solsystem99.html
© J Westman 1999, 2005,2006

  Vårt nya solsystem.

Solsystemet vi lever i kartlades med ökande noggrannhet under 1900-talet, först enbart med utrustning på marken och sedan 1960-talet även med rymdfarkoster. Den markbundna tekniken har ingalunda spelat ut sin roll. Solsystemets fyra största planeter och ett tiotal av deras satelliter utspanades med endast fyra obemannande rymdfarkoster, det var en av 1900-talets stora tekniska bragder. Samtidigt förändrades vår syn på vår egen Jord i grund. Rymden var inte heller helt tom utan fylld av strålning. År 2000 hade vi fått ett nytt solsystem.


jw okt.1999. Senast uppdaterat 13.11 2006

Synvinkel från jordytan.

Sekelskiftet 1900:s planetforskare förlitade sig långt på sin syn - de tittade och tecknade av vad de såg. Och så gör de amatörastronomer som observerar planeter fortfarande, tillexempel håller vädret på Mars eller molnformationerna på Jupiter under uppsikt. Människoögat uppfattar glimtvis saker på synbarhetens gräns men ögat tröttnar, däremot fångar film mer och mer ju längre exponeringen pågår.

Men långa exponeringar av planetytor kommer bara att registrera oron i jordatmosfären under exponeringen och sudda ut de finaste detaljerna. Planetastronomer vill därför ha korta exponeringar - med stora teleskop som ger mycket ljusstyrka tar man då långa bildserier och hoppas att atmosfären ska medge god sebarhet på någon av bilderna.
Framkallningen ger möjlighet till att förstärka kontraster. Numera finns det ju halvledarbildfält - de såkallade Charge-Coupled Devices eller CCD att tillgå som gör efterbehandlingen lättare.
Inom det markbundna planetskådandet var det före rymdåldern ibland svårt att hålla isär det man kunde se från det man ville se - kanalerna på Mars var ett exempel. Bildinformationen från rymdfarkosterna visar hur det verkligen ser ut på planeterna, men de markbundna teleskopen har ingalunda spelat ut sin roll.
Hur skulle man annars upptäcka kometer? Asteroiderna, småplaneterna mellan mars och Jupiter studeras, och de asteroider som rör sig inåt solsystemet och kan kollidera med vår jord efterspanas. Helt nyupptäckta är småkropparna i ett bälte utanför den yttersta storplaneten Neptunus - tretti till förti gånger jordens avstånd från Solen och mer.

De inre planeterna.
Merkurius och Venus ligger i banor innanför Jordens omloppsbana runt Solen.
Vad det betyder blev Galileo Galilei på det klara med hösten 1610. För att försäkra sig om att få äran att ha varit först författade Galileo i september 1610 ett anagram - man gjorde så på den tiden för att visa att man hade något på lut och ville vara först med det. Anagrammet är på -en smula haltande - latin och lyder:

"Haec immatura a me jam frustra leguntur"

vilket lär betyda:

"dessa ännu omogna och för andra dolda ting har jag löst"

Den 30 december 1610 offentliggjorde Galilei lösningen på anagrammet, det vill säja hur han ville att bokstäverna skulle ordnas:

"Cinthiae figuras emulatur mater amorum"

vilket ska tolkas:

"Kärlekens moder efterhärmar Cynthias faser"

Cynthia är ett av de mytologiska namnen på månen. I klartext: när Venus rör sig i sin bana runt Solen visar den faser från ny till halv och full och sedan halv igen till nedan - precis som månen. Bara med den skillnaden att Venus är i "nedan" och "ny" när den är som närmast Jorden, för då vänder den ju nattsidan mot oss. Venus är ju i verkligheten bara obetydligt mindre än Jorden. Skenbart är Venus-skärans vinkeldiameter på gränsen till vad en mycket skarpsynt människa kan se med blotta ögat.
Då planeten befinner sig på andra sidan Solen visar den full-skiva , men den är bara en sjättedel av skärans vinkeldiameter. Ytan är molntäckt – i ultraviolettljus kan man se moln strömma runt planeten ett varv på fyra jorddygn.

Den innersta planeten, lilla Merkurius, är svår att se, nära Solen som den håller sig. Skenbart är Merkurius som skära knappt lika stor som Venus som skiva, och då Merkurius visar hela skivan är den så liten och så nära solen att nästan ingenting syns. Från jordytan kan man i bästa fall se ytformationer som har en utsträckning på ett par hundra kilometer.
Man förstår väl förra sekelskiftets berömde planetastronom Giovanni Schiaparellis resignerade suck:
"Under de gångna åtta åren har jag hundratals gånger låtit rikta mitt teleskop mot planeten Merkurius, vanligtvis med föga utbyte och under stor tidsspillan"

Yttre planeter.
Mars rör sig i en bana som går utanför jordens bana runt solen. När Mars är som närmast jorden står den högst på himlen vid midnatt - mittemot Solens ställning, astronomerna säjer: I opposition.
Mars skenbara vinkeldiameter är som störst om planeten står i opposition i augusti månad för då blir avståndet kortast - och då ser man Mars i teleskop ungefär som man ser månen med blotta ögat. Man ser då formationer på Marsytan som har färg-kontrasterande utsträckning på 100 kilometer, i bästa fall ända ner till 50 kilometer - men så fördelaktiga oppositioner uppträder bara vart femtonde år.

