Global Lithuanian Net: san-taka station: |
Saga apie neutronus
Šiuolaikiniai kosminiai eksperimentai tiek pat patrauklūs, kiek sudėtingi. Tačiau jų rezultatai kartais viršija visus
išankstinius lūkesčius. Neutroninė spektroskopija ne tik atverčia nežinomus planetų puslapius, tačiau nugrindžia ir kelius jų būsimam įsisavinimui.
Prietaisai kosmosui neprivalo būti principingai naujos koncepcijos ten svarbiausia patikimumas, paremtas patirtimi
ir pereinamumu. Laboratorijos dabartinė pagrindinė kryptis eksperimentiniai planetų ir dangaus kūnų
tyrinėjimai branduolinės fizikos metodais. Tų tikslų pasiekimo priemonės kosminiai neutronų ir gama
spektrometrai. Pagrindinis tyrinėjimų tikslas dangaus kūnų grunto sudėties nustatymas siekiant nustatyti jų susidarymo ir evoliucijos sąlygas.
Branduolinėje planetologijoje vienu svarbiausių informacijos šaltinių yra iš jų ateinantys gama spinduliai.
Tuos spindulius skleidžia radioaktyvūs uolienų elementai, o taip pat gama fotonai gimsta kosminiams
spinduliams sąveikaujant su cheminių elementų branduoliais viršutiniame grunto sluoksnyje. O kitas ir ne
mažiau svarbus informacijos šaltinis antriniai neutronai, irgi atsirandantys kosminiams spinduliams
sąveikaujant su planetų paviršiumi. Ir tie, ir kiti gana gerai perteikia viršutinio metro grunto cheminę sudėtį. Be
to, neutronų spektroskopija efektyvus vandens paieškos būdas. Tiesa, kosminiai spinduliai užtikrina
branduolinį spinduliavimą tik dangaus kūnuose be atmosferos (arba plonu jos sluoksniu).
Šios galimybės panaudojamos jau senai. Pirmuosius prietaisus į Mėnulį 1966 m. nugabeno tarybinės
stotys Luna-10 ir Luna-12. Bandyta matuoti ir Marso neutroninį spinduliavimą. Pirmąkart tai daryti 1988 m.
pabandė tarybinės stotys Fobos-1 ir Fobos-2. Deja, Fobos-1 buvo prarastas dar pakeliui į Marsą, o
Fobos-2 Marso orbitoje veikė vos 57 dienas. Tada 1992 m. amerikiečiai pasiuntė Mars Observer, tačiau
prie pat Marso ryšis su zondu buvo prarastas. Sekė Rusijos Mars-96 projektas, tačiau 1996 m. kildamas
aparatas dėl avarijos sudegė Žemės atmosferoje. Tai buvo paskutinis Rusijos planetologijos projektas ir kartu krizės Rusijos kosmonautikoje pranašas.
Pavyko 4-as bandymas. 2001 m. startavo Mars Odyssey su Rusijoje sukurtu HEND prietaisu. Gama
tyrimai turėjo dvi užduotis: a) įvertinti Marso paviršiaus neutronų srautą; b) ieškoti vandens. Ir HEND pagalba
2002 m. pavyko po Marso paviršiumi rasti vandens ledo klodus ir sudaryti jų pasiskirstymo žemėlapį. Taip
atsakyta į seną mįslę kur dingo Marso paviršiuje buvęs vanduo?
HEND Marso orbitoje veikia jau dešimtį metų ir jo duomenis mokslininkai naudoja nustatant Marso
sezoninius pokyčius. Raudonosios planetos orų fizika pasirodė esą labai paprasta. Maždaug 30%
atmosferos, sudarytos daugiausia iš anglies dioksido, žiemos laikotarpiu iškrenta krituliais pakaitomis
šiaurės ir pietų pusrutuliuose, ką ir registruoja HEND.
