Teemat

Vuoden suuret tiedelöydöt yläilmoissa ja maan alla

Goce-satelliitti mittaa hyvin tarkasti maapallon painovoimakentän  paikallisia muutoksia, valtamerten merivirtauksia ja jään sulamista. Sen tuloksia hyödynnetään niin maan kuoren kuin ilmastonkin tutkimisessa.
Goce-satelliitti mittaa hyvin tarkasti maapallon painovoimakentän paikallisia muutoksia, valtamerten merivirtauksia ja jään sulamista. Sen tuloksia hyödynnetään niin maan kuoren kuin ilmastonkin tutkimisessa.

Taakse jäävää vuotta 2009 vietettiin evoluutioteorian (Charles Darwin) ja tähtitieteen (Galileo Galilein kaukoputki) juhlavuotena. Samanaikaisesti otettiin avaruustutkimuksessa suuria odotuksia herättäviä edistysaskeleita ja muisteltiin ihmisen ensimmäistä kuukävelyä (20.7.1969). Kuluneena vuonna taivaalle laukaistiin useita tärkeitä tiedesatelliitteja, joiden avulla tehtiin merkittäviä avaruustähtitieteellisiä ja Maata koskevia havaintoja. Mikä huomionarvoista, satelliittien mukana taivaalle kohosi myös paljon Suomessa ja aivan paikallisestikin Turun seudulla rakennettua tutkimusvälineistöä, ohjelmistoja ja muuta tietotaitoa.

Keväällä taivaalle laukaistiin kolme uutta satelliittia. Helmikuun alussa Delta-raketti vei yläilmoihin uuden sukupolven Kepler-planeettaluotaimen. Aurinkoa kiertävälle radalle asettunut Kepler pyrkii löytämään Linnunradastamme eksoplaneettoja joiden koko on lähellä Maan kokoa. Nyt pystytään jo löytämään planeettoja, jotka ovat 25 kertaa Maata suurempia.

Euroopan avaruusjärjestö Esa onnistui lähettämään Arianne–5 -kantoraketin kärjessä kaksi vuosikymmenen tärkeintä satelliittia, Planckin ja Herschelin, noin 1,5 miljoonan kilometrin päähän meistä niin sanottuun Lagrangen kakkospisteeseen L2. Matka sinne vei kuukausia. Siellä Maan takana Auringon säteilyltä suojassa Planck mittaa tarkasti alkuräjähdyksen jälkeistä kaikkialta saapuvaa kosmista mikroaaltotaustasäteilyä. Herschel taas katsoo viileitä, infrapunaista valoa lähettäviä, syntymässä olevia tähtiä sekä kaasu- ja pölypilviä. Planckissa on mukana suomalaista radiotekniikkaa, 12 maailman herkintä 70 GHz:n vastaanotinta. Herschelissa puolestaan on maailman suurin avaruusteleskooppiin asennettu peili. Tämä piikarbidista valmistettu, 3,5 metriä halkaisijaltaan oleva avaruuspeili hiottiin tarkkuustyönä Piikkiön Tuorlassa.

Jatkuu mainoksen jälkeen
Mainos päättyy

Vuodesta 1990 lähtien toiminnassa olleelle Hubble-avaruusteleskoopille tehtiin viides ja näillä näkymin viimeinen huoltolento Esa:n satelliittien laukaisun aikoihin. Parannetun Hubblen pitäisi pysyä kunnossa vuoteen 2013 asti, jolloin Nasan ja Esan yhteisen James Webb -avaruusteleskoopin on määrä olla valmis.

Planeettatutkijat tekivät avaruusmatkailunkin kannalta kaksi tärkeätä havaintoa. Marsin ilmakehässä on otaksuttua enemmän metaania. Se karkaa avaruuteen mutta uusiutuu geokemiallisten tai mahdollisesti biologisten prosessien toimesta.Lokakuussa LCROSS-satelliitti mittasi otaksuttua enemmän vesijäätä pölypilvestä, jonka oli nostattanut Kuun Cabeus-kraateriin 7200 kilometrin tuntinopeudella iskeytynyt paritonninen kantoraketti. Kuun vesijää on todennäköisimmin peräisin komeetta- ja asteroidipommituksesta. Jälkiä juoksevan veden vuosimiljoonien takaisesta toiminnasta ja jopa tuoreita vesipisaroita löytyi jo alkuvuodesta myös Marsin pinnasta.

Joulun kynnyksellä julkistettiin ensimmäiset tulokset Esa:n maaliskuussa laukaiseman Goce-satelliitin Maan painovoimaa koskevista havainnoista. Satelliitin kiihtyvyysantureilla mitataan Maan painovoimakenttää äärimmäisen tarkasti. Kuvaavaa on, että Gocen erotuskyky riittää havaitsemaan 0,2 gramman painoisen lumihiutaleen putoamisen miljoona tonnia painavan öljytankkerin kannelle.

Painovoimakentän epäsäännöllinen vaihtelu johtuu vuoristoista, merensyvänteistä, jäästä ym. eli toisin sanoen massajakautuman epätasaisuuksista. Ksenonia ajoaineenaan käyttävä Goce pysyy ionimoottoreidensa avulla radallaan kaksi vuotta. Goce arvioi Maan pinnanmuotoja, tulivuorenpurkauksia, maanjäristyksiä ja merenpinnan korkeutta, mutta havaitsee lisäksi muita satelliitteja tarkemmin jääpeitteen muutoksia navoilla ja vuoristoissa. Satelliitin tietokoneiden ohjelmistot on suunniteltu Suomessa. Tämä satelliittien kauneuskuningatar laukaistiin matalalle kiertoradalleen tehtävään muunnellulla ballistisella SS19–ohjuksella.

