Jut Wynne Luoteis-Arizonan vuorilla luolatutkimusretkellä. TÄHDET JA AVARUUS 2/2011

Transkriptio

1 Luolatutkija Jut Wynne Luoteis-Arizonan vuorilla luolatutkimusretkellä. 14

2 tähyää Marsiin Punaisen planeetan jännittävimpiä paikkoja ovat pinnanalaiset luolastot. Paikan päällä tehtäviä tutkimusretkiä odotellessa Maan luolastot tarjoavat viitteitä siitä, mitä kaikkea Mars voi piilotella pintansa alla. TEKSTI MIKKO SUOMINEN Kuva Kuvaaja luoliin alkoi vuonna 2001 Belizessä Väli-Amerikassa, kertoo luolatutkija Jut Wynne. Tein siellä ekologista inventaariota luolasta, jossa asui Rakkauteni vähintään neljännesmiljoona lepakkoa. Minuun vetosi maanalaisen työskentelyn kauneus. Pikimusta pimeys, jokaisen vesipisaran äänen voimakkuus niiden osuessa luolan pohjalle, siipien havina lepakon hipaistessa päätäni, guanon pistävä haju sekä ihmeellisen oudot eläimet, jotka kutsuvat maanalaista maailmaa kodikseen. Se on todellakin yksi upeimmista paikoista maailmassa. Pohjois-Arizonan yliopistolla työskentelevä Wynne on vuosien kuluessa kokenut monenlaista matkatessaan eri puolilla maailmaa. Oman tutkimustyönsä lisäksi hän on opettanut esimerkiksi lepakoiden pyydystämistä opiskelijoille sekä toiminut luolaoppaana tutkijaryhmille. Olen kiivennyt kalkkarokäärmeiden päälle luolissa, pudonnut jyrkänteeltä ja väistänyt ohitseni pyörineitä kivenjärkäleitä, jotka vierivät vesiuomassa ja melkein litistivät minut, Wynne listaa hurjimpia kokemuksiaan. En liioittele tässä mitään. Erämaassa työskentelyssä ja luolien tutkimisessa jokainen päivä on seikkailu. Luolatyö on jännittävää, ja rakastan työtäni! Olen kiivennyt kalkkarokäärmeiden päälle, pudonnut jyrkänteeltä ja väistänyt ohitseni pyörineitä kivenjärkäleitä... 15

3 Luolatutkija tähyää Marsiin YHTEISTYÖ JOHTI MARSIN LUOLALÖYTÖIHIN Viime vuosina Marsista on löydetty jalkapallokenttien kokoisia kuiluja. Ne ovat todennäköisesti pinnanalaisten laavan virtauskanavien romahtaneita kattoja. Onkaloiden olemassaolo antaa olettaa, että planeetalla esiintyy runsaasti luolia. Mikäli elämää esiintyy tai sitä on esiintynyt Marsissa, löydämme sen maan alta, arvioi Wynne. Wynnen kiinnostus marstutkimukseen sai alkunsa jo vuonna 2001, jolloin hän keskusteli ohjaajansa kanssa mahdollisuudesta paikantaa luolien suuaukkoja Marsista lämpökameroiden avulla. Lämpötila luolissa vaihtelee paljon hitaammin kuin pinnalla, joten kiertorataluotaimien havaitsema lämpötilaero voisi paljastaa niiden olemassaolon. Ohjaajani ei tiennyt kenenkään tekevän sellaista tutkimusta ja piti aihetta mielenkiintoisena, Wynne muistelee. Ajatus jäi silloin vielä hautumaan, mutta tuli uudelleen ajankohtaiseksi, kun Wynne työskenteli muutamaa vuotta myöhemmin Etelä-Arizonassa tähtitieteilijäystävänsä kanssa. Kerroin hänelle ideastani, ja hän piti kuvailemiani tekniikoita kätevinä. Lähetin sähköpostin Yhdysvaltojen kartoituskeskuksen astrogeologian osastolle. Pian sen jälkeen tapasin sen työtekijöitä ja aloimme kirjoittaa