Hetjan Galileo Galilei

 

Þeir fæddust báðir árið 1564, William Shakespeare og Galileo Galilei. Innan skamms er því 450 ára afmælisdagur þeirra. Frábærir hæfileikar Galileo komu fljótt í ljós í Pisa á Ítalíu og strax á unga aldri var hann orðinn leiðandi stjarna í eðlisfræði og störnufræði. Það mun hafa verið í kringum 1590 að Galileo sannfærðist um að kenning pólska múnksins Nikolaus Kópernik væri rétt: að sólin væri miðpúnktur sólkerfisins og að jörðin og hinar pláneturnar snérust umhverfis sólina. Þetta braut algjörlega í bága við kenningu kirkjunnar um að jörðin og mannkynið væri miðja alheimsins.  

Það voru tilraunir, sem Galileo gerði árið 1609, sem færði honum sönnunina og sannfærði hann um byggingu sólkerfisins.  Hann hafði frétt af merkilegu tæki, sem var uppgötvað af gleraugnasmið í Hollandi og gerði mönnum fært að sjá hluti í mikilli fjarlægð.  Galíleo byrjaði nú að smíða sinn fyrsta sjónauka. Hann slípaði sjálfur glerlinsurnar og innan skamms var hann kominn með stjörnukíki, sem stækkaði átta sinnum.

Hann stefndi kíkinum beint á tunglið og gerði strax merka uppgötvun: á tunglinu er jarðfræði og þar eru fjöll og gígar. Tunglið er alls ekki  slétt og fágað eins og spegill, eins og fyrri kenningar héldu fram.  Plánetur og tungl voru því með yfirborð sem líktist jörðu. Myndin til hliðar sýnir teikningar hans af tunglinu, sem birtust í ritinu Sidereus Nuncius eða Stjörnuboðinn árið 1610.   Næst stefndi hann stjörnukíkinum á plánetuna Júpiter og gerði aðra enn merkari uppgötvun.  Hann sá að það voru fjögur tungl, sem snérust í kringum Júpiter á nokkrum dögum:  Io, Europa, Ganymede og  Callisto.   Þetta var sem sagt alveg eins og Kópernik hafði haldið fram um sólkerfið.

En hann þorði ekki að leysa frá skjóðunni vegna ótta við kaþólska rannsóknaréttinn. Þeir höfðu brennt Giordano Bruno á báli nokkrum árum áður (árið 1600) fyrir kenningar hans um sólkerfið. Það hefur verið sagt að kaþólska kirkjan á Ítalíu hafi á þessum tíma verið svipuð og kommúnistaflokkur Kína í dag:  stofnun þar sem æðstu valdamenn þurfa ekki að hlýðnast siðareglum samfélagsins, en halda öllum almenningi í skefjum. 

Galileo reyndi að semja við kirkjuvöldin á Ítalíu, en gekk seint. Loks árið 1632 gaf hann út meistaraverkið Systema Cosmicum eða “samræður um tvö heimskerfi”.   Myndin til hliðar sýnir titilblað þessa merka rits. Hér setur hann fram kenninguna um heimsmynd þar sem sólin er miðja kerfisins. Hann tekur ekki til greina heimsmynd danska stjörnufræðingsins Tycho Brahe, þar sem jörðin var miðja kerfisins.  En Tycho hélt því fram að jörðin væri of stór og þung til að snúast umhverfis sólu.  Margir telja að Systema Cosmicum sé skemmtilegasta vísindarit allra tíma.  Bókin var fyrst gefin út á ítölsku en síðar þýdd á latínu. Enn er hægt að eignast eintak af fyrstu útgáfu ritsins hjá bóksala nokkrum í Ritterhude í Þýskalandi, fyrir $25 þúsund. 

