Κυριακή, 29 Οκτωβρίου 2017

Ελληνικό τηλεσκόπιο μετρά τη θερμοκρασία από προσκρούσεις μετεωριτών. Temperature of lunar flashes measured for the first time

A professional observatory in Greece has begun recording flashes created when bits of interplanetary debris strike the Moon. So far the NELIOTA project has captured 22 impacts on the Moon. Colors indicate the estimated temperature of each strike, from 1,770 K (dull red) to 3,730 K (white). Credit: ESA / Chrysa Avdellidou

Μια Ελληνίδα ερευνήτρια μέτρησε για πρώτη φορά τη θερμοκρασία των λάμψεων από προσκρούσεις μετεωριτών στη Σελήνη με το τηλεσκόπιο του Κρυονερίου, στο πλαίσιο του προγράμματος παρατήρησης NELIOTA της ESA και του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Chrysa Avdellidou. Research Fellow in NELIOTA project: ESA-funded observational campaign of lunar impact flashes, using the upgraded 1.2 m Kryoneri telescope in Peloponnese (Greece).

Όταν μικρά σώματα -μετέωρα και μικροί αστεροειδείς- πέφτουν πάνω στην επιφάνεια της Σελήνης με απίστευτα μεγάλες ταχύτητες, δημιουργούν αστραπιαίες λάμψεις φωτός που είναι ορατές από τη Γη. Τώρα, για πρώτη φορά, η Δρ Χρύσα Αβδελίδου του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), μέτρησε τη θερμοκρασία αυτών των καυτών λάμψεων, χρησιμοποιώντας ένα ελληνικό τηλεσκόπιο.

Η ανακάλυψη θα βοηθήσει τους επιστήμονες να μάθουν περισσότερα πράγματα για τα αντικείμενα που πέφτουν στη Γη και πώς μπορεί να επηρεασθούν οι δορυφόροι. Ουσιαστικά, χάρη στο NELIOTA, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν το φεγγάρι ως ένα γιγάντιο εργαστήριο για τη μελέτη των προσκρούσεων σωμάτων και των λάμψεων που αυτά παράγουν.

The NELIOTA project records about a quarter of the lunar disk. Here an impact flash (right edge below center) punctuates the lunar night. Credit: NELIOTA project

Η ESA παρακολουθεί τα ουράνια αντικείμενα (Νear-Εarth Οbjects ή NEOs), δηλαδή τους αστεροειδείς, κομήτες και μετεωρίτες, που μπορεί να πέσουν στη Γη. Για το σκοπό αυτό, μελετά τη συχνότητα και την κατανομή της πτώσης των μετεωριτών και άλλων τέτοιων μικρών αντικειμένων στην επιφάνεια της γειτονικής Σελήνης. Οι επιστήμονες, με τη βοήθεια του NELIOTA, θέλουν να μάθουν πόσο συχνά πέφτουν τέτοια σώματα και πόσο απειλητικά μπορεί να γίνουν για ένα δορυφόρο σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη ή για μια μελλοντική διαστημική αποστολή της ESA.

Since March 2017, the NELIOTA project has been monitoring the dark side of the Moon for flashes of light caused by tiny pieces of rock striking the moon's surface. Credit: NELIOTA project

Τέτοια μετέωρα και μικροί αστεροειδείς που πέφτουν στη Γη, καίγονται στην προστατευτική ατμόσφαιρά της δημιουργώντας «πεφταστέρια», κάτι που όμως δεν συμβαίνει στο φεγγάρι, το οποίο έχει μόνο ένα υπερβολικά λεπτό στρώμα αερίων γύρω του. Χωρίς μια πυκνή ατμόσφαιρα να επιβραδύνει τα μετέωρα, τα οποία ζυγίζουν από μερικά γραμμάρια έως μερικά κιλά, αυτά χτυπούν τη Σελήνη με ταχύτητα 20 έως 70 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, αφήνοντας μια στιγμιαία λάμψη.