Tuo metu laboratorija kūrė naujus prietaisus, kurie nors ir panašūs į HEND, tačiau skyrėsi nuo jo tiek
sandara, tiek sprendžiamais uždaviniais. Buvo sukurta teleskopo Marso kartografavimui su plačia geba
koncepcija. Prietaisai buvo pasiūlyti prancūzų CNES ir NASA rengtiems konkursams, tačiau projektai nebuvo
realizuoti (CNES pasirinko rusų prietaisą, tačiau nutraukė projektą, o NASA eksperimentą palaikė pernelyg
rizikingu). Pirmu kosminiu neutronų teleskopu tapo LEND, kurį NASA su LRO 2009 m. birželį pasiuntė prie
Mėnulio. Jei HEND registruoja neutronus praktiškai iš visų pusių, tai LEND turi siauresnį savo detektorių
akiratį ir gali registruoti neutronus, kuriuos skleidžia tik 10 km skersmens Mėnulio paviršiaus sritys. Tai leidžia
matuoti atskirų paviršiaus darinių spinduliavimą.
LEND stebėjimo rezultatai buvo netikėti: nors pavyko aptikti sritis su silpnu neutronų spinduliavimu (kas
nurodo į vandenilio buvimo galimybę), tačiau jos nesutapo su šešėliuose esančiomis poliarinių kraterių
dugnais. LEND duomenys buvo naudingi artu išskraidintam LCROSS zondui, kurio tikslas buvo trenktis į
Mėnulio paviršių. Pradžioje į Mėnulį rėžėsi blokas Centaur, o po 4 min. per susidūrimo apkeltą debesį
praskriejo LCROSs IR Į Žemę perdavė jo sudėtį. Susidūrimą stebėjo observatorijos Žemėje ir orbitinio LRO modulio prietaisai.
Susidūrimui buvo pasirinktas pietų ašigalyje esančio Cabeuso kraterio apylinkės būtent ten, pagal
LEND duomenis, buvo didžiausia vandenilio koncentracija. Bombardavimas įvyko 2009 m. spalio 9 d. ir
duomenys patvirtino, vandens Mėnulyje yra. O LRO toliau sukasi aplink Mėnulį ir jo prietaisų duomenys bus
panaudoti pagrindžiant hipotezę, paaiškinančią vandenilio pasiskirstymą Mėnulyje.
Į naujus Foboso tyrinėjimo (rusų Fobos-Grunt) ir Merkurijaus (europiečių BepiColombo, kurio startas buvo numatytas
2013 m., tačiau Ariane 5 raketa iškėlė zondą 2018 m. spalio 20 d. žr. plačiau >>>>>)
prietaisus; be neutronų detektoriaus yra ir gama spektrometras scinciliuojančio kristalo
pagrindu. Jų užduotys tokios pačios Foboso ir Merkurijaus paviršiaus sudėties nustatymas (kaip ir
vandens paieška). Be to, Fobos-Grunt projekte svarbu ir kelių tonų grunto po nusileidimo moduliu sudėties
nustatymas (planuojama ir 100 g jo gražinti į Žemę jis turėjo būti paimtas tiesiai nuo paviršiaus, o
prietaisas leistų nustatyti, ar jame nėra svetimų priemaišų Marso dulkių, mikrometeoritų). Deja, starto iš
Baikonūro metu 2011 m. lapkričio 9 d. įvyko raketos antros pakopos avarija ir zondas nenuskrido į Marsą (skaitykite
Kas gi nulėmė nesėkmę?). O NASA marsaeigio Mars Science Laboratory projekte
suplanuota pirmąkart aktyviai neutronais paveikti kito dangaus kūno paviršių. Tarp prietaisų numatytas impulsinis neutronų generatorius, kuris Marso
paviršių švitins aukštų energijų neutronų trumpais pliūpsniais. O pasekmes matuos neutronų detektorius. Tai
leis sudaryti trimatį vandenilio kiekio grunte žemėlapį marsaeigio trasoje. MSL startavo 2011 m. lapkričio 26 d.
