Galileo ja Päike

 

Veenuse faasid

Nagu Kuu läbib oma orbiidil ümber Maa erinevaid faase ehk valgustusastmeid maapealsest perspektiivist, teeb sama meie jaoks planeet Veenus. Taoliste faaside olemasolu, esmakordselt vaadeldud 1610. aastal Galileo Galilei poolt, oli üheks tähtsaks vaatluslikuks tõendiks Jupiteri kuude kõrval, et erinevalt kiriku toonasest õpetusest ei tiirle kõik kehad Maa ümber. Nimelt tekivad Veenuse faasid sellest, et planeedi Maast kiiremal liikumisel ümber Päikese on meie jaoks Veenuse puhul valgustatud erinevad osad selle pinnast.

Alloleval pildireal on näha astrofotograaf Roberto Ortu jäädvustused Veenusest alates selle aasta 23. maist kuni 8. augustini, mil tuline planeet ligines meile oma orbiidil ümber Päikese. 13. augustil möödus Veenus meie jaoks 8 kraadi kauguselt Päikese "alt". Nüüdseks särab see teiselt poolt valgustatud ja iga päevaga üha kasvava kettana vahetult enne päikesetõusu idataevas. Ühesõnaga rahvakeeles tuntud Ehatähest on saanud Koidutäht.

Galileo sond ja sähvatused Maalt

1989. aastal lahkus Maalt esmakordselt Jupiteri orbiidile kosmosesond nimega Galileo, mille teekond nägi ette lähedasi möödalende Veenusest ja Maast, eesmärgiga varastada nende liikumise najalt piisavalt kiirust gaasiplaneedini jõudmiseks. USA astronoom ja eksobioloog Carl Sagan nägi nendes esmakordsetes kiiretes ja lähedastes möödalendudes head võimalust kasutada Galileo kaameraid ja detektoreid omamoodi kontrollkatseks elu leidmisel. Ta arutles, et kui Galileo suudaks kaugusest tuvastada elu märke Maalt, siis suudaks sama teha ka mõni sarnane hüpoteetiline maaväline sond, mis oleks näiteks mõne kauge tähe juurest saadetud siinset Päikesesüsteemi ja planeete uurima

1993. aastal avaldas Sagan koos kolleegide W. Reid Thompsoni, Robert Carlsoni, Donald Gurnetti ja Charles Hordiga ajakirjas Nature teadustöö, mis teatas, et Galileo sond on leidnud ühel Päikesesüsteemi planeedil tõendeid mitte ainult elust, vaid lausa intelligentsest elust. See planeet oli Maa.

Töös (link all) tuuakse välja, et 1990. aasta detsembris aset leidnud möödalennul tuvastas Galileo Maal vedelat ja külmunud vett, laiaulatuslikku pigmentatsiooni, mis näis neelavat nähtavat valgust spektri punases osas (taimestik), suures koguses atmosfäärset hapnikku ning termodünaamilises tasakaalutuses viibivat metaani. Kõige kõnekamad olid aga planeedipinnalt lähtuvad kitsaribalised amplituud-moduleeritud raadiolained. Kuigi Sagan oli varasemalt öelnud, et "elu on hüpoteesi viimane väljapääs", järeldasid autorid, et Maal näis tõepoolest eksisteerivat elu. Samale järeldusele peaks arvatavasti jõudma ka maaväline vaatleja.

Illustratsioon 1993. aasta teadustööst, kus juhitakse tähelepanu planeedi ühel mandril asuvale veidrale pigmentatsioonile, mis näib neelavat nähtavat valgust selle punases spektriosas.

Üks asi mida Galileo Maast möödudes ja Jupiteri poole kihutades märkas, pani aga ettevõtmise autoreid kukalt kratsima. Nimelt tuvastas see oma kaameratega Maa erinevatest paikadest lähtuvaid võimsaid murdosa sekundilisi valgussähvatusi, mida oli kosmoseaparaadi pardalt selgelt näha. Toona pakuti välja et tegemist võib olla kas mingit sorti välkudega või siis tõenäolisemalt päikesevalguse peegeldustega veepinnalt, kuna astronoomide väitel pärinesid sähvatuses vaid veega kaetud aladelt (ookeanid, rannikupiirkonnad jne).

