Ajankohtaista astrobiologiaa

Kirsi Lehto

13.9.2022

Kirsi Lehto ja Harry Lehto

Nämä ajat ovat kovin kiinnostavia ja jännittäviäkin astrobiologisen tutkimuksen kannalta. Tällä hetkellä kaksi nykyteknologian hienointa ja kalleinta intrumenttia – eli Mars 2020 Perseverance luotain Marsissa, ja James Webb avaruusteleskooppi Maan L2 pisteessä, kaukana ulkoavaruudessa – tutkailee ja havannoi vieraiden ja kaukaisten maailmojen olosuhteita.

Kummankin instrumentin aloituspäivinä monet meistä hiukan pidättivät henkeään: mitenkähän tämä laite tuleekaan avaan uusia näkymiä koko maailmaan. Odotukset ovat  korkealla. Perseverance luotaimen toiminnan tavoitteena on tutkia ja etsiä Jezero-kraatterin maaperästä merkkejä menneiden aikojen elinkelpoisista olosuhteista, ja jopa mahdollisia merkkejä menneiden aikojen eliöistä tai eloperäisestä aktiivisuudesta – siis jonkinlaisia biosignatuureja. James Webb kaukoputkelta taas odotetaan aivan ennennäkemättömän tarkkoja kuvia maailmankaikkeuden kaukaisimmista ja vanhimmista kohteista. Astrobiologian kannalta vielä kiinnostavampia kohteita olisivat havainnot nuorten, vasta syntymässä olevien planeettakuntien ja planeettojen olosuhteista, sekä – taas toivon mukaan – havainnot eksoplaneetoista ja niiden spektreistä.  

Molemmat instrumentit ovat nyt paikoillaan ja toimivat hyvin. Mitä uutta ne ovat tähän mennessä meille tähän mennessä raportoineet ja kertoneet?



NASA’s Perseverance Mars rover took this selfie over a rock nicknamed “Rochette,” on September 10, 2021, the 198th Martian day, or sol of the mission. (NASA)

Perseverance

Perseverance mönkijän ja sen Ingenuity-lennokin myötä Mars-luotainten teknologia on taas kehittynyt eteenpäin. Tämä laite on laskeutunut kohteeseen joka on elämän mahdollisuuksien kannalta erityisen kiinnostava, ja  tutkii ja analysoi nyt Jezero kraatterin pintakerrosten koostumusta. Se on tähän mennessä löytänyt osoituksen siitä että niistä selvästi löytyy veden pohjalle kerrostuneita sedimenttejä. Siis kraatterissa on joskus ainakin vallinnut elämälle suotuisia olosuhteet. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole raportoitu mitään selkeästi eloperäisestä löydöstä. Ehkä (mahdollisten?) elämänmerkkien löytäminen tulee mahdolliseksi vasta seuraavan Rosalin Franklin mönkijän avulla…

An artist’s concept of the Webb Space Telescope. Credit: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

James Webb

Jo ensimmäiset James Webbin avaruusteleskoopilta (JWST) saadut kuvat hämmästyttivät sekä tutkijoita että suurta yleisöä: suurenmoista tarkkuutta ja kirkkautta, paljon lisää hyvin kaukaisia kohteita, kirkkaita kuvia alueista jotka aiemmin avaruustelekooppi Hubblen kuvissa ovat näkyneet vain haljuina ja epäselvinä hahmoina. Tämä uusi teleskooppi on jo lunastanut lupauksensa.

JWST:n entistä tarkemman optiikkan ansiosta myös eksoplaneettojen löytäminen tulee olemaan tehokkaampaa ja nopeampaa kuin aikaisemmilla laitteilla. Myös planeettojen spektrien analysointiin, eli ilmakehien koostumuksen määrittämiseen on tässä laitteessa aivan uudet mahdollisuudet uuden IFU –tekniikan myötä, joka pystyy analysoimaan jokaisen havaitun pikselin spektrin erikseen – ja pystyy erottamaan planeetan kaasukehästä heijastuvan spektrin erilleen tähden spektristä jo silloinkin kun planeetta painuu peittoon tähden taakse. Tästä pitäisi olla tunnistettavissa spektriviivat tutuille kaasuille, kuten CO2, O2, NO, H2O, CH4. Tällaisia tuloksia odotellaan!

