Marsin sää vaihtelee rajusti, mutta sen ilmasto ei ole muuttumassa

Neljäs planeetta Auringosta, Mars, kiehtoo ihmisiä monin tavoin. Ilmakehätutkijoille se on mielenkiintoinen tutkimuskohde, sillä aurinkokuntamme planeetoista Mars muistuttaa eniten Maata. Vuodesta 1976 lähtien Marsiin laskeutuneet luotaimet ovat keränneet tietoa sen dynaamisista sääilmiöistä.

Aalto-yliopistoon tekemässään väitöstutkimuksessa Henrik Kahanpää perehtyi Marsin kaasukehän painemittauksiin, jotka ovat olennaisia avaimia paitsi Marsin, myös muiden planeettojen kaasukehien mallintamisessa ja olosuhteiden ymmärtämisessä.

”Ilmastonmuutos on lisännyt tarvetta maapallon ilmaston mallintamiseen ja varmin tapa todentaa kaasukehämallin toimivuus Maassa on verrata sitä toisen planeetan malliin. Kaasukehämallit ovat arvokkaita myös oman aurinkokuntamme ulkopuolelta löydettyjen eksoplaneettojen olosuhteiden arvioimisessa”, Kahanpää kertoo ja myöntää samalla, että Mars-tutkimuksessa häntä inspiroi myös puhdas uteliaisuus.

”Ei ole sattumaa, että Marsiin vuonna 2011 lähetetty ja siellä edelleen mittauksia tekevä NASAn mönkijä on nimeltään Curiosity.”

Suomalaista osaamista Mars-mittauksiin

Kahanpään väitöstutkimus alkoi Suomen Ilmatieteen laitoksella, jossa hän oli mukana kehittämässä Curiosity-luotaimen painemittalaitetta.

Suomen Ilmatieteen laitos toimitti painemittalaitteen myös NASAn Phoenix-luotaimeen, joka laskeutui Marsiin vuonna 2008. Laitteet perustuvat suomalaisen Vaisala Oyj:n kehittämiin Barocap®-mittapäihin. Vaikka kyseessä ovat tarkimmat Maan ulkopuolelle lähetetyt meteorologiset mittalaitteet, on mittauksissa aina epävarmuustekijöitä, joihin oman lisänsä tuovat Marsin odottamattomat ja karut olosuhteet.

Kahanpää selvitti painemittauksiin vaikuttavia epävarmuustekijöitä ja kehitti korjausalgoritmeja niiden kumoamiseksi. Tuloksia on hyödynnetty Marsissa parhaillaan olevan NASAn Perceverance-mönkijän painemittalaitteen kehityksessä. Väitöstyö osoitti, että näillä mittalaitteilla kaasukehän paine toisen taivaankappaleen pinnalla voidaan mitata noin 0,5 prosentin tarkkuudella.

”Kun vertasin Phoenix-luotaimen korjattuja painemittauksia NASAn Viking-laskeutujien Marsissa tekemiin mittauksiin paljastui, että Marsin ilmastossa ei ole tapahtunut havaittavia muutoksia 1970-luvun ja vuoden 2008 välillä.”

Pölyn pyörteissä

Marsin ilmaston tutkimuksen kannalta keskeisiä ovat pölyä sen kaasukehään nostavat pölypyörteet. Ne voivat olla halkaisijaltaan yli kilometrin kokoisia ja yli kymmenen kilometriä korkeita, joskin yleensä paljon pienempiä.

”Maapallolla heikot pölypyörteet pyörittävät parkkipaikalla syksyn lehtiä, kun taas voimakkaat pölypyörteet muistuttavat trombia. Marsin ohuessa ilmassa pölypyörteet ovat merkittävämpi ilmiö, sillä planeetan pinnalta nostetulla pölyllä on valtava vaikutus Marsin kaasukehän virtauksiin.”

Pölymyrskyt nostavat Marsin kaasukehään pölyä, kun planeetta on radallaan lähimpänä Aurinkoa. Pölyä esiintyy kuitenkin myös silloin, kun Mars on kauimpana Auringosta. Syyksi on arveltu pölypyörteitä. Kahanpään tutkimus kyseenalaistaa tämän vallitsevan käsityksen.

”Etsin pyörretuulien aiheuttamia signaaleja Curiosityn säämittauksista ja osoitin, että vain harvat näistä pyörretuulista ovat tarpeeksi voimakkaita nostaakseen pölyä. Uusimpien tutkimusten mukaan näyttääkin siltä, että myös muut pienen mittakaavan ilmiöt, kuten rinnetuulet, voivat nostaa paljon pölyä Marsin kaasukehään.”

Pölypyörteistä saatu tieto on tärkeää tulevien Mars-lentojen laskeutumispaikkojen suunnittelussa, sillä pyörteillä on merkittäviäkin vaikutuksia planeetalla toimiviin laitteisiin. Pölypyörteet ovat luotaimille myös hyödyllisiä, sillä ne puhdistavat laitteiden aurinkopaneeleja. NASAn Spirit-luotain selvisi paikan päällä tämän takia paljon suunniteltua kauemmin.

Ei kiitos lentolippua Marsiin!

Väitöstutkimuksessaan Kahanpää pääsi toteuttamaan lapsuuden unelmaansa avaruuden salojen selvittämisestä.

”Avaruudessa minua kiehtoo ajatus siitä, että maailmankaikkeus on niin suuri ja maapallo niin pieni. Innostukseni tähtitiedettä kohtaan alkoi jo lapsena, kun vanhemmat lukivat minulle Tove Janssonin Muumipeikko ja pyrstötähti -kirjaa.”

Väitöskirjan kansikuvassa Curiosity-mönkijän ympärillä on kuva Janssonin piirtämästä pyörremyrskystä, jonka tarinan mukaan aiheutti Maan täpärästi ohittanut pyrstötähti.

Ihminen on käynyt jo Kuussa ja nyt sekä NASA että kaupalliset tahot suunnittelevat ihmisen viemistä Marsiin ja jopa planeetan pysyvää asuttamista. Haluaisiko Mars-tutkija itse astua Marsin kamaralle?

”En missään nimessä. Kenenkään ihmisen ei pitäisi mennä Marsiin. Mielestäni YK:n sopimus ulkoavaruudesta kieltää tämän, sillä sen mukaan ulkoavaruuden muiden taivaankappaleiden haitallinen saastuttaminen on kiellettyä. Mars pitäisi julistaa luonnonsuojelualueeksi.”

Kantaansa Kahanpää perustelee sillä, että ihmisen vieminen Marsiin on mahdotonta ilman, että tämä vie sinne mukanaan omia mikrobejaan kattavista suojavarusteista huolimatta. Maapallon elämän leviäminen Marsiin tarkoittaisi sitä, että mahdollisuus tutkia Marsin aiempaa tai jopa nykyistä elämää olisi menetetty.

Kahanpään mukaan ihmisen vieminen Marsiin on eettisesti väärin myös matkaajaa itseään ajatellen.

”Matka olisi erittäin epäterveellinen jo senkin takia, että lennon aikaiselta ionisoivalta säteilyltä, kuten kosmisilta säteiltä, on mahdoton täysin suojautua. Marsissa taas UV-säteilyn määrä on valtava ja sen maaperässä on ihmiselle myrkyllistä perkloraattia. Lapsilleni sanon: Kuuhun saatte mennä, mutta Marsiin ette!”

Teksti: Marjukka Puolakka