24 aastat hiljem saatis USA Rahvuslik ookeani ja atmosfääri administratsioon (NOAA) Maa ja Päikese vahele kosmoseilmasatelliidi nimega DSCOVR, mis asus muuhulgas Maast iga kahe tunni tagant tegema kümnes erinevas lainepikkuses foto. Esimese tegevusaasta jooksul tuvastati DSCOVR fotode kaudu Maalt ühtekokku 866 eelmainitud sähvatust, millest suur osa leidsid aset ka maismaa kohal. Edasised aastad kuni tänapäevani välja on endaga toonud sarnaseid arve. Lisaks avastas nähtust tõsiselt uurima asunud meeskond, et ka veerandsada aastat tagasi meie koduplaneeti pildistanud Galileo fotodel tulevad mõned sähvatused maismaa kohalt. Juba eelnevalt välja käidud idee, et tegemist võis olla järvedelt või jõgedelt peegelduva päikesevalgusega aga kinnitust ei leidnud, kuna suur osa sähvatusi tuli täiesti kuivadelt aladelt.

Ometigi näitas täpsem analüüs, et tegemist peab kindlasti olema päikesevalguse peegeldustega, kuna sähvatusted leidsid aset vaid paikades, kus nurgad satelliidi ja Päikese vahel olid samad. Kasutades DISCOVR pardal oleva EPIC instrumendi andmeid suudeti kindlaks teha, et peegeldused pärinesid maapinnast kusagil 5-8 kilomeetri kõrguselt. Kuna selleses kõrgusvahemikus ujuvad meie atmosfääris ohtrad kiudpilved, tegi uurimisgrupp teinud järelduse, et sähvatused kujutavad endast päikesevalguse peegeldusi kiudpilvedes horisontaalselt paiknevatelt kristallidelt.

Sellega võib pea kolmkümmend aastat kestnud müsteeriumi pidada lahendatuks - tegemist ei ole otseste elu ilmingutega. Kuid sähvatuste avastatud tööpõhimõte pakub iseenesest huvitava uue tööriista nii Maa enda kliima kui ka teistel planeetidel eksisteerivate keskkonnatingimuste hindamisel. Taolised sähvatused on ju kõigest haruldased tabatud hetked suuremast ja peaaegu pidevast protsessist, kus päikesevalgus peegeldub väga olulisel määral enne maapinnani jõudmist tagasi ilmaruumi. Näiteks kui selle sama Maal avastatud elu esindajate poolt käima lükatud kliimamuutused vähendavad muuhulgas kiudpilvede teket, siis kas see ei või olla üheks järjekordseks tilgaks niigi kiirelt täituvas karikas, mis Maa energiabilanssi ebasoodsas suunas liigutab? Eksoplaneetide uurimisel võivad aga sarnased sähvatused (juhul kui meil õnnestub neid kaugusest tuvastada) olla mugavaks viisiks hinnata nende pinnal ja atmosfääris leiduva vee olemasolu ja hulka.

Link 1993. aasta teadustööle: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.ufrgs.br/leaa/arquivos/aulas/SERP06/1993_ASearchForLifeOnEarthFromTheGalileoSpacecraft_NATURE.pdf&ved=2ahUKEwjCw-XDl8_2AhXLxIsKHZxwDq8QFnoECAcQAQ&usg=AOvVaw0uinbrBf90PuDeUUkCJvJN

30 aastat esimesest kohtumisest asteroidiga

Kui pühapäeval 75 aastat tagasi tegi ameeriklaste poolt modifitseeritud V-2 rakett esimese foto kosmosest (105 kilomeetri kõrguselt oma koduplaneedist), siis täna 30 aastat tagasi külastas Jupiteri orbiidile teel olnud Galileo sond asteroid Gasprat. Ajaloo esimese möödalennu käigus asteroidist möödus Galileo sellest 1600 kilomeetri kauguselt suhtelisel kiirusel 8 kilomeetrit sekundis. Kuna Galileo kaamerate nägemisulatus oli küllaltki kitsas (5 kraadi) ning Gaspra täpne asukohta möödalennu hetkel teada 200 kilomeetrise veamarginaaliga, oli kogu ettevõtmise suurimaks probleemiks, et asteroidile lähemal kui 40 tuhat kilomeetrit asudes ei oleks sond teadnud kuhu täpsemalt oma kaamerasilma suunata. Teedrajavat, nii-nimetatud optilist navigatsiooni kasutades suudeti siiski asteroidi orbiiti jooksvalt täpsustada ning esimesed lähifotod asteroidist jäädvustada. Neist parim suudeti teha kauguselt 5300 kilomeetrit, mis lubas Gaspra pinnal eristada kuni 54 meetrise läbimõõduga detaile ning tänu asteroidi suhteliselt kiirele pöörlemisele (periood 7h) õnnestus selle pinnast üles pildistada kusagil 80 protsenti.