Maðurinn var sem sagt ekki í miðju heimsmyndar Galileós. Kaþólska kirkjan dró hann strax fyrir rétt árið 1633 og eftir mikið þref dró Galíleó kenningu sína opinberlega til baka í réttinum: jörðin getur ekki snúist umhverfis sólu.  Þrátt fyrir það er sagt að strax og dómurinn var upp kveðinn hafi Galileo muldrað  “En hún hreyfist nú samt!”    Galileó hafði verið hótað pyntingum, hann varð að falla á kné fyrir réttinum og sat í stofufangelsi það sem eftir var ævinnar.  Hann var samt ekki af baki dottinn og það er ekki laust við hBók Galileós nlistanum.  valda skemmdum m mikið er af gervihnöttum, þar  snnaissance study. nto a basaltic dike that trends abouáð í síðari skrifum hans  í stofufangelsinu:  “Ég fylgi ekki kenningu Kóperniks og hef ekki verið fylgjandi þeirri kenningu síðan mér var skipað af réttinum að skifta um skoðun.” 

Bók Galileós Systema Cosmicum var að sjálfsögðu bönnuð þar til árið 1835, þegar kaþólska kirkjan tók hana af bannlistanum.  Árið 1992 lýsti kaþólska kirkjan því formlega loks yfir, að kenning Galileós hefði verið rétt.

Hvers vegna eru stærstu eldfjöll sólkerfisins á Mars?

Nú er amerískur jeppi á ferðinni á yfirborði plánetunnar Mars og hann er með nægilegt eldsneyti innanborðs til að keyra og kanna í fjórtán ár. Við munum því fá mikið flóð af jarðfræðilegum (marsfræðilegum?) upplýsingum um þessa merkilegu plánetu næstu árin.  Ég bíð spenntur eftir því að þeir senda jeppann upp á Olympus Mons, sem er hæsta og stærsta eldfjall í sólkerfi okkar, um 22 km á hæð.  Já, og flatarmál eldfjallsins er meir en þrisvar sinnum flatarmál Íslands.  Hvernig getur þessi litla pláneta myndað stærstu  og hæstu eldfjöll sólkerfisins?  Mars er að mörgu leyti  allt öðru vísi en jörðin, eins og fyrsta myndin sýnir. Hér er Mars til vinstri og jörðin til hægri.   Ekki er Mars öðru vísi einungis á yfirborði, heldur einnig að innri gerð.  Eðlisþyngd rauðu plánetunnar er aðeins 3,94 g/cm³,  en jörðin er með miklu hærri eðlisþyngd:  5.52 g/cm³.  En Mars er miklu minni en jörðin. Þannig er þvermál Mars aðeins helmingur af þvermáli jarðar og Mars er því aðeins með um 10% af massa jarðar. Lægri eðlisþyngd bendir til að kjarninn í Mars sé annað hvort lítill eða innihaldi lítið járn.  Veikt segulsvið plánetunnar bendir einnig til að kjarninn sé ekki lengur fljótandi og því sennilega orðinn fremur kaldur.  

Flekahreyfingar jarðskorpunnar er eitt af höfuðeinkennum jarðarinnar.  Hins vegar eru flekahreyfingar litlar eða nær óþekktar á Mars.  Ef til vill er risastóra gilið Valles Marineris á Mars myndað við flekahreyfingar, en umdeilt.  Það má skifta plánetunni í tvennt.  Suður helmingurinn hefur helmingi þykkari skorpu (80 km, rauðu svæðin á kortinu fyrir ofan) og meira hálendi eins og myndin fyrir ofan sýnir, en norður helmingurinn er með tiltölulega þunna skorpu (ca. 30 til 40 km, bláu svæðin).  Skopran á Mars er að mestu gerð úr basalti og hefur eldvirkni því verið mjög mikilvæg á plánetunni áður fyrr.   Það er vísbending um að einhver eldgos hafi orðið síðustu milljón árin, en eldvirkni er nú mjög lítil.   Þar sem flekahreyfingar eru ekki til staðar, þá hafa eldgosin verið mjög staðbundin og mjög há eldfjöll hlaðist upp, eins og Olympus Mons.  Ef til vill eru þá tveir þættir, sem gera Mars kleift að mynda hæstu eldfjöll sólkerfisins:  óvenju þykk skorpa og staðbundin eldvirkni. Talið er, að mikið hafi dregið úr eldgosum á Mars en þó eru mjög ung hraun sjáanleg. Aftur beinist athyglin að Olymus Mons fjallinu, þar sem  askjan í toppnum er engin smásmíði, eins og síðasta myndin sýnir.  Þessi 2 km djúpa askja er um 90 km í þvermál eða heldur stærri en allur Faxaflói.  Það er augljóst að hún hefur ekki myndast við einn atburð, heldur er askjan stóra á Olympus Mons afleiðing af fimm misgömlum öskjumyndunum, sem hver hefur skilið eftir sinn hring.