projektihakemuksia yhdessä. Nasa myönsi rahoituksen, ja tutkimus alkoi. Nyt, kuusi vuotta Marsin luolaprojektin aloittamisen jälkeen, Wynnen ja hänen tutkijakollegojensa ryhmä on menestynyt hyvin. Läpimurto julkisuuteen tapahtui syksyllä 2007, kun Wynnen tutkimusryhmä raportoi seitsemän luolamaisen kuilun suuaukon löytymisestä. Ne kaikki sijaitsevat Tharsiksen tuliperäisellä alueella, Arsia Mons -tulivuoren rinteillä. Luolakandidaatteja alettiin leikkimielisesti kutsua Seitsemäksi sisareksi Plejadien tähtijoukon tapaan. Etsintään käytettiin pääasiassa Mars Odyssey -luotainta, joka on kiertänyt punaista planeettaa jo vuodesta Aluksen infrapunakamera soveltuu erinomaisesti isojen aukkojen löytämiseen, vaikka kameran erotuskyky on heikompi kuin uudemmissa luotaimissa. Suurin osa tunnistamistamme kuilukraattereista sijaitsee korkeilla alueilla, kertoo Wynne. Tharsis on valtava alue, jolta löytyvät aurinkokuntamme suurin tulivuori sekä toiseksi ja kolmanneksi suurimmat Marsin tulivuoret. Se oli selvästi paras paikka aloittaa luolien etsiminen. Vuonna 2006 Marsin kiertoradalle saapui MRO-luotain. Se pystyi HiRISE-kamerallaan kuvaamaan aukkoja paljon tarkemmin kuin mikään aiempi luotain. Suurin osa löydetyistä kuiluista sijaitsee muinaisen tulivuoren rinteillä kilometriä planeetan keskikorkeuden yläpuolella. Korkeuden ja siitä aiheutuvan hyvin ohuen ilmakehän vuoksi nämä paikat eivät olisi hyviä kohteita robottiluotaimille, myöntää Wynne. Toistaiseksi paras tapa tutkia kuiluja on samalla tavoin kuin ne löydettiinkin eli kaukokartoituksella ja kuvien analysoinnilla. YÖPYMINEN MAAN ALLA EI HIRVITÄ Marsin luolien ymmärtämiseksi Wynne kollegoineen tutkii niitä eniten muistuttavia Maan ympäristöjä. Tutkimuskohteina ovat luolat Atacaman aavikolla Pohjois-Chilessä, Mojaven aavikolla Etelä-Kaliforniassa sekä Havaijin pääsaarella. Atacama on ensiluokkainen Marsia muistuttava alue Maassa, Wynne kertoo. Siellä on paljon ultraviolettisäteilyä ja se sijaitsee korkealla. Vuorokautinen lämpötilanvaihtelu on suuri, vaikkei ylläkään Marsin tasolle. Vuoristoinen Atacama on häikäisevän upea, hän kuvailee. Siellä on kasveja todella, todella harvassa. Paikallisen kansallispuiston nähtävyys on niin kutsuttu Kuun laakso, joka vetää esikuvalleen vertoja karuudessa. Mikäli elämää esiintyy tai sitä on esiintynyt Marsissa, löydämme sen maan alta. Jut Wynne kuvaa Nasan lämpökameralla Mojaven aavikolla Kaliforniassa. Alueella sijaitsevasta Pisgahin laavakentästä tunnetaan yli 300 putkimaista laavaluolaa. Kuva Murzy Jhabvala / Nasa 16