Galileo sondi lähenemine asteroid Gasprale.

Galileo kaamerate ja muude instrumentide kaudu saime teada, et 18 kilomeetrit pikk ja 10 kilomeetrit lai Gaspra on üsna levinud S-tüüpi (kivine) asteroid, mis on lisaks arvukatele kraatritele kaetud mitme suhteliselt tasase alaga. Siiani pole päris kindel, et kas need on moodustunud asteroidi praktiliselt olematus gravitatsioonis toimunud kokkupõrgete käigus või pärinevad need ajast, kui Gaspra murdus (pigem siis löödi) lahti mingist suuremast asteroidist. Kusjuures olles tekkinud suhteliselt hilises kokkupõrkes, kuulub Gaspra niinimetatud Flora asteroidide perekonda, mille kõige kuulsamaks liikmeks arvatakse olevat asteroid, mis lõpetas 66 miljonit aastat tagasi Maaga põrgates dinosauruste valitsemisaja. Gaspra ise tiirleb õnneks stabiilsel orbiidil Marsi ja Jupiteri vahelise asteroidide vöö sisemistel aladel (2,2 aü-d, periood 3,29 aastat) ning otsest ohtu meie valitsemisajale ei kujuta.

Lähima foto Gasprast tegi Galileo asteroidist 5300 kilomeetri kauguselt.

513 Gaspra avastati 1916. aastal vene astronoom Grigori Neumini poolt, kes andis sellele nime Musta Mere ääres asuva suvituspaiga järgi, mida külastasid regulaarselt tema kaasaegsed Maksim Gorki ja Lev Tolstoi.

Galileo sondi trajektoor teel Jupiteri orbiidile. Selleks sooritas sond ühe möödalennu Veenusest ja kaks Maast. Gaspra orbiit on tähistatud helesinisega.

Ketser Galileo Galilei satub tõe peale

Kui itaalia astronoom, filosoof ja tänapäevase teaduse esiisa Galileo Galilei 1610. aastal tõenäoliselt esimese inimesena vastleiutatud teleskoobi Jupiter poole suunas, nägi ta selle ümber nelja heledat täppi. Vaatlusi jätkates mõistis ta peagi, et tegemist on kauge planeedi ümber tiirlevate kuudega. See läks vastuollu kiriku seisukohaga, et Maa on liikumatuna terve universumi kese ning kõik teised taevakehad liiguvad ümber selle. Olles juba eelnevalt kaalunud sadakond aastat tagasi elanud Poola astronoomi ja matemaatiku Mikołaj Kopernikuse revolutsioonilist ideed, et hoopis Päike asub (universumi) keskel ning planeedid (kaasarvatud Maa) tiirlevad selle ümber, leidis Galilei oma vaatluste käigus sellele hüpoteesile viimaks vaatluslikku toetust. Tema mõtlemine oli lihtne - kui kuud tiirlesid ümber Jupiteri, siis ometigi ei saa kõik kehad tiirelda ümber Maa. Jätkates vaatlusi Veenuse muutuvate faasidega, leidis ta Kopernikuse ideedele enda jaoks lõpliku kinnituse. Aastaid hiljem tõestas seda matemaatiliselt Saksa astronoom Johannes Kepler (1571-1630).

Galilei avaldused ja kirjutised heliotsentrilisest ehk päikesekesksest maailmapildist kohtasid otseloomulikult laialdast halvakspanu enamike toonaste kirikutegelaste, filosoofide ja astronoomide seas. Nende peamiseks argumendiks oli, et selline idee läheb vastuollu pühakirjaga. Samuti läksid Galilei väited mägedest ja kraatritest Kuul vastuollu pea kaks tuhat aastat tagasi elanud Aristotelese õpetustega, mida toonased filosoofid ikka veel ülima au sees hoidsid ning mis väitis, et Kuu on täiuslik kera. Galilei kunagine sõber, aga hiljem Urban VIII nimeliseks paavstiks pühitsetud kardinal Barberini olevat keeldunud elu lõpuni pilku läbi Galilei teleskoobi heitma. Sellest võimalusest loobus ka enamus tema vastasteks olevatest filosoofidest. Tõenäoliselt kartes, mida nad seal näha võivad. Need vähesed, kes seda tegid, väitsid hiljem, et peale peavalu ei näinud nad selles midagi. Näiteks Galilei rivaal Cesare Cremonini ütles peale üht põgusat vaatlust järgmist: "Ma ei soovi seista väidete taga, millest mul ei ole mingit teadmist ning mida ma ei ole näinud ... läbi klaaside vaatamine tekitas mul vaid peavalu. Aitab! Ma ei taha sellest enam midagi kuulda."

