Aurinkotuulen koostumuskokeilu (SWC) Kuussa — Apollo 11–16: menetelmä ja löydöt
Tutustu SWC-aurinkotuulikokeen tuloksiin Kuussa: Apollo 11–16 -havaintoja heliumin, neonin ja argonin isotoopeista, menetelmät ja merkittävät löydöt.
Auringontuulen koostumuskokeilu (SWC) oli koe, joka tehtiin Kuuhun Apollo-ohjelman aikana (Apollo 11, 12, 14, 15 ja 16). Sen tarkoituksena oli mitata aurinkotuulta Maan magnetosfäärin ulkopuolella. Se oli ensimmäinen merkittävä auringon isotooppimateriaalin mittaus.
Kokeilua ehdotti sveitsiläinen ryhmä, jota johtivat Johannes Geiss Bernin yliopistosta ja Peter Eberhardt Sveitsin teknologiainstituutista. Sitä rahoitti osittain Sveitsin hallitus.
Menetelmä ja toteutus
SWC perustui yksinkertaiseen mutta tehokkaaseen periaatteeseen: ohuet alumiinifoliot asetettiin Kuussa suoraan aurinkoa kohti, jotta aurinkotuulen ionit implantoituisivat folioon. Folioina käytettiin puhtaita alumiinilevyjä, jotka oli suunniteltu minimoimaan taustasaaste ja helpottamaan myöhempää analyysiä. Astronautit levittivät foliot telineisiin ja varmistivat, että ne olivat suoraan Auringon suuntaan, ja jättivät ne keräämään ionivirtaa säädetyn ajanjakson ajaksi.
Kunkin lennon jälkeen kerätyt foliot pakattiin huolellisesti kontaminaation estämiseksi — muun muassa teflonpussiin — ja palautettiin Maahan laboratoriokäsittelyä varten. Analyysissä käytettiin massaspektrometriaa ja muita kaasuanalyysimenetelmiä ionien erottamiseksi ja isotooppikoostumusten mittaamiseksi. Laboratoriotyössä kiinnitettiin erityistä huomiota aurinkotuulen ja mahdollisten maaperän, kuunkiven tai kosmisen säteilyn aiheuttamien taustaelementtien erotteluun.
Tulokset
Koe onnistui hyvin. Folioista havaittiin selkeästi auringosta peräisin olevia kevyitä jalokaasuja, erityisesti heliumia, neonia ja argonin isotooppeja. Näiden isotooppikoostumusten mittaukset antoivat ensimmäiset suorat tiedot aurinkotuulen koostumuksesta ilman Maan magneettikentän ja ilmakehän aiheuttamaa suodatusta.
- Helium: SWC-tulokset osoittivat aurinkotuulen sisältävän merkittäviä määriä helium-3- ja helium-4-isotooppeja, mikä vaikutti käsityksiin Auringon ja aurinkotuulen ydinprosessien suhteesta.
- Neon ja argon: neonin ja argonin isotooppisuhteiden mittaukset tarjosivat vertailupohjan aurinkokoostumukselle ja auttoivat erottamaan aurinkotuulen vaikutuksen muista lähteistä (esim. koriollinen materiaali tai meteoriittivaikutus).
- Vertailu aurinkopainotteisiin malleihin: saadut arvot tukivat käsitystä siitä, että aurinkotuuli heijastaa Auringon uloimpien kerrosten koostumusta, mutta paljasti myös pientä isotooppista fractionaatiota (virhe- tai erotusvaikutuksia) ionien erittyessä Auringosta.
Merkitys ja jälkivaikutukset
SWC oli merkittävä askel aurinko- ja avaruusfysiikassa sekä planeettatutkimuksessa. Se tarjosi ensimmäiset suorat mittaukset aurinkotuulen isotooppisesta koostumuksesta ja näin toimitti perustiedot, joita käytetään edelleen vertailemaan aurinkoa, meteoriitteja ja planeettojen alkuperää koskevia malleja. Tulokset ovat vaikuttaneet käsityksiin muun muassa seuraavista asioista:
- aurinkotuulen ja Auringon fotosfäärin suhteesta sekä niiden kemiallisesta samankaltaisuudesta ja eroista;
- aurinkotuulen roolista heliosfäärin ja planeettojen pinnan korkeanenergiaprosessien muokkaajana;
- heliumin ja muiden kevyiden isotooppien jakautumisen merkityksestä kosmisessa kemiallisessa evoluutiossa;
- tarjoamalla puhdasnäytteitä tuleville tarkemmille analyyseille ja vertaileville tutkimuksille (myöhemmät laboratoriomittaukset ovat jalostaneet näitä alkuperäistuloksia).
SWC:n yksinkertainen, mutta tarkkaan suunniteltu kokeilu osoitti, että pienillä ja keveillä laitteilla voidaan saada merkittävää uutta tietoa avaruuden fysikaalisista prosesseista. Kokeen menestys vaikutti myös myöhempien aurinkotuulitutkimusten ja palaavien näytepalautusmissioiden suunnitteluun.
Astronautti Buzz Aldrin seisoo Aurinkotuulen koostumuskokeen vieressä.
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mikä on aurinkotuulen koostumusta koskeva koe (SWC)?
V: Aurinkotuulen koostumuskokeilu (SWC) oli koe, joka tehtiin Kuussa Apollo-ohjelman aikana ja jonka tarkoituksena oli mitata aurinkotuulta Maan magnetosfäärin ulkopuolella.
K: Mikä oli SWC-kokeen tarkoitus?
V: SWC-kokeen tarkoituksena oli mitata aurinkotuulen ionityyppejä ja energioita Kuun pinnalla.
K: Kuka ehdotti SWC-kokeilua?
V: SWC-kokeen ehdotti sveitsiläinen ryhmä, jota johtivat Johannes Geiss Bernin yliopistosta ja Peter Eberhardt Sveitsin teknologiainstituutista.
K: Rahoitti Sveitsin hallitus SWC-kokeen?
V: Kyllä, Sveitsin hallitus rahoitti SWC-kokeen osittain.
K: Miten SWC-kokeilu toteutettiin?
V: SWC-kokeilu toteutettiin hankkimalla alumiinilevy ja suuntaamalla se aurinkoa kohti aurinkotuulen ionityyppien ja energioiden keräämiseksi. Kokeen jälkeen levy laitettiin teflonpussiin ja lähetettiin takaisin Maahan tutkittavaksi.
K: Mitä SWC-kokeessa havaittiin?
V: SWC-kokeessa havaittiin auringosta tulevan heliumin, neonin ja argonin isotooppikoostumuksia.
K: Oliko SWC-koe onnistunut?
V: Kyllä, SWC-kokeessa onnistuttiin mittaamaan aurinkotuulta Maan magnetosfäärin ulkopuolella ja selvittämään auringon materiaalin isotooppikoostumukset.
Etsiä