TKS sumontuotas HEND prietaisas, buvęs atsarginiu Mars Odyssey projekte. Jis buvo įtrauktas į BTN-N1
sudėtį. Jo tikslas buvo TKS radiacinio fono neutronų dalies matavimas. Kita užduotis neutronų srauto
Saulės žybsnių metu matavimas. Tiesa, Saulė vis dar tebėra gana rami ir prietaisas nelabai turi darbo šioje srityje. 479 m. pr.m.e. Sun karalystėje pastebėjo,
kad Incho planeta užsilaikė Sin (Širdies) žvaigždyne. Sunų gunas nusiminė.
Po pokalbio su juo astrologas Czi-vėjus pastebėjo, kad tasai triskart
ištarė išmintingus žodžius ir planeta pasitraukė per tris padalas. Ko gero tai pirmasis keisto Marso judėjimo, kai tasai sustoja dangaus skliaute
ir net pradeda judėti atatupstas, paminėjimas. Astronomai dar ilgai laužė galvas bandydami įminti tą mįslę. Incho yra senovinis Marso pavadinimas Kinijoje. Tiksliai taip kiniškai skamba (nors rašosi skirtingai) jonvabalis.
Gal todėl pirmasis Kinijos kosminis aparatas, išsiųstas į Marsą, ir vadinosi dviprasmiškai (Incho-1). Jis iš tikro buvo
mažutis ir buvo rusų Fobos-Grunt zonde. Prie Marso jis turėjo atsiskirti ir
likti jo orbitoje. Tačiau Fobos-Grunt niekur nenuskrido ir kartu su Incho-1 nukrito į gimtąją planetą. Kosmoso mikroastronautai
Beje, Fobos-Grunt zonde buvo specialus LIFE modulis, kuriame 30-yje mažyčių (3 mm skersmens) cilindrų
buvo gabenama visų trijų gyvųjų organizmo grupių (bakterijų:
Deinococcus radiodurans
(žr. nuotrauką), Bacillus safensis, dvi Bacillus subtilis
(šieno lazdelių) atmainos; archėjų: Pyrococcus furiosus, Haloarcula marismortui, metalą gaminanti Methanothermobacter wolfeii,
eukariotų: Tardigrada (lėtūnas), baltažiedis vairenis, mielių ląstelės) 10 atstovų, kuriuos parūpino JAV
Planetary Society. Bakterijos ir archėjai yra vienaląsčiai branduolio neturintys organizmai, eukariotai su
branduoliu. Šio eksperimento tikslas: nustatyti, ar gyvybė gali persikelti (pvz., meteoritais) tarp planetų (žr.
panspermijos teoriją).
Kapsulė turėjo būti sugražinta į žemę, deja, kaip minėjome, zondą ištiko nesėkmė ir jis misijos neįvykdė.
Reikia pridurti, kad buvo manančių, kad LIFE modulis pažeidžia tarptautines sutartis ir mokslo etikos
normas. 1967 m. JT Kosminės erdvės sutarties 9 str. Nurodo, kad šalys kitas planetas privalo tirti jų
neužteršdamos (taigi, ir vengdamos užnešti gyvybę). Kaip ir iš kosmoso negabenti keliančių pavojų
medžiagų. Fobos-Grunt priklausė 3-iai kategorijai, kadangi skriejo į galinčią gyvybę turėti planetą. Taigi jis
privalėjo būti sterilizuotas, tačiau faktiškai nebuvo sterilus. O kapsulės grįžimas į Žemę yra jau 5-os
kategorijos ir reikalavimai jai dar griežtesni.
O gal tokie reikalavimai nebūtini, nes, jei
panspermijos teorija
teisinga, tai planetos galėjo keisti gyvybės formomis visą laiką taigi jos atsparios viena kitai. O gal mums derėtų patiems sąmoningai sėti
gyvybę kituose dangaus kūnuose bet ar tai mums dera daryti? Taigi kyla daug filosofinių klausimų... Meškiukai gali skraidyti kosmose be jokių skafandrų Lėtūnai (lot. Tardigrada), kitaip vadinami vandens meškučiais arba samanų
paršiukais smulkūs vandens ir sausumos gyvūnai.