Steinninn Jake á Mars

Jeppinn Curiosity heldur áfram að ferðast um yfirborð plánetunnar Mars og gera merkar athuganir. Nýlega  sáu þeir stóra steininn, sem er sýndur á myndinni fyrir ofan og nefndu hann Jake. Það er mannlegt, jafnvel fyrir vísindamenn,  að fá strax áhuga fyrir stærstu steinunum á hverjum stað. Hann Jake er um 25 cm á breidd.  Þá beindu þeir Röentgen geislum sínum að steininum til að kanna efnasamsetningu hans. Efnagreiningatækið gefur upplýsingar um magn af öllum helstu frumefnum í steininum. Efnarofið er sýnt á næstu myndinni.  Þar kemur í ljós að sennilega er steinninn stór hraunmoli.  Kvikan sem hann myndaðist úr er fremur rík af frumefnunum natríum, áli og kalíum, en snauð af járni, magníum og nikkel.  Að öllum líkindum er þetta bergtegund úr kvikuröðinni sem við nefnum alkali basalt seríuna.  Hana má meðal annars finna í Snæfellsjökli og  í Vestmannaeyjum.  Hér er mynd af kvikuröðinni í Snæfellsjökli.  Mig grunar að steinninn Jake sé af tegundinni trakíbasalt, hawaiit eða mugearite, þar sem ég hef sett rauða hringinn á myndina. Vel á minnst: trakíbasalt er kvikutegundin sem gaus úr toppgíg Eyjafjallajökuls árið 2010. 

Skálin í Hrossatungum

Það hefur aldrei fundist gígur eftir loftstein á Íslandi - ekki enn.  Ég var því spenntur fyrir að kanna skálina sem er sunnan til í Hafnarfjalli, í Hrossatungum.  Skálin er sýnd á fyrstu myndinni, með Skarðsheiði á bak við. Myndirnar tók Ragnar Axelsson einnig í dag.   Hér er greinileg skál eða gígur, á svæði, þar sem ekki hefur gosið eftir ísöld.  Auðvitað hafa loftsteinar fallið á Íslandi, en rof jökla hafa þurrkað út öll vegsummerki eftir þá. Var hér góður kandídat? Ég fór þvi upp í Hafnarfjall í dag, ásamt Birgi Jóhannessyni og fjölskyldu hans. Skálin er mjög falleg og vel þess virði að skoða.  Hún er um 200 m löng frá SV til NA og um 150 m á vídd. Mesta dýpi hennar er um 50 m.  Botninn er sléttur og klæddur mjúkum og þykkum mosa.  Ekkert gil skerst niður í skálina og er hún því mjög regluleg í laginu og reyndar ungleg.  Brúnir skálarinnar eru úr basalti.  Þetta er fremur þykkt basaltlag, og víða með stóra stuðla, sem liggja láréttir, eins og sjést oft í berggöngum. Eystri brún skálarinnar er hæst og þar hefur basaltið verið rofið töluvert, sennilega af yfirgangs skriðjökuls. Það er ekkert að finna hér, sem bendir til loftsteinsáreksturs.  Loftsteinsgígar sýna viss einkenni sem greina þá frá gosgígum. Þar á meðal má nefna sérkennilega sprungumyndun í berginu umhverfis, myndun af tinnu-líku gleri sem verður til vegna bráðnunar, og einnig lag af urð og grjóti, sem hefur kastast upp úr gígnum.  Hér er ekki slíkt að finna.  Skálin er því gosgígur, en hvað er hann gamall? Eldstöðin sem myndaði Hafnarfjall er um 4 milljón ára gömul og hefur Hjalti Franzson meðal annara kannað hana. Gígurinn er því mun yngri en virkni í Hafnarfjallseldstöðinni.  Hann er sennilega tengdur myndun af móbergi og þursabergi, sem finnst her í grennd. Þá er aldur hans sennielga frá lokum ísaldar eða innan við  eitt hundrað þúsund ára.  Á seinni myndinni má sjá hópinn á gígbrúninni,  inni í rauða hringnum. Leitin af loftsteinsgíg á Íslandi heldur því áfram.......