4 Marsin luolat lähikuvissa Kuva Nasa / JPL-Caltech / University of Arizona Kuva Nasa / JPL-Caltech / University of Arizona Kuva Nasa / JPL Kaksi pimeää kuilua Ascraeus Mons -vuoren rinteellä HiRISE-kameran kuvaamina. Niiden sisältä alueelle on saattanut tulla kuvassa näkyvää tummempaa pinta-ainesta. Samansuuntaisena erottuu myös muiden, mahdollisesti aiemmin romahtaneiden ja täyttyneiden luolien jono. HiRISE-kameran tarkka kontrastierottelu mahdollistaa aukkojen pohjien tutkimisen. Luolien suuaukot ovat halkaisijoiltaan noin 310 ja 180 metriä. ARSIA MONS Dena Wendy Seitsemän ensimmäisenä löydettyä Marsin luolaa sijaitsevat kaikki Arsia Mons -tulivuoren pohjoisrinteillä. Kuilukraattereiden halkaisijat ovat metriä. Suurten onkaloiden syntymisen mahdollistaa planeetan pieni painovoima, joka on vain kolmasosan Maan vastaavasta. Kuilukraatterien pari saattaa liittyä pinnan alla kulkevaan luolaverkostoon KM Chloe Tharsis-tulivuorten alue sijaitsee lähellä Marsin päiväntasaajaa. Tulivuorista eteläisimmän eli Arsia Monsin luona on suurin tunnettu Marsin luolakeskittymä. Arsia Mons kohoaa noin 9 kilometriä ympäristöään ylemmäs. Annie Abbey Jeanne Nikki 50 KM Kuva Wynne et al / Nasa / JPL Kuva Nasa / JPL-Caltech / ASU / USGS Kuva Nasa / JPL / University of Arizona 17

5 Luolatutkija tähyää Marsiin Kuva Kyle Voyles Jut Wynne asentaa lepakkojen ääntä mittaavaa ilmaisinta luolassa lähellä Grand Canyonia. Turvaköydet ovat tarpeen, sillä Wynnen takana on pystysuora 20 metrin pudotus. Lähes vedettömissä vuoristo-olosuhteissa työskenteleminen on vaativaa puuhaa hyvistä varusteista huolimatta. Tutkijat etenevät luolissa usein ryömimällä ja laskeutuvat jyrkänteitä köysien varassa. Välillä he joutuvat jopa yöpymään maan alla paikoissa, joissa kukaan ei ole koskaan aiemmin käynyt. Tärkein ominaisuus luolia tutkivalle on, ettei ole klaustrofobinen, Wynne arvioi. Maan alla ei ole kovin erikoista, että joutuu liikkumaan ahtaiden paikkojen kautta. Myöskään ei pidä pelätä korkeuksia, sillä usein laskeudutaan köysien varassa. Lisäksi lapsenomaisesta uteliaisuudesta maailmaa kohtaan on apua. Se on tärkeää kenelle tahansa hyvälle tutkijalle, hän painottaa. Täytyy osata löytää kysymyksiä kaikesta näkemästään. Siten voi muodostaa hypoteeseja ja edetä tieteessä. Lisäksi Wynne suosittelee, että luolista kiinnostuneet pitäisivät hyvää huolta kunnostaan, koska työskentely on fyysisesti vaativaa ja tutkimusretki voi olla pitkäkin. Wynne itse harrastaa joogaa ja kilpailee useissa kuntourheilulajeissa. Kyseessä ei ole ainoastaan kehon, vaan myös mielen harjaannuttaminen. Molempia tarvitaan luolatutkimuksessa, hän huomauttaa. LUOLISSA ASUU AINUTLAATUINEN ELIÖSTÖ Kenttäretkillään Wynnen ryhmä on vienyt aavikkoluoliin lämpötila- ja paineantureita, joiden tuloksia verrataan maanpinnalta mitattuihin lukemiin. Eräällä tarkkailujaksolla Atacaman aavikolla ulkolämpötila vaihteli vuorokauden aikana 4 ja 33 celsiusasteen välillä, mutta luolan sisällä se aaltoili maltillisesti 9 asteesta 12 asteeseen. Ryhmä on päätellyt, että luolissa lämpö kulkeutuu niin Maassa kuin luultavasti Marsissakin lähinnä johtumalla, kun taas pinnalla säteily siirtää eniten lämpöä. Syvällä luolissa lämpötila pysyy lähes vakiona. Kotiplaneettamme luolastojen suurimmaksi uhaksi Wynne kokee nykyään ilmastonmuutoksen. Elinympäristöjen katoaminen voi olla edessä myös maan alla. Luolat ovat eläviä laboratorioita, joissa asuu osa planeettamme ainutlaatuisimmista eläimistä, Wynne kuvailee. Meillä on hyvin vähän tietoa näiden lajien historiasta. Wynne tietää mistä puhuu, sillä hän on Robotin pitää madella tai kävellä epätasaisessa maastossa suurten kivien keskellä ja suunnistaa syvissä kuiluissa. 18