Lėtūnai yra poliekstremofilai ir išgyvena pačiomis ekstremaliausiomis aplinkos sąlygomis, kurios
daugumą kitų organizmų nužudytų. Kai kurie gali išgyventi temperatūrose artėjančiose prie -273o C,
beveik prie absoliutaus nulio, gali atlaikyti temperatūrą aukštesnę negu 151o C, 1000 kartų stipresnę negu
atlaiko žmogus radiaciją, išgyventi ilgą laiką be vandens ir išlikti vakuumo ir kosmoso sąlygomis. 2007 m.
rugsėjį, lėtūnai dalyvavo FOTON-M3 misijoje, kuri vyko žemoje orbitoje. Jie 10 dienų buvo atvirame
kosmose. Po to lėtūnai buvo gražinti į Žemę, dauguma iš jų išgyveno, taip pat jų kiaušiniai normaliai ritosi.
Šiuo metu tai vieninteliai gyvūnai, taip ilgai išgyvenantys atvirame kosmose.
Taigi, jei Žemėje žus net tarakonai, išliks šie meškiukai. Kas nutiks, jei žmogus suvaldys lėtūną ar tasai pateks į kraują?
Lėtūnas mirs, nors šiaip gali išgyventi vakuume ir esant aukštam radiacijos lygiui, be vandens išbūti 10
m. Tačiau jis nesusitvarkys su skrandžio rūgštimi ir žmogaus imunine sistema. 2023 m. spalio 12 d. astronautė Loral OHara ir Andreas Mogensenas ketino išeiti iš
TKS į atvirą kosmosą,
kad paimtų mėginį stoties išorėje, siekiant patikrinti, ar ten nėra mikroorganizmų, galinčių išgyventi ekstremaliomis sąlygomis.
Tačiau išėjimas buvo atidėtas iki lapkričio 1 d., dėl amoniako nuotėkio iš Rusijos Nauka modulio radiatoriaus, apie stotį paskleidusio snaigių spiečių
(apie tai taip pat žr. >>>>>).
Taip pat astronautai turėjo pakeisti guolį, leidžiantį Saulės baterijoms išlikti nukreiptoms į Saulę. Dar jie turėjo nuimti
dėžutę su ryšio elektronika, bet tam neužteko laiko tik patikrinta, kaip tai galėtų būti geriau atlikta ateityje. Išėjimo metu jie netyčia pametė
krepšį su įrankiais, vėliau skrydžio valdymo centre pastebėtą nuskrendant tolyn tik, laimei, jų jau nereikėjo likusio buvimo kosmose metu,
o taip pat paskaičiuota, kad krepšys nekelia rizikos, kad ateityje susidurs su stotimi. Krepšys suksis aplink Žemę dar kelis mėnesius. Mokslininkai tuo tikslu jau senai tiria kai kuriuos ypač atsparius mikrobus ir rezultatai gali būti svarbūs ieškant
nežemiškos gyvybės. Dar 2015 m. astronautai TKS išorėje įrengė dėžutę, kurioje mikrobus veikė kriogeninės
temperatūros ir aukštas radiacijos lygis. 2020 m. straipsnyje rašyta, kad japonų tyrinėtojai, kad, atrodo, joje buvusi bakterija
Deinococcus radiodurans (žr.
nuotrauką) išgyveno 3 m., kas suglumino biologus. Be to,
2014-16 m. vokiečių Kosmoso centras atskirai atliko BIOMEX (Biologinį ir Marso eksperimentą), nustačiusį, kad išgyventi
geba dar paprastesni organizmai. Tai leidžia spėti, kad mikroorganizmai gali nukeliauti milžiniškus atstumus kosmose, galbūt, net iš
vienos planetos į kitą. Juk, atrodo, mes tik pradedame pajusti, ką iš tikro reiškia gyvybė. Pastaba: Raudonieji jūros dumbliai Chlamydomonas nivalis taip pat ištvertų kelionę kosmine
erdve, apie juos daugiau skaitykite Raudonas sniegas. Papildomai skaitykite:
|