Enn um gíga

Það sem flestum finnst sjálfsagt að séu árekstrargígar er gömul hugmynd sem spratt upp áður en ný þekking og athuganir síðustu áratuga kom í ljós. Í dag vitum við miklu meira en á dögum tunglfaranna.

Eins og áður hefur verið sagt (í síðustu bloggfærslu), þá er heill undirkafli í UM (7.9) tileinkaður gígum og eiginleikum þeirra. Þessir eiginleikar eru stærð, dreifing, lögun, útkast og margt fleira.

Þessi litla mynd er eitt dæmi af mörgum spurningum sem vakna við rannsóknir á gígum. Hún sýnir „beint í mark“ tvöfaldan gíg á tunglinu sem er næstum því ómögulegt að sé árekstrargígur. Það er eftirtektarvert að það er ekkert útkast eftir árekstur við slíka gíga, en samt gera enn flestir rannsakendur ráð fyrir að þeir mynduðust með loftsteinum. Vatnsplánetulíkanið útskýrir uppruna slíkra gíga.

Svipaða sögu er að segja um þessa mynd hér að ofan. Hún sýnir yfirborð tungls Júpíters, Ganymedes en hér sjást margir tvöfaldir gígar, en bæði ytri gígar annars vegar og innri gígar hins vegar eru ótrúlega svipaðir í stærð. Það er tölfræðilega ómögulegt að svo margir gígar hafi myndast með árekstri þar sem tveir árekstrar eru á nákvæmlega sama stað, endurtekið á öðrum stöðum með loftsteinum af svipaðri stærð. Tvöfaldir gígar eru samt sem áður algengir og koma þeir til vegna endurtekinna vatnsgosa. Þetta eru venjuleg fyrirbrigði vatnsgíga.

Ég lýk umræðunni um gíga með lista yfir þeim sönnunum sem fjallað er um í undirkafla 7.9 í UM sem sýna að flestir gígar komu ekki til vegna árekstra:

Árekstrar-falskenningin

Þegar við tölum um gíga, þá heldur árekstrarkenningin ekki velli vegna skorts á mælanlegum gögnum. Með mælingum eða athugunum á ég einfaldlega við eftirfarandi:

Enginn hefur raunverulega séð stóran atburð háhraða áreksturs og gert nánari athugun á árekstrargígnum.

Afleiðing þessarar staðreyndar teygir anga sína lengra en maður myndi halda. Heil ný vísindagrein varð til á síðustu áratugum vegna þess að rannsakendur trúðu því að jörðin hefði stóra árekstrargíga í hundraða- eða jafnvel þúsundartali og að tunglgígarnir væru árekstrargígar. Enginn hafði rannsakað raunverulegan árekstrargíg vegna atburðar háhraða árekstrar, vitandi að svo sé vegna frásagnar sjónarvotta. Þetta þýðir að rannsakendur hafa gert ráð fyrir að vita hvernig stórir háhraða árekstrargígar líta út. Það eru til a.m.k. þrír þekktir atburðir áreksturs sem eru aðgengilegir fyrir athuganir okkar, a.m.k. að einhverju leyti. Þessir eru:

1. Deep Impact geimkönnuðurinn við halastjörnu (2005)
2. Shoemaker-Levy halastjarnan við Júpíter (1994)
3. Árekstur á Mars (2006)

Deep Impact (2005)

Eitt af nýlegum rannsóknarverkefnum með háhraða árekstur var þegar Temple 1 halastjarnan skall í geimkönnuð úr kopar sem kallaður var Deep Impact á hraðanum 10 km/s. Eftirfarandi mynd sýnir þennan atburð, en hann er í sjálfu sér frábært verkfræðilegt afrek. Verkefnið gaf okkur góða hugmynd um samsetningu halastjarna úr vatni en engin mynd var tekin af árekstrargígnum. Rannsakendur voru ekki vissir um þéttleika yfirborðsins sem varð fyrir árekstrinum en jafnvel þótt við hefðum fengið ljósmyndir af árekstrargígunum, þá er yfirborð Temple 1 líklega ekki sambærilegt skorpu tunglsins né heldur jarðarinnar og væri þess vegna kannski ekki passlegt dæmi um hvernig háhraða árekstrargígar ættu að líta út á tunglinu eða á jörðinni.

Áreksturinn á Júpíter 1994

Annar stórmerkilegur háhraða árekstur átti sér stað árið 1994 þegar halastjarnan Shoemaker-Levy rakst á plánetuna Júpíter. Myndir af þessum árekstri má sjá hér að neðan, en þær voru teknar af Hubble geimsjónaukanum. Innrauða myndin kemur frá 2,2 m löngum stjörnusjónauka Háskólans á Havaí.