6 Jut Wynne tarkastaa hyönteispyydystä. Alla luolista löytyneitä uusia eläinlajeja. tutkinut ilmastonmuutoksen vaikutusta luoliin sekä ollut mukana löytämässä kymmeniä ennen tuntemattomia selkärangattomia eliölajeja. Voisi sanoa, että kilpailemme aikaa vastaan. Tiedämme erittäin vähän suurimmasta osasta luolien ekosysteemejä, mutta tietoa tarvitaan, jotta ilmastonmuutoksen vaikutuksia voidaan arvioida. HAUSSA VESI JA UUDET LUOLATYYPIT Marsia ja Maata yhdistävät tulivuoritektoniikka sekä virtaavan veden muokkaama maisema. Olemme oppineet, että monet Marsin prosesseista ovat suunnilleen samoja kuin meillä Maassa. Uskon, että luolien muodostuminen on melko samanlaista kuin Maassa, Wynne toteaa. Tähän mennessä Marsista on varmistettu kaksi mekanismia pinnalle johtavien luolien muodostumiselle, Wynne selittää. Niitä Kuva Kyle Voyles Kuva Kuvaaja ovat kiemuraiset, osittain romahtaneet laavakanavat ja tulivuorten tektonisiin siirroksiin syntyneet kuilukraatterit. Laavakanavien tunnelit syntyvät, kun virtaavan laavan yläosat jähmettyvät katoksi. Laavan poistuessa kanavasta jäljelle jää ontto putki. Kuilukraatterit puolestaan syntyvät, kun Marsin pintakerroksessa tapahtuu siirroksia tulivuoritoiminnan vaikutuksesta. Mikäli tarpeeksi lähelle pintaa on jäänyt sellaisen jäljiltä tyhjä tila, sen katto voi sortua muodostaen kuilukraatterin. Näiden kahden luolatyypin olemassaolo on käytännössä varmaa. Molempia näkyy vaivattomasti kiertoradalta, koska niitä esiintyy tuliperäisillä, helposti havaittavilla alueilla. Mitä enemmän opimme Marsista, sitä enemmän ymmärrämme sen monimutkaisesta geologisesta menneisyydestä, huomauttaa Wynne. Useimmat tutkijat uskovat Marsin olleen joskus paljon nykyistä märempi paikka. Siellä on luultavasti ollut monimutkainen veden kiertokulku. Vesijään löytyminen Marsin luolista on varmasti edelleen mahdollista, hän arvioi. Nasan tutkimus viittaa vesijään ja jopa hetkittäisen ilmankosteuden esiintymiseen joillakin Marsin leveysasteilla. Siksi on erityisen tärkeää ymmärtää veden kulkeutumista ohjaavia mekanismeja. Valtavien virtojen uurtamat kanjonit sekä vanhojen merien ja järvien rantaviivat kertovat, että Marsissa on muinoin esiintynyt runsaasti vettä. Luolien synnyn kannalta vesi on olennaisessa asemassa. Maassa vesi on tärkeä luolien muokkaaja. Kun hapan vesi virtaa vesiliukoisista mineraaleista eli evaporiiteista koostuvien kerrostumien läpi, se liuottaa niitä luoden onkalomaisia luolastoja. Tällaisia mineraaleja ovat esimerkiksi kipsi, suola ja kalkki. Vuonna 2008 Phoenix-laskeutuja vahvisti evaporiitteihin viittaavien aineiden esiintymisen Marsin pohjoisilla leveyksillä, Wynne selittää. Veden