Η Δρ Χρύσα Αβδελίδου, η οποία έκανε σχετική ανακοίνωση στο ετήσιο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στη Γιούτα, υπολόγισε ότι οι θερμοκρασίες των λάμψεων από τις προσκρούσεις είναι μεταξύ των 1.700 και 3.700 βαθμών Κέλβιν (κατά προσέγγιση 1.425 έως 3.430 βαθμούς Κελσίου). Η μέτρηση της θερμοκρασίας της λάμψης επιτρέπει να υπολογισθεί η μάζα και άρα το μέγεθος του σώματος που έπεσε στη Σελήνη. Οι έως τώρα παρατηρήσεις της συμφωνούν με τις θεωρητικές μελέτες, όπως δήλωσε στο Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων.

Το NELIOTA στο Κρυονέρι

Since March 2017, the refurbished 1.2m Kryoneri telescope near the Greek town of Kryoneri has been used for the NELIOTA project. Credit: Theofanis Matsopoulos

Το πρόγραμμα NELIOTA (Near-earth object Lunar Impacts and Optical TrAnsients) ξεκίνησε φέτος τον Μάρτιο, χρησιμοποιώντας το αναβαθμισμένο διαμέτρου 1,2 μέτρων τηλεσκόπιο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών σε υψόμετρο 900 μέτρων, στο όρος Κυλλήνη Κορινθίας (με επιστημονική υπεύθυνη την Άλκηστη Μπονάνου) για να παρατηρεί σε δύο μήκη κύματος τις διάσπαρτες αμυδρές λάμψεις πάνω στη Σελήνη.

Από το Κρυονέρι Κορινθίας στο τηλεσκόπιο που βρίσκεται σε υψόμετρο 930 μέτρων, οι "Φύλακες της Σελήνης" παρακολουθούν το ουράνιο σώμα και καταγράφουν τις προσκρούσεις μετεωροειδών πάνω της. Η Ελλάδα ήταν αυτή που επιλέχθηκε από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία να υλοποιήσει το πρόγραμμα NELIOTA.

Το τηλεσκόπιο διαχωρίζει το εισερχόμενο από τη Σελήνη φως σε δύο κατευθύνσεις και χρησιμοποιεί δύο ψηφιακές κάμερες τελευταίας τεχνολογίας για την καταγραφή των δεδομένων με ταχύτητα 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο. Ένα αυτοματοποιημένο λογισμικό αναλύει το βίντεο της παρατήρησης και εντοπίζει τις τυχόν λάμψεις στην επιφάνεια της Σελήνης. Οι κάμερες είναι εφοδιασμένες με κατάλληλα φίλτρα, που επιτρέπουν την εκτίμηση της θερμοκρασίας των λάμψεων της πρόσκρουσης.

A sequence of frames, taken every 33 milliseconds (left to right), shows how a lunar impact flash disappears quickly in visible light (top pair) but lingers longer when recorded in near-infrared light. Credit: NELIOTA project

Το τηλεσκόπιο έχει ήδη καταγράψει 22 τέτοια συμβάντα και σε αυτά βασίσθηκαν οι αναλύσεις της Δρ Αβδελίδου. «Το τηλεσκόπιο έχει δύο μάτια: το ένα παρατηρεί στο ερυθρό φως και το άλλο στο υπέρυθρο. Συνδυάζοντας τα δεδομένα από τις δύο κάμερες, μπορούμε να μετρήσουμε τη θερμοκρασία των σεληνιακών λάμψεων, πράγμα που κάναμε για πρώτη φορά», εξηγεί. Οι λάμψεις αυτές διαρκούν ελάχιστα, από 43 έως 182 χιλιοστά του δευτερολέπτου, καθώς το σημείο της πρόσκρουσης παραμένει καυτό για λίγο ακόμη, αφότου η ορατή λάμψη έχει πια σβήσει.

«Γνωρίζοντας τη θερμοκρασία», προσθέτει, «μπορούμε καλύτερα να εκτιμήσουμε την πυκνότητα του προσκρούοντος σώματος, πράγμα που μας δίνει ενδείξεις σχετικά με την προέλευσή του. Προέρχεται από αστεροειδείς ή από κομήτες; Εφόσον αυτοί οι δύο έχουν διαφορετική σύνθεση και πυκνότητα, οι μετρήσεις που κάνουμε, μας βοηθούν να απαντήσουμε στο ερώτημα αυτό».