Elävien planeettojen tunnistamisessa olisi varmasti huiminta jos (ja kun) instrumentti pääsee havaitsemaan planeetan spekriä suoraan, erillään emotähdestä. Eksoplaneettoja on havaittu tähän mennessä jo reilusti yli 5000, ja näistä mielenkiintoisimipia ovat tietenkin ne missä olosuhteet saattaisivat olla elämälle suotuisat, eli ne jotka kiertävät emotähteään ns. elämänvyöhykkeellä (etäisyydellä missä lämpötila olisi sopiva nestemäisen veden esiintymiselle). Kaikista tähän asti havaituista planeetoista näitä on vain noin 1 % . Pienillä M-spektriluokan tähdillä elämänvyöhyke on aika lähellä tähteä – tyypillisesti n. 0,1 AUn etäisyydellä, ja Auringon kaltaisten (G-spektriluokan) tähtien ympärillä elämänvyöhykkeet ovat taas keskimäärin 1 AUn etäisyydellä. JWST:n 0,1 kaarisekunnin erotuskyky riittää tarkasti analysoimaan erillisiä planeettoja emotähden läheisyydessä vain noin 10 parsecin etäisyydelle asti – ja tähän lähialueeseen ei mahdu kuin puolenkymmentä tuollaista mahdollista elinkelpoista planeettaa. Kuitenkin uusia, ja etäämpänä kiertäviä planeettoja voi löytyä pian lisää tällä uudella instrumentilla.

Muita suuria tutkimushankkeita

Suuria jänniä avaruuteen sijoittuvia tutkimushankkeita ovat myös pian käynnistyvät uudet kuulennot, erityisesti seuraava miehitetty laskeuminen (ajoitettu 2025) sekä Kuun kiertoradalle rakennettava miehitetty Gateway-asema. Nämäkin ovat tutkimusmaailman vanhoja rajoja rikkovia hankkeita, joiden myötä myös testataan ihmisen sopeutuvuutta syvän avaruuden olosuhteisiin.

Näiden avulla kehitetään teknologiaa myös tuleville miehitetyille Mars-lennoille, sekä lähitulevaisuudessa tulevalle tutkimusluotaimelle Europa-kuuhun (Europa clipper).

Astrobiologiaa maan pinnalta käsin

Näiden isojen ja maailmankuulujen instrumenttien ja avaruusohjelmien ohella astrobiologian tutkimusta tehdään toki monella muullakin tasolla, isoissa ja pienissä tutkimusryhmissä. Esimerkiksi, monilla kaukoputkilla haetaan koko ajan uusia eksoplaneettoja, ja tehdään myös spektroskooppisia tutkimuksia planeettojen ilmakehistä. Biologian puolella suuri osa tutkimuksesta taas näyttää keskittyvän elämän havaitsemiseen hyvin oudoista ja äärimmäisistä olosuhteista, tai elämän sopeutumiseen esimerkiksi Marsia simuloiviin (analogisiin) ympäristöihin.

Astrobiologia erityispiirre on että se rakentaa kokonaiskuvaa eri tieteiden välille, ja hakee vuorovaikutuksia erilaisten ilmiöiden välillä. Näitä näkökulmia painotetaan erityisesti astrobiologian opetuksessa.

Astrobiologian erityispiirteisiin kuuluu myös verkottuminen ja vuoropuhelu eri tieteenalojen ja tutkijoiden kesken. Tätä edistetään vuotuisissa astrobiologian kokouksissa, joita Euroopassa tarjoaa EANA (European Astrobiology Network Association) ja EAI (European astrobiology institute). EANAssa virallisina jäseninä on kansallisten astrobiologian yhdistysten edustajat. Suomen edustajana EANAn hallituksessa on pitkään toiminut Harry Lehto, ja hän on vuosittain raportoinut siellä Suomessa tapahtuvia astrobiologisia hankkeita.

Astrobiologiaa Suomessa

Kuten muuallakin, astrobiogista tutkimusta tapahtuu monien muiden tieteenalojen nimikkeiden alla – monet ilmatieteeseen, geologiaan, biologiaan tai planeettatutkimukseen, tai jopa etiikkaan ja filosofiaan keskittyvät tutkimukset liittyvät jollakin tavalla astrobiologiaan. Kaikki tieto ja tutkimus mikä liittyy jollakin tavalla elämän ympäristöihin, elämän ylläpitoon, selviytymiseen ja kehittymiseen joko TÄLLÄ tai muilla planeetoilla voidaan lukea astrobiologiaksi. Tästä voimme päätellä että suomalaisessakin monet tekevät astrobiologista tutkimusta, vaikka eivät itse sitä niin nimitäkään. Nimityksillä ei ole niin suurta väliä.