virratessa laajojen evaporiittikerrostumien läpi voi muodostua suuria putkimaisten luolien muodostelmia. Sellaisia tutkimme parhaillaan Atacaman aavikolla. Olen melko varma, että löydämme lopulta liukenemisluolia Marsista. Tiedämme vettä esiintyneen planeetan pinnalla ja tiedämme evaporiitteja esiintyvän siellä, joten putkimaisten luolien löytyminen punaiselta planeetalta on ainoastaan ajan kysymys. Luolia etsitään myös muilta taivaankappaleilta kuin Marsista. Kuusta löydettiin vuoden 2009 lopulla kuilukraatteri, joka muistuttaa suuresti Marsista havaittujen onkaloiden romahtaneita kattoikkunoita. Wynne kertoo vastaavia löytyvän Maasta esimerkiksi Havaijin pääsaarelta, Galapagossaarilta ja Etiopiasta. MÖNKIJÄÄ SEURAA ROBOTTIKÄÄRME Meidän täytyy selvittää useita ongelmia, ennen kuin voimme lähettää robotin Marsiin maan alle, Wynne myöntää. Ensin täytyisi päättää, millainen robotti olisi. Spiritin ja Opportunityn kaltainen mönkijä ei sovi varustukseltaan luolan tutkimiseen. Wynnen mukaan luolaan tutustuminen voisi tapahtua kahdessa vaiheessa. Ensimmäisenä naapuriplaneetalle lähetettäisiin perinteinen mönkijä, joka pysyttelisi luolan suuaukolla. Itse luolaan uskaltautuvaksi laitteeksi Wynne hahmottelee robottikäärmettä tai -rapua muistuttavaa laskeutujaa. Robotin pitää madella tai kävellä epätasaisessa maastossa suurten kivien keskellä ja suunnistaa syvissä kuiluissa ilman, että se juuttuu kiinni, hän perustelee. Sen täytyisi myös pitää jatkuvasti yhteyttä pinnan kanssa. Siksi matkan varrelle tulisi jättää sarja viestiasemia, jotka olisivat näköetäisyydellä toisistaan ja pitäisivät yllä tietoliikennettä pintamönkijän kanssa. Tieteen kannalta tärkein asia olisi robotin mukanaan kantama hyötykuorma. Siihen kuuluisivat ainakin pimeässä näkevä kamerajärjestelmä sekä spektroskooppi elämän merkkien etsimiseen. Uskon, että kuluu vielä useita kymmeniä vuosia, ennen kuin Marsiin saadaan luolia tutkiva robotti. Toivon kuitenkin, että se tapahtuu vielä elinaikanani, Wynne toteaa. Robottiluotainten jälkeen seuraisivat miehitetyt lennot. Astronauteille luolista olisi hyötyä erityisesti siksi, että ne tarjoaisivat asukkailleen turvallisen ympäristön. Siellä ihmiset olisivat suojassa Marsin pinnan vihamielisiltä olosuhteilta kuten voimakkaalta säteilyltä. Uskon vahvasti, että löydämme vielä valtavien käytävien kokonaisuuksia Kuusta ja Marsista, Wynne sanoo. Maanalaiset tunnelijärjestelmät ovat tärkeitä astronauteille. Luolat saattavat esimerkiksi sisältää vesijään esiintymiä. Jäästä olisi hyötyä sekä elämiseen että rakettipolttoaineen valmistukseen. Marsin luolat saavat kaikenikäisten ihmisten mielikuvituksen liikkeelle, tunnelmoi Wynne. Ne herättävät sisäisen tutkimusmatkailijamme. Kaikki pitävät pimeitä, syviä paikkoja jännittävinä. Milloinkaan ei voi tietää, mitä luolista löytää. Luolatutkijana pääsen toisinaan ensimmäisenä uuteen luolaan kokemaan tämän jännityksen. Wynnen sivusto kuvablogeineen (englanniksi): jutwynne.com 19