen saapunutta JWST -instrumenttia ottamalla tästä kuvan (Kuva 1.).
Gaia on tuottanut aivan valtavasti perustavanlaatuista dataa Auringon kosmisesta lähinaapurustosta ja galaksimme kotinurkkauksesta. Sen havaintokampanja on yksinkertainen: Gaia kartoittaa useaan kertaan koko taivaan kaikki riittävän kirkkaat tähdet ja havaitsee niitä kourallisella erilaisia suodattimia. Se osaa kartoittaa tähtien tarkat paikat taivaalla ja selvittää niiden värit, joiden perusteella voidaan arvioida tähtien tyyppejä ja fysikaalisia ominaisuuksia. Lisäksi, paikkahavainnot tehdään useaan kertaan, joten on mahdollista selvittää tähtien liikkeet havaintokampanjan kuluessa. Kun havaintoja toistetaan puolen vuoden välein, Maan ja Gaia -satelliitin ollessa radallaan eri puolilla Aurinkoa, pääsemme näkemään tähtien parallaksin, eli paikan suhteellisen muutoksen verrattuna kaukaisiin taustataivaan tähtiin. Silloin saadaan kolmiomittauksen keinoin selville myös niiden etäisyydet. Gaia tuottaa siis kolmiulotteisen kartan Auringon lähinaapuruston tähdistä, mitaten verrattaen tarkasti jopa miljardin tähden paikat ja liikkeet omassa galaksimme nurkkauksessa.
Mutta Gaiakin voi nähdä planeettoja kiertämässä lähitähtiä. Toistaessaan tähtien paikkamittaukset noin 70 kertaa, Gaia voi antaa tietoa niiden heilahtelusta taivaalla johtuen jättiläisplaneettojen vetovoimavaikutuksesta. Menetelmää kutsutaan astrometriseksi menetelmäksi, ja se on ensimmäinen havaintotekniikka, jolla eksoplaneettojen havaitsemista koetettiin jo 1900-luvun alkupuoliskolla. Tuolloiset instrumentit olivat kuitenkin tarkkuudeltaan liian vaatimattomia ja eksoplaneettojen havaitseminen sai odottaa muiden tekniikoiden esiinmarssia. Mutta Gaia -avaruusteleskooppi on tekemässä myös astrometrisistä planeettahavainnoista arkipäivää (1). Gaian havainnoista on odotettavissa tuhansia uusia eksoplaneettoja ja useiden tunnettujen lähiplaneettojen varmennuksia, kun teleskoopin data saadaan prosessoitua ja julkaistua tutkijoiden tarkasteltavaksi (Kuva 2.). Astrometrinen menetelmä on parhaimmillaan keveiden lähitähtien massiivisten planeettojen havainnoinnissa mutta luvassa on todennäköisesti myös yllätyksiä, kun havaintojen käytännön tarkkuus selviää lähitulevaisuudessa.
Esimakua Gaian kyvyistä on kuitenkin jo saatu edellisten kahden havaintojen julkaisun myötä. Tajusimme muutama vuosi sitten, että Gaian havaittua tähtien paikkoja kahteen kertaan, ja määritettyä ensimmäistä kertaan kaikkien lähitähtien ominaisliikkeet ennätyksellisen tarkasti, tuli mahdolliseksi verrata saatuja ominaisliikkeitä aiempiin Hipparcos -satelliitin havaitsemiin arvoihin. Poikkeamat näiden kahden arvon välillä tarkoittavat sitä, että tähden liike on muuttunut, eli tähti on kokenut kiihtyvyyttä. Sellaista voisi aiheuttaa vain tähtikumppanin tai massiivisen planeetan vetovoima, joten pääsimme jo varhain tarkastelemaan olisiko minkään lähitähden liikkeessä havaittavissa olevaa kiihtyvyyttä. Ensimmäiset tulokset paljastivatkin jupiterinkaltaisen planeetan kiertämässä läheistä auringonkaltaista tähteä nimeltään Epsilon Indi, ja yhdistäessämme havainnot radiaalinopeusmenetelmällä havaittuun liikkeeseen onnistuimme määrittämään tähteä kiertävän jättiläisplaneetan radan (2) muodon ja orientaation avaruudessa.
Epsilon Indi b on runsaat kolme kertaa Jupiterin kokoinen massaltaan ja kiertää tähden 45 vuodessa mutta pelkkä planeetan vetovoiman aiheuttama tähden liikkeen muutos riitti määrittämään sen radan ominaisuudet ja massan. Kyseessä on lähin tunnettu jupiterinkaltainen jättiläisplaneetta ja se sijaitsee vain noin 12 valovuoden päässä Aurinkokunnasta. Epsilon Indi voi siis tarjota lähimmän esimerkin hierarkisesta planeettakunnasta auringonkaltaisen tähden ympärillä. Sellaisen, jossa ulompana on kaasujättiläinen tai jopa useampia ja sisempänä kivisiä maailmoja — ehkäpä jokin tai jotkut niistä ovat tähden elinkelpoisella vyöhykkeellä.
Lähiplaneetoista ainakin Proxima c, lähimmän tähtijärjestelmämme Proxima Centaurin viileä supermaapallo, on mahdollista varmentaa Gaian havainnoista (1). Sen olemassaolosta on saatu viitteitä peräti kolmella menetelmällä — radiaalinopeushavainnoista, Hubble -avaruustelekoopin astrometriasta ja suoralla kuvaamisella mutta planeetan olemassaolo on edelleen aavistuksen verran kyseenalaista. Gaian havainnoista planeetan olemassaolo voidaan varmistaa täysin riippumatta muilla menetelmillä saaduista tuloksista. Havaintoja päästään tarkastelemaan kesäkuussa, joten loppuvuodeksi on tiedossa paljon mielenkiintoisia tietoja lähitähtien planeettakunnista, kun tähtitieteilijät pääsevät asettamaan saatuja uusia havaintoja tähtitieteelliseen kontekstiinsa ja vertaamaan niitä tunnettuihin tietoihin lähitähtiä kiertävistä planeetoista.
Vaikka onkin mahdotonta sanoa ennakkoon mitkä planeettakandidaatit saavat varmennuksen ja mitkä osoittautuvat vaikkapa ruskeiksi kääpiöksi tai jopa kokonaan virhehavainnoiksi, se on kuitenkin varmaa, että ikivanha menetelmä, astrometria, nousee vihdoinkin tuottavuudessaan ja kiinnostavuudessaan muiden merkittävien eksoplaneettojen havaintotekniikoiden rinnalle. Pääsemme tutkimaan tarkemmin Auringon lähinaapuruston jättiläisplaneettojen populaatiota. Vaikka näitä planeettoja onkin havaittu runsaasti radiaalinopeusmenetelmällä, astrometristen havaintojen avulla saadaan vihdoinkin määritettyä niiden ratojen orientaatiot avaruudessa ja samalla tarkat massat, ei vain massan alarajaa.
Kirjoitus on julkaistu ensimmäisenä Tähtitieteellinen yhdistys Ursan blogissa Eksoplaneetta hukassa.
Mikko Tuomi
Satunnaislukuja 