25. veebruari 1616. aastal tunnistas Katolik kiriku inkivisitsioon heliotsentrisliku maailmavaate ketserluseks, põhjendades, et selline mõte on "filosoofias rumal ja absurdne ja ametlikult ketserlik, kuna see käib otseselt vastu paljudele värssidele Piiblis*." Järgmisel päeval toimunud kardinalide koosolekul käskis paavst Paul V edastada Galileile otsuse, mille ametlik dokument tehti avalikuks alles 2014. aastal. Selles seisis: "[Galilei] peab täielikult loobuma... arvamusest, et Päike seisab maailmade keskel paigal ning Maa liigub ning tal on keelatud sellist arvamust mõelda, õpetada ja kaitsta igal moel. Nii suuliselt, kui kirjalikult." Otsusega käis kaasas ähvardus, et peaks astronoom seda rikkuma, ootab teda juba tõsisem karistus.

1632. aastal, olles ise juba 68. aastane, avaldas Galilei kiiresti populaarseks saanud raamatu pealkirjaga "Dialoog kahe peamise maailmavaate üle", kus Koperniku ideed toetav teadlane Salviati vestleb erapooletu ja aruka õpetlase Sagredo ning ennasttäis Aristotelest toetava tegelase Simpliciotoga (tõlkes lihtsameelne). Viimane esitab raamatus tüüpargumente geotsentristiliku ehk maakeskse maailmavaate poolt ning keda kujutatakse sisuliselt intellektuaalselt oskamatu tolana. Aasta peale raamatu ilmumist kästi Galileil ilmuda kohtu ette põhjusel, et "ta peab tõeseks väärat seisukohta, et Päike on maailma keskel." 22. juunil 1633. aastal mõisteti ta süüdi "ilmselges ketserluses" ning tal kästi sellisest ideest taganeda, seda "needa ja jälestada". Karistuseks mõisteti ta elu lõpuni koduaresti. Populaarse, aga tõenäoliselt väljamõeldud legendi kohaselt olevat Galilei peale otsuse kuulmist lausunud itaaliakeelsed sõnad "eppur si muove" ehk "ometigi ta liigub". Ta pidas silmas Maad. Galilei suri koduarestis 1642. aasta 8. jaanuaril. Ta oli siis 77 aastane.

Joseph-Nicolas Robert-Fleury maal Galilei kohtuprotsessist.

Ühes viimases pöördumises oma toona juba elavate kirjast lahkunud sõbrale ja mõttekaaslasele Keplerile kirjutas ta nii: "Ma olen olnud voodis viimased viis nädalat, sunnitud siia nõrkuse ja muude vaevuste tõttu, millest mu kõrge 74 aastane vanus ei luba paraneda. Sellele lisaks (oh meeleheidet!) on minu parem silm - silm millega (lubage mul väita) olen ma teinud nii vägevaid avastusi - jäänud igaveseks pimedaks. Minu vasak silm, mis oli ja on kehv, on muutunud kasutuks sellest pidevalt voolavate pisarate tõttu."

Nii uskumatu, kui see ka ei tundu, siis Katolik kirik tunnistas, et Galileil oli olnud õigus alles 1992. aastal ehk 350 aastat peale teadlase surma. Selleks ajaks olime me juba ammu külastanud kosmosesondide abil kõiki Päikesesüsteemi planeete, avastanud esimese eksoplaneedi tiirutamas teise tähe ümber ning möödunud oli 23 aastat inimeste esimestest sammudest Kuul. Lisaks oli möödunud aastakümneid avastusest, et Päike on kõigest üks sadest miljarditest tähtedest Linnutee galaktika äärealadel ning, et Linnutee on kõigest üks sadadest miljarditest (kui mitte triljonitest) galaktikatest universumis, millel ei olegi keset.