Í grein sem fjallar um topp 10 uppgötvanir Hubble geimsjónaukans, kom áreksturinn á Júpíter í fyrsta sæti:

Frá sjónarmiði alheimsins var árekstur halastjörnunnar Shoemaker-Levy 9 á Júpíter ómerkilegur: gígþakin yfirborð á bergreikistjörnum og tunglum bera nú þegar vitni um að sólkerfið sé vettvangur skothríðar. En frá sjónarmiði mannsins hins vegar var áreksturinn viðburður sem upplifaður er einu sinni á ævi: það er talið að halastjarna skýst í plánetu aðeins einu sinni á 1.000 ára fresti að jafnaði. (Hubble‘s Top 10, Mario Livil, Scientific American, júlí 2006, bls. 44).

Ef til vill finna sumir huggun í því að gígþakin yfirborð bergreikistjarnanna „bera vitni“ um að við búum á vettvangi skothríðar, en rannsakendur sem skoðuðu hinn stórfenglega árekstur á Júpíter hafa að mestu leyti gleymt því að gígar geta myndast á meiri en einn hátt. Á jörðinni til dæmis, þar sem hægt er að skoða gíga gaumgæfilega, verða rannsakendur að viðurkenna að vatnsgígar eru miklu fleiri en árekstrargígar, eða í hlutfallinu 100 á móti 1. En þó hafa þeir verið sefaðir í að halda nákvæmlega hið gagnstæða fram varðandi aðra hnetti eins og tunglið, að næstum allir gígarnir þar séu vegna árekstrar.

Auk þess sjáum við að það er algengt að höfundar skjóti inn litlum kenningum í ummælum sínum, hugmyndum sem reyndar hafa engan grunn. Þar sem þetta var í eina skiptið sem mannkynið hefur orðið vitni að stóru himintungli rekast á annað stórt himintungl, þá höfum við enga hugmynd um það hversu oft þetta getur gerst. Það eru ekki til nægileg gögn til að gera tölfræðilega ágiskun um það hversu oft árekstrar gerast og það að segja að „einu sinni á 1.000 ára fresti“ er hrein fegrun á vísindaskrifum.

Hægt er þó að tilgreina tvær staðreyndir varðandi áreksturinn á Júpíter. Í fyrsta lagi voru engir gígar sjáanlegir eftir atburðinn (enda alltaf skýjað) og í örðu lagi myndaðist gífurlegur hiti sem hélst í marga daga, sem sannar það klárlega að svipaður árekstur á jörðinni eða á tunglinu myndi mynda gífurlegan hita sem mjög líklega myndi bræða allt nálægt efni. Þetta er mjög mikilvægur punktur en ástæðan fyrir því mun koma í ljós síðar.

Árekstur á Mars (2006)

Árið 2006 fengust myndir af Mars þar sem sýndir voru árekstrar. Þessir atburðir voru uppgötvaðir þegar eins til tveggja ára gömlum myndum sem teknar voru af Mars geimkönnuði voru bornar saman við nýlegri myndir. Kom þá í ljós að yfirborð Mars hafði orðið fyrir árekstrum af utanaðkomandi hlutum. Myndin hér að neðan sýnir sama staðinn fyrir og eftir einn slíkan atburð.

Því miður er gígurinn of lítill til að geta séð hann í smáatriðum, en stórt lag af útkasti er sjáanlegt sem er um það bil 20 sinnum stærri en þvermál gígsins. Enn fremur eru geislar af útkasti sem eru 50 sinnum stærri en þvermál gígsins augljósir og sjáanlegir.

Aftur á móti sýnir næsta mynd (hér að ofan) hvernig lághraða árekstur lítur út. Genesis gervitunglið féll á jörðina á hámarksfallhraða sem er venjulega um 300 km/h. Andrúmsloft jarðar hægir á fallandi hluti, t.d. fallhlífarstökkvara sem nær hámarkshraða eða laufblað sem hægir á sér í falli vegna loftmótstöðu. Þegar hlutir verða stærri, þyngri eða hraðari, þá hefur andrúmsloftið minni áhrif á hraðann.

Heill undirkafli í UM (7.9) er tileinkaður gígum og eiginleikum þeirra. Þar er hægt að lesa um stórkostlegar uppgötvanir sem varpa mikilvægu ljósi á uppruna gíga.