Ferðin til Mars

Eftir 6. ágúst 2012 munu berast til jarðar alveg nýjar upplýsingar um plánetuna Mars – ef allt gengur vel. Þann dag fer fram einhver djarfasta og ef til vill hættulegasta geimferð sem gerð hefur verið. Þá mun NASA geimfarið Curiosity, eða sá forvitni, lenda á rauðu plánetunni. Lendingin er flókin og stórkostlegt verkfræðilegt afrek - ef vel fer. Geimfarið kemur inn í lofthjúp Mars á ofsa hraða, sem er um 20 þúsund km á klukkustund. Vandi verkfræðinganna er að draga algjörlega úr hraðanum á aðeins sjö mínútum þannig að geimfarið fái mjúka lendinu þegar sex hjólin snerta yfirborð plánetunnar.    Síðan ekur Curiosity af stað um yfirborðið á Mars, eins og meðalstór jeppi, sem er útbúinn miklum fjöla af mælitækjum og hefur reyndar um borð heila rannsóknastofu til könnunar á hugsanlegu lífríki á yfirborði Mars. Það er frábært myndband um lendinguna á Youtube hér http://www.youtube.com/watch?v=YiA0VE8La5ECuriosity lendir inni í Gale loftsteinsgígnum, en hann er engin smásmíði. Gale gígur er um 154 km í þvermál og í honum miðjum er tindurinn Mount Sharp, sem er 5, 5 km á hæð. Myndin til hliðar sýnir Gale. Á Mars eru einnig margir gígar af þeirri tegund sem myndast við eldgos og sumir þeirra eru risastórir. Stærstu eldfjöll í sólkerfinu eru á Mars. Eitt það stærsta er fjallið Olympus Mons, sem er 550 km í þvermál og 21 km á hæð. Þessi mikli risi meðal eldfjallanna, sýndur á myndinni til hægri, er því svipaður ummáls og allt Ísland, og tíu sinnum hærri. Við bíðum því öll spennt eftir fréttum frá Curiosity.

Sveipir á Mars

Þegar ég horfi á þessa mynd, þá dettur mér fyrst í hug gólfteppi, sem ég þekkti vel einu sinni, en það er auðvitað rangt. Þessi mynd var tekin nýlega af yfirborði plánetunnar Mars, nálægt miðbaug, og sýnir hún yfirborðið miklu betur en nokkru sinni fyrr. Það sem vekur strax furðu eru sveipir, spíralar eða rúllur á myndinni, sem minna óneitanlega á það hvernig skelin á kuðung er undin upp. Þessir spíralar eru frá 5 til 30 metrar í þvermál. Hvernig hafa þeir myndast? Ein hugmyndin er sú, að sveipirnir eða spíralarnir myndist á yfirborði hrauna, og að hér sé komin ein sönnun um stóra hraunfláka á þessu svæði á plánetunni rauðu. Ég læt fylgja hér með tvær myndir af slíkum sveipum, sem eru teknar á yfirborði ungra hrauna á Hawaíi. Lesandinn getur svo dæmt um hvort þetta sé líkleg skýring. En það er fleira merkilegt á myndinni frá Mars. Eitt eru bólur á yfirborði, sem gætu verið gasbólur í hrauni, og hitt atriðið eru tíglarnir, sem einkenna allt yfirborðið. Þeir minna óneitanlega á það mynstur sem verður til á yfirborði vegns stuðlabergsmyndunar í hrauni.  En snúum aftur af sveipunum á Mars. Takið eftir að þeir eru ALLIR með hægri snúning.  ÞAð minnig mig á þá staðreynd, að um 90% af öllum tegundum kuðunga eru einnig með hægri snúning.  Er þessi stöðuga snúningsstefna í sveipunum háð stefnu hraunrennslis?