Ένα άλλο μυστήριο που ελπίζουν να λύσουν οι επιστήμονες μέσω του NELIOTA, είναι ο φυσικός μηχανισμός που παράγει τις σελήνιακές λάμψεις. «Ελπίζουμε ότι τα νέα δεδομένα, που είναι ελεύθερα διαθέσιμα για όλη την επιστημονική κοινότητα, θα μας βοηθήσουν να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το τι συμβαίνει, όταν ένα σώμα από αστεροειδή χτυπά τη Σελήνη με τέτοια μεγάλη ταχύτητα και πώς η ενέργειά του κατανέμεται», λέει η ελληνίδα ερευνήτρια.

Συνεργασία με το LRO της NASA

This is a composite image of the lunar nearside taken by the Lunar Reconnaissance Orbiter in June 2009, note the presence of dark areas of maria on this side of the moon. Credit: NASA

Παράλληλα, χρησιμοποιεί τα στοιχεία του δορυφόρου Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) της NASA για να προσδιορίσει τη σύνθεση κάθε σώματος που πέφτει στη Σελήνη. Τα στοιχεία του LRO και του NELIOTA μπορούν να συνδυασθούν για να εντοπισθούν τα σημεία όπου έχουν συμβεί μεγάλες προσκρούσεις.

«Το επόμενο βήμα της δουλειάς μου», λέει η Δρ Αβδελίδου, «είναι να βρω αυτούς τους κρατήρες και είμαι ήδη σε επικοινωνία με συναδέλφους από την Αμερική, οι οποίοι εργάζονται πάνω στα δεδομένα της αμερικανικής αποστολής LRO, που φωτογραφίζει την επιφάνεια της Σελήνης».

Στο μεταξύ, έχει επεκτείνει τη μελέτη των λάμψεων από τις προσκρούσεις μέσω προσομοίωσής τους στο εργαστήριο. Η Δρ Αβδελίδου είναι επισκέπτρια ερευνήτρια στο Κέντρο Αστροφυσικής και Πλανητικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Κεντ στο Καντέρμπουρι, όπου -σε συνεργασία με τον Δρ Μαρκ Πράις- χρησιμοποιεί ένα υλικό που είναι ανάλογο της επιφάνειας της Σελήνης. Με ένα «όπλo» εκτοξεύει μικρά βλήματα βασάλτη, με ταχύτητες 0,5 έως 6 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, και μετά καταγράφει το παραγόμενο φως της λάμψης.





Τα στρείδια ακούν! Oysters close their shells in response to low-frequency sounds

Αν και δεν έχουν αυτιά, αντιλαμβάνονται πολλούς θορύβους μέσα στο νερό και επηρεάζονται άμεσα από αυτούς. Oysters rapidly close their shells in response to low-frequency sounds characteristic of marine noise pollution, according to a study. This is an image of electric oyster MolluSCAN eye project. Credit: Jean-Charles Massabuau

Δεν έχουν αυτιά ούτε διαθέτουν ακουστικό σύστημα. Παρ’ όλα αυτά τα στρείδια ακούν και ανταποκρίνονται στους διάφορους θορύβους, όπως ανακάλυψαν ερευνητές από τη Γαλλία. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι, αντίθετα με όσα πιστεύαμε ως τώρα, η ακοή ενδέχεται να είναι μια αίσθηση διαδεδομένη σε όλα τα μαλάκια. Επίσης θέτουν ακόμη πιο επιτακτικά το ζήτημα της θαλάσσιας ηχορύπανσης: ο θόρυβος που προκαλείται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες έχει ήδη αποδειχθεί ότι «τρελαίνει» τις φάλαινες και τους φυσητήρες, ίσως όμως οι αρνητικές επιδράσεις του στον υποβρύχιο κόσμο να είναι τελικά περισσότερο εκτεταμένες από ό,τι νομίζαμε.

(A) Schematic view of the experimental setup. Is: loudspeaker position, mpcg: multiplate current generator, o: oysters equipped with electrodes, tb: tennis ball, w, wooden board, sb: sandbox; (tb, w and sb compose a vibration absorber).

Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπορντό στη Γαλλία εξέθεσαν 32 στρείδια του Ειρηνικού (Crassostrea gigas) σε μια σειρά από θορύβους διαφορετικής έντασης και συχνότητας – από 10 ως 20.000 hertz. Τα στρείδια κλείνουν το όστρακό τους όταν αισθάνονται απειλή ή στρες, έτσι οι επιστήμονες είχαν εφαρμόσει στις θυρίδες τους μικροσκοπικά επιταχυνσιόμετρα ώστε να μετρούν την παραμικρή κίνησή τους. Τα αποτελέσματα της μελέτης, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «PLoS», έδειξαν ότι τα στρείδια ανταποκρίνονται στους ήχους, και μάλιστα σε ένα εύρος συχνοτήτων από 10 έως 1000 Hz.

«Καμπανάκι» για τροφή και για κινδύνους

Most marine noise pollution is due to cargo boats, and most of the noise from shipping is at low sound frequencies that oysters 'hear' best. By contrast, small leisure boats, jet skis and water bikes produce sounds that are too high for oysters to 'hear'.

Όπως εξήγησε ο Ζαν-Σαρλ Μασαμπιό, επικεφαλής της μελέτης, τα στρείδια δεν ακούν με τον ίδιο τρόπο που ακούμε εμείς αλλά μάλλον συλλαμβάνουν τις δονήσεις που δημιουργούν τα κύματα του ήχου στο νερό με τη στατοκύστη τους, ένα όργανο το οποίο καταγράφει κινήσεις και δονήσεις. Αυτού του είδους η ακοή, τόνισε ο επιστήμονας, τους προσφέρει ποικίλα πλεονεκτήματα, από την ανεύρεση τροφής – που έρχεται με τα κύματα – ως την αποφυγή των θηρευτών.

«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι στα ρηχά νερά θα πρέπει να ακούν τα κύματα που σπάζουν στην ακτή και τα ρεύματα που προκαλούνται στο νερό» είπε ο κ. Μασαμπιό «οπότε μπορούν να ανοίγουν για να δεχθούν την τροφή που αυτά μεταφέρουν». Επίσης, πρόσθεσε, θα πρέπει να ακούν τους κεραυνούς, κάτι το οποίο εξηγεί γιατί, όπως έχει παρατηρηθεί, τα στρείδια γεννούν τα αυγά τους κατά τη διάρκεια καταιγίδων με αστραπές και βροντές. «Ίσως αυτό να είναι ένα “σήμα” για τον συγχρονισμό της ωοτοκίας» εξήγησε, υπογραμμίζοντας ότι τα στρείδια θα πρέπει επίσης να ακούν τα ρεύματα που προκαλούν στο νερό οι θηρευτές τους καθώς πλησιάζουν. «Οι αστακοί και τα ψάρια, που τρέφονται με νεαρά στρείδια, παράγουν ήχους στο εύρος των συχνοτήτων που ακούν τα στρείδια» ανέφερε.

Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι τα στρείδια είναι πιο ευαίσθητα στις συχνότητες μεταξύ των 10 και 200 hertz – αυτές ακριβώς στις οποίες κινούνται οι ήχοι που παράγονται από τα πλοία, την εξερεύνηση με εκρηκτικά, τις σεισμικές μελέτες και τις ανεμογεννήτριες. Όλα αυτά, τονίζουν, ενδέχεται να «μπερδεύουν» τα στρείδια και να διαταράσσουν την ισορροπία τους. Περαιτέρω μελέτες θα δείξουν αν κάτι τέτοιο ισχύει, όμως θεωρούν σχεδόν βέβαιο ότι οι επιπτώσεις της υποβρύχιας ηχορύπανσης δεν περιορίζονται στις φάλαινες και στα άλλα κητώδη, όπως έχει φανεί ως τώρα. «Αυτό που δείχνουμε εδώ είναι ότι το πρόβλημα είναι μάλλον ένα πολύ πραγματικό πρόβλημα για πολύ περισσότερα ζώα από ό,τι φανταζόμαστε» υπογράμμισε ο κ. Μασαμπιό.

Πηγές: Mohcine Charifi, Mohamedou Sow, Pierre Ciret, Soumaya Benomar, Jean-Charles Massabuau. The sense of hearing in the Pacific oyster, Magallana gigasPLOS ONE, 2017; 12 (10): e0185353 DOI: 10.1371/journal.pone.0185353 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=910870