De yttre jätte-planeterna: Jupiter blir skenbart nästan lika stor som Venus och Saturnus med ringar har samma vinkelbredd. De är så stora att även molnformationerna på deras ytor har sträckningar på tusentals kilometer och kan urskiljas från Jorden. Planeterna Uranus och Neptunus skivor kan nätt och jämnt studeras med teleskop. Lilla Pluto har en vinkeldiameter som är lite mindre än ett teleskop på jordytan kan särskilja - att Pluto har fläckar kunde kartläggas då månen Karon passerade framför Plutos yta - och då mätte man ljusförändringar.

Ljusets budskap.
Spektroskop är anordningar som delar upp strålning, tillexempel ljus, i dess enskilda våglängder från violett till rött. Det enklaste spektroskopet är heltenkelt ett glasprisma. Man får också ett spektrum om ljus får återkastas från ett gitter - nånting som ser ut som ett tvättbräde - en yta med inritsade linjer, ritsningstätheter på 5 000 linjer per centimeter eller så.

Grundämnena ger sig tillkänna genom linjer med bestämda våglängder, och de här linjerna uppstår då elektronerna i grundämnesatomerna hoppar från en energinivå till en annan - MEN - det kan de göra bara i gaser.

Planeterna är emellertid kalla kroppar som lyser därför att de återkastar solljus och det spektrum vi får från dem är alltså sol-spektra. Spektroskopet ger inga upplysningar om Månen eller Merkurius för de har ingen atmosfär. För att kartlägga vad fasta marken består av mäter man istället dess färg - så att den mängd solljus som återkastas inom olika avgränsade våglängder mäts, och jämförs med stenprover i laboratoriet - tillexempel jämförs asteroider med meteorstenar.

Planeter som Mars eller Venus har atmosfär och den kalla gasen i atmosfären sätter sina märken som svarta grundämneslinjer - grundämneselektronerna i planetatmosfären suger upp - absorberar - ljus i samma våglängder där heta grundämneselektroner skickar ut strålning. Dessvärre sätter jordens atmosfär de tydligaste bomärkena, de såkallade telluriska linjerna. Om astronomen vill veta om det finns koldioxid eller syre på Venus eller Mars, så måste planeten observeras i ett sånt läge att dess banrörelse i förhållande till Jorden är stor i synlinjens riktning – då förskjuts spektralvåglängderna för linjerna från Mars eller Venus från de telluriska linjernas våglängder och blir synliga. Det har gjorts, och astronomerna upptäckte koldioxid men inte syre i både Mars och Venus atmosfärer.

Kväve har sina viktigaste spektrallinjer inom ultraviolett som inte syns nere på jordytan - och därför kunde astronomerna gå och tro att Mars skulle ha ett lufttryck som på jordatmosfären har uppe på Mount Everest - med kväve som viktigaste andel. Först observationer från rymdfarkost avslöjade att kvävet nästan saknas och att Marsatmosfärens täthet motsvarar jordatmosfären på 36 kilometers höjd.

Ta tempen på planeten.
Strålningsmängden från en himlakropp kan ge en vink om temperaturen på den. Före halvledarinstrumentens tidevarv kunde astronomerna mäta de synliga planetytornas temperatur med termo-element. Om två olika metaller löds ihop uppstår en elektrisk ström i lödstället om metallerna har olika temperatur, och ström-styrkan är ett mått på temperaturskillnaden. I ett stort teleskop låter man ljuset från planeten träffa den ena metallen medan den andra bara ser rymd-bakgrunden.

Man mätte att Merkurius dagsida hade en temperatur på mer än + 300 grader Celsius - nattsidans temperatur kunde inte mätas - medan Venus nattsida visade minus 25 och dagsidan över + 100o C. Men där gällde det moln-topparna. Mätningar med radiovågor i slutet av femtitalet tydde på en mycket högre yt-temperatur än så, nu vet vi att Venusytan har nära + 500 grader Celsius och 90 jordatmosfärers tryck.

På Mars visade bolometrarna att det var kallt: från gryningstemperaturer på -50 o C eller så till högst +20oC på eftermiddagen vid ekvatorn. Nattemperaturerna uppskattades till under -100oC men eftersom Mars är en yttre planet och vi endast ser den solbelysta delen kunde nattemperaturer inte mätas direkt.

Bolometern visade att de yttre planeterna var kalla - rentav djupfrysta - kroppar, även om jätteplaneterna numera mätta i infraröd-våglängder visar sig läcka ut lite mera värme innifrån än den snåla tilldelning de får av solen.

Planetradar.
Radar - det vill säja att mäta avstånd med radio-pulser, utvecklades före och under andra världskriget. År 1946 lyckades USA- forskare få ett första radareko från månen och 1959 var planeten Venus i turen. Ur signalgångtiden fick man ett nytt och noggrannare mått på den avståndsskala som gäller i solsystemet - med grundenheten Jordens medelavstånd från solen. Kring 150 miljoner kilometer med 100 kilometers noggrannhet. I början av sextitalet löste radarobservationerna två problem: hur Merkurius och Venus roterar runt sina axlar.

För Merkurius del var stalltipset bunden rotation, densamma som årslängden, 88