Koltvíoxíð straumar á Mars

Mars er töluvert minni en jörðin og nokkuð fjær sólu. Enda er kalt á Mars, og meðal hiti á yfirborði í kringum −55 °C. Á heimskautunum fer kuldinn alla leið niður í −143 °C. En samt sem áður er fjöldi af merkjum á yfirborði Mars um að einhvers konar vökvi hafi runnið hér, myndað gil, gljúfur og margskonar farvegi. Fyrsta mynd sýnir slíkt landslag á Mars. Takið eftir mælikvarðanum. Nú getum við vel séð öll smáatriði á plánetunni. Margir töldu að hér væru merki um að vatn hefði runnið á yfirborði rauðu plánetunnar áður fyrr, en síðan hefði allt frosið. Nýjustu upplýsingar eins og þessi mynd benda til þess, hins vegar, að enn sé rof í gangi á Mars, og jafnvel á heimskautasvæðunum, þar sem fimbulkuldi ríkir. Vísindaritið Physics Today telur að ein af sjö merkustu uppgötvunum ársins 2011 sé fundur af miklu magni af frosnu koltvíoxíði í jörðu á Mars. Getur það verið, að farvegirnir á Mars séu ekki eftir vatn, heldur strauma af koltvíoxíði? Við skulum líta á seinni myndina, sem sýnir fasaskifti í koltvíoxíði, þegar breytingar á hita og þrýstingi eiga sér stað. Við erum vön því að fast efni, eins og ís, breytist í vökva við hitun. En eins og myndin sýnir, þá breytist frosið koltvíoxíð í gas undir kringumstæðum eins og þeim, sem nú ríkja á Mars -- sjá rauðu örina á myndinni. Frosið koltvíoxíð breytist beint í gas við lágan þrýsting (minni en 5 loftþyngdir - atm.), þegar hitastig er undir mínus 56 stigum á Celsíus. Ein stórkostleg hugmynd sem nú er vinsæl er sú, að fasaskiftin á koltvíoxíði breyti efninu beint úr frosnu ástandi og yfir í gas á Mars. Við það getur gasið myndað strauma á yfirborði, sem orsaka rof og flytja með sér sand og grjót. Það er rétt að minnast þess, að koltvíoxíð gas er fremur þungt. Á Jörðu er það til dæmis töluvert eðlisþyngra en andrúmsloftið okkar. Það er erfitt að hugsa sér hvernig slíkir straumar líta út. Sennilega eru þeir líkastir gjóskuflóðum á Jörðu, en munurinn er sá, að á Mars eru straumarnir ískaldir.

Mikil fegurð í hjúp jarðar

Eitt fegursta myndasafn sem ég hef séð nýlega er frá ferð alþjóða geimfarsins umhverfis jörðu. Þessar merku myndir er til dæmis hægt að skoða á vefsíðu Vimeo hér: http://vimeo.com/32001208 Myndirnar voru teknar frá því í águst til október árið 2011, þegar geimfarið var í um 350 km hæð yfir jörðu. Það er margt furðulegt sem kemur hér í ljós, en stórkostlegust eru norðurljósin, sem myndast í um 100 til 300 km hæð. Ég hafði aldrei fyrr gert mér grein fyrir hvað norðurljósin eru neðarlega. Þau myndast þegar sólvindurinn streymir inn miklu magni af rafeindum inn að jörðinni. Rauðu norðurljósin munu myndast þegar köfnunarefnisatóm verða fyrir eindum úr sólvindinum. Einnig er gaman að fylgjast með hvítum eldingablossum þar sem stórir stormar geisa, einkum á hitabletissvæðum jarðar. Annar áberandi þáttur eru allar upplýstu borgirnar á jörðu, og eru ljósin nær samfelld á sumum svæðum. Í Egyptalandi er ljósadýrðin á bökkum árinnar Nílar ótrúlega mikil, eins og glóandi gulllitur borði alla leið norður í Miðjarðarhaf. Það er raforkan frá vatnsorkuverum í Aswamstíflu sem kemur hér í ljós.