Keegi ei taha vaadata läbi Galilei teleskoobi. Autor: H. J. Detouche

Jupiter, koos oma nelja Galilei poolt avastatud suurema kuuga on praegu ja tulevatel kuudel nähtaval väga heleda tähena hilisõhtuses ja öises lõunataevas. Planeedi ümber tiirlevad kuud näeb ära isegi binokliga. Kui te ei taha neid vaadata, siis võite alati vabanduseks tuua peavalu.

*Mõned lõigud Piiblist, mis lähevad vastuollu faktidega, et Maa tõepoolest liigub (tiirleb ümber Päikese), mitte ei püsi ühe koha peal ning, et mitte Päike ei liigu meie suhtes, vaid seda teeb Maa pöörlemine.

• Psalmid 93:1 "Issand on riietunud/ta on vöötunud võimusega/ka on ta kinnitanud maailma/et see ei liiguks."
• Psalmid 104:5 "Sa rajasid maa tema alustele/nõnda et see ei liigu/mitte iialgi ega igavesti."
• Koguja 1:5 "Ja päike tõuseb ja päike loojub/ning läheb tagasi oma paika/kust ta jälle tõuseb."

Saturni nähtamatud rõngad

Kui Itaalia astronoom Galilei Galileo 1614. aastal endavalmistatud teleskoobiga taaskord Saturni vaatles, avastas ta, et varasemalt planeedi külgedel näha olnud heledad "kõrvad", mida ta pidas ekslikult planeedi kuudeks, olid müstilisel kombel kadunud. Peagi ilmusid need uuesti ning hakkasid vaikselt suurenema. See mõistatus Saturni "kõrvade" olemuse ja nende perioodilise kadumise kohta, mis painas Galileod elu lõpuni, leidis lahenduse alles pea pool sajandit hiljem tänu Hollandi astronoom Christiaan Huygensile.

Galilei Galileo esimene teleskoop, millega ta avastas näiteks Jupiteri neli suurimat kuud.

Hygens, kelle kasutada oli tunduvalt parem optika sai planeeti vaadeldes peagi aru, et tegemist pole mitte kuude ega mingisuguste planeedist väljaulatuvate struktuuridega, vaid hiiglasliku rõngasüsteemiga. Rõngaste näilist kadumist seletas ta Saturni telje kaldega (26,7kraadi), mis juhtub iga 14,7 aasta tagant Maalt vaadates olema selline, et me näeme rõngaid otse küljelt. Kuna nende keskmine paksus moodustab kogulaiusest (160 000km) kõigest murdosa (paarkümmend meetrit), kaovadki teatud hetkedel rõngad vähemalt amatöörteleskoopides täielikult. Proportsioonide järgi oleksid rõngad sadu kordi õhemad kui žiletitera.

Viimati kadusid rõngad maapealsetes teleskoopides 2009. aasta augustis. Järgmine selline kord tuleb 2025. aastal.

Rõngad ise koosnevad enamuses 1cm kuni 10cm suurustest jää- ja lumekäkkidest, mille hulgas on vähesel määral ka kivitolmu ja muud materjali. Nende päritolule pole veel tänaseni ühest vastust. Kui paarkümmend aastat tagasi arvati, et millalgi minevikus põrkus või lagunes Saturni orbiidil mõni pisike jäine kuu, ollakse nüüd pigem seda meelt, et gaasiplaneet on rõngamaterjali enda ümber kogunud lagunenud komeetidest. Või siis mõlemat. Voyagery ja hilisemate sondide vaatlusandmetest on järeldatud, et rõngamaterjal "sajab" tänu planeedi magnetväljale vaikselt Saturni atmosfääri ning need võivad täielikult kaduda juba 100-300 miljoni aasta pärast.

Antud foto on tehtud Cassini sondi poolt 2005. aasta veebruaris hetkel kui see läbis rõngaste tasandit. Peenikese sinise joonena paistvate rõngaste vari on näha planeedi pinnal ülal ning nendega samas tasandis asuvad Saturni kuud Dione ja Enceladus. Neist viimane on tänu selle jääkooriku all asuvale hiiglaslikule vedelale ookeanile üks potentsiaalselt elu teket toetav taevakeha meie Päikesesesüsteemis.

Allikas: https://apod.nasa.gov/apod/ap191229.html