Science-tiedelehdessä katsotaan myös tulevaisuuteen, ja yksi lehden esille nostamista ensi vuoden hankkeista sivuaa myös turkulaista tutkimusta. Ensi heinäkuussa kansainväliselle avaruusasemalle ISS:lle tehtävän sukkulalennon yhteydessä asemalle asetetaan myös magneettinen spektrometri Alpha eli AMS. Sillä on tarkoitus etsiä avaruudesta varattuja antiainehiukkasia, muun muassa positroneja ja antiprotoneja. Hanketta vetää Turussakin vieraillut vuoden 1976 nobelisti Samuel Ting.

Jatkuu mainoksen jälkeen
Mainos päättyy

Antiainetta ei pidä sekoittaa pimeään aineeseen, joka vuorovaikuttaa vain painovoiman kanssa. Jos valtaosa pimeästä aineesta on neutraliinoja, pitäisi niiden keskinäisten törmäysten tuottaa runsaasti edellä mainittuja antihiukkasia. AMS-spektrometria voidaan käyttää siten myös pimeän aineen epäsuoraan havaitsemiseen.

Toisaalta vajaa viikko ennen joulua ilmoitettiin Chicagon lähellä sijaitsevasta Fermi–laboratoriosta, että Minnesotassa sijaitsevaan entiseen rautakaivokseen, 713 metrin syvyyteen asennetulla laitteistolla olisi nähty kaksi pimeän aineen jättämää signaalia. Jos ilmaisimen havainnot eivät osoittaudu neutronin tai taustakohinan aiheuttamiksi, kyseessä on vuoden 2009 tiedelöytö. Marraskuussa alkoi uudelleen Cernin ja Fermi–laboratorion välinen kilpajuoksu Higgsin hiukkasen löytämiseksi.

Jo ennen ilmoitusta mahdollisista pimeän aineen havainnoista tiedelehdistössä oli nostettu valokeilaan joitakin vuoden 2009 tiedelöytöjä. Rapakon takana tärkeimpänä tiedeuutisena pidetään 1.10.2009 Science-lehdessä esiteltyä etiopianapinaihmisen (Ardipithecus ramidis) fossiililöytöä. Ardiksi ristityn esiäitimme ikä on 4,4 miljoona vuotta eli se on elänyt itäisessä Afrikassa jo noin miljoona vuotta aikaisemmin kuin tähän asti vanhimpana pitämämme esiäiti Lucy.

Läpimurtona voidaan pitää myös Svante Pääbon julkistamaa neandertalinihmisen perimän kartoitusta. Julkistus tapahtui Charles Darwinin 200-vuotissyntymäpäivänä 12.2.2009.

Yhdysvalloissa otettiin JILA-laboratoriossa edistysaskeleita ioneilla operoitavan kvanttitietokoneen kehitystyössä. Saksassa, Itävallassa ja Brasiliassa tutkijat taas ovat osoittaneet, että nyt voidaan jo lomittaa keskenään eri taajuisia valokvantteja.Toisin sanoen myös valon eri väreillä on kvanttiominaisuuksia.

Uraa uurtaville kvanttikokeille ja alan pioneeritöille on jatkossa odotettavissa myös mahdollisia Nobelin-palkintoja. Vuoden 2009 fysiikan Nobel-palkinto jaettiin kolmelle tutkijalle, jotka ovat vaikuttaneet ratkaisevasti optisten sovellusten kehittämiseen. Valokaapeli on olennainen osa niin modernia tutkimusta kuin arkipäivän tiedonsiirtoakin.

Jatkuu mainoksen jälkeen
Mainos päättyy

Kaiken kaikkiaan tämänvuotisten nobelistien joukossa on useita peräti viisi – naispuolista tutkijaa. Kemian palkinnon saajien joukossa heitä oli yksi. Palkinto meni ribosomien kolmiulotteisen rakenteen selvittäjille. Lääketieteen palkinto myönnettiin telomerien toimintaperiaatteen keksijöille. Kolmesta palkitusta kaksi on naisia. Taloustieteen kahdesta palkinnon saajasta toinen oli nainen, nyt ensimmäistä kertaa. Indianan yliopiston valtio- ja ympäristötieteen professori Elinor Ostrom palkittiin luonnonvarojen hallintaa koskevista tutkimuksistaan.

Myös tämänvuotinen kirjallisuuden Nobel-palkinto myönnettiin naiskirjailijalle.

Solun ribosomien toiminnan selvittämiisestä myönnettiin  kemian Nobel-palkinto.
Solun ribosomien toiminnan selvittämiisestä myönnettiin kemian Nobel-palkinto.
Lähes täydellisesti säilynyt etiopianapinaihmisen Ardin 4,4 miljoonaa   vuotta vanha luuranko on yksi vuoden 2009 tiedelöydöistä.
Lähes täydellisesti säilynyt etiopianapinaihmisen Ardin 4,4 miljoonaa vuotta vanha luuranko on yksi vuoden 2009 tiedelöydöistä.