Fyrstu myndir af Merkúr

Í dag birti NASA fyrstu myndirnar af plánetunni Merkúr, en geimfarið Sendillinn (Messenger) fór á braut umhverfis Merkúr hinn 17. marz.  Nú mun Sendillinn vinna í heilt ár við að mynda, mæla og rannsaka Merkúr vandlega.  Það er tiltölulega lítið vitað um þessa plánetu, meðal annars vegna þess, að maður þarf að horfa næstum beint í sólina til að sjá Merkúr í sjónauka., en hann er plánetan næst sólu.  Við vitum að yfirborðið er þakið gígum eftir árekstra loftsteina og einnig er vitað að Merkúr hefur stóran járnríkan kjarna eins og jörðin, en ólíkt tunglinu.  Járnkjarninn er hlutfallslega miklu stærri en í jörðinni, og heildar eðlisþyngd plánetunnar Merkúr er því einnig óvenju mikil.  Sem sagt:  allt öðruvísi heimur en við eigum að venjast.  Yfirborðshitinn sveiflast ótrúlega mikið yfir sólarhringinn, eða  frá −183 °C til 427 °C.   Það er því hugsandi að ís finnist í skugga í botni á sumum gígunum.  Tvær myndir fylgja hér með af Merkúr, önnur tekin fjær en hin nær yfirborði. 

Iðunn er orðin Heit! - Eldfjöll á Venusi

 

Nú þegar verulega er að draga úr eldvirkni á Fimmvörðuhálsi er kominn tími til að líta í kringum sig og veita öðrum eldfjöllum athygli.  Í þetta sinn eru það eldfjöllin á plánetunni Venusi, en nýlega kom í ljós að þau eru sennilega virk.   Þótt Venus sé lík jörðu á margan hátt, þá er þetta mjög skrítinn og óhollur staður.  Hér er yfirborðshitinn  hvorki meira né minna en 450 stig (nóg til að bræða blý), og lofthjúpurinn er svo þungur og þykkur að loftþrýstingur á yfirborði er eins og að vera í kafi í sjónum á jörðu á 1000 metra dýpi.  Loftið er um 97% koltvíoxíð, en auk þess eru ský sem eru samansett af örsmáum úða af brennisteinssýru.  Lofthjúpurinn er svo þykkur að yfirborð pláneturnar hefur ekki sést, nema í radar.  Venus hefur þvermál sem er aðeins 330 km minna en þvermál jarðar, en samt virðast jarðkraftarnir vera allt aðrir. Hér eru ekki flekahreyfingar áberandi, en í staðinn er mjög mikið af stökum og stórum eldfjöllum, og eru mörg þeirra miklir risar sem eru 100 til 300 km í þvermál.  Alls eru þekkt um 1740 eldfjöll á Venusi. Mörg eru dyngjur, en sum eru eins og stjörnur í laginu, með fjölda geisla sem stafa út frá frá miðjunni.  Þessi eldfjöll eru nefnd arachnoids, vegna þess að þau líkjast könguló með margar lappir.

Yfirborðið er frekar ungt, ef dæma má út frá þeirri staðreynd að ekki finnast margir gígar eftir loftsteinsárekstra á Venusi. Enn höfum við ekki orðið vitni af eldgosum á Venusi, en nýjustu athuganir sýna að sum eldfjöllin eru heit og því sennilega virk.   Myndin sem fylgir er af fjallinu Idunn Mons (Idunn er auðvitað Iðunn)

Geimfarið Venus Express hefur gert mælingar sem sýna ung hraun í hlíðum Iðunnar og má fræðast um það ferðalag frekar hér.

Það er algengt að vísindamenn sem stunda geimrannsóknir gefa fjöllum nafn sem er tengt goðafræði ýmissa landa á jörðu. Þannig eru öll goðin og guðirnir í norrænu goðafræðinni komin út í geiminn. Allir íslendingar muna sjálfsagt að í norrænu goðafræðinni er Iðunn  gyðja endurnýjunar, yngingar, hreinsunar, látleysis, breytinga, eftirvæntingar og barna.