Astrobiologiaan löyhästi liittyvää, tai ainakin tällä intressillä tehtyä tutkimusta on Suomessa kuluneen vuoden aikana tehty ainakin pohjoisessa Lapissa, Sodankylän geofysiikan tutkimuslaitoksella (Eija Tanskasen ja Alexandros Binioksen ryhmän säteilyfysiikan tutkimukset), Jyväskylän yliopistolla (Matti Jalasjärvi, virustenmolekyylibiologiaa), Turun yliopistolla (Tuomas Lönnberg, RNA-katalyyttien kemiaa; Harry Lehto, aurinkokunnan planeettojen stabiilisuuden mallinnus seuraavien kymmenen miljardin vuoden yli; Kirsi Lehto, Mikko Pohtola ja Oskari Sivula, avaruuslentojen ja Marsin asutuksen eettiset kysymykset), Geologian tutkimuskeskuksessa (Lotta Purkamo, syvän biosföörin lajiston tutkimusta). MIELELLÄÄN kirjaisimme tähän listaan myös uusia toimijoita, ja uusia tutkimusaiheita. Jos haluat että sinun työsi tulee listattua mukaan Suomen astrobiologiseen toimintaan, lähetä meille siitä tietoa.

Opetuksen saralla astrobiologian opetusta on kuluneena vuonna tarjottu kaksi kesälukiota: Astrobiologian kesälukio Tuorlassa 25. – 30.7. (toteuttajana Aikavaellus ry), ja Löytöretkiä kosmokseen kesälukio Utsjoen Kevolla ja Sodankylän geofysiikan tutkimuslaitoksella 1. – 12.8.2022 (toteuttajina Sodankylän geofysiikan tutkimuslaitos/Oulun yliopisto, Lapin yliopisto ja Turun yliopisto). NÄITÄ ON TARJOLLA TAAS UUDELLEEN ENSI KESÄNÄ!

Tästä eteenpäin

Suomen astrobiologialle olisi varmasti eduksi jos saisimme rekennettua lisää yhteyksiä astrobiologian eri alueita tutkivien tai opettavien henkilöiden välille. FAN (Finnish astrobiology network) on vapaamuotoinen verkosto joka on perustettu tähän tarkoitukseen jo noin kaksikymmentä vuotta sitten. Tämän verkoston toiminta on ollut hyvin vähäistä. Nyt – tämän verkkosivun kautta – on tavoitteena tätä verkostoa elvyttää ja aktivoida. Mahdollisuuksien mukaan olisi hyvä jos verkosto myös aktivoituisi ja organisoituisi niin että astrobiologiasta kiinnostuneet henkilöt, tutkijat ja opettajat voisivat tavata, jakaa kokemuksia ja ajatuksia, ja löytää yhteistoimintaa ainakin opetuksen alueella.

Ensimmäisenä tavoitteena verkoston toiminnassa on valita uusi henkilö edustamaan Suomen astrobiologeja (FAN verkostoa) EANAN hallituksessa. Tähän mennessä tähän tehtävään vapaaehtoisena on ilmoittautunut Lotta Purkamo, kallioperän syvää biosfääriä tutkiva mikrobiologi Geologian tutkimuskeskuksesta. Jos saamme muitakin vapaaehtoisia, tästä edustajasta voidaan järjestää myös äänestys. Jos olet kiinnostuntu tästä tehtävästä, ilmoita halukkuudestasi meille pian.

Tähän tehtävään tarvitaan yksi nimetty vastuuhenkilö, mutta käytännössä tehtävää voidaan hoitaa myös yhteistyössä niin että muut voivat sijaistaa vastuuhenkilöä EANAn hallituksen kokouksissa. On vain tärkeää, että Suomella on nimetty yhteyshenkilö, että joku Suomesta osallistuu kokouksiin, vie Suomen terveiset Euroopan yhteiseen verkostoon, ja toimii myös yhteyden välittäjänä Suomen suuntaan.

Tärkeää on luoda myös verkosto joka yhdessä hoitaa astrobiologien yhteyksiä Suomen sisällä, ja myös ulos Euroopa astrobiologian verkostoihin. Tämän verkoston edustajaksi EANAn hallituksen kokouksiin nimetään yksi edustaja, mutta EANAn tieteellisiin kokouksiin toki kaikki voivat vapaasti osallistua. Niiden tiedot löytyvät EANAn verkkosivulta osoitteesta http://www.eana-net.eu/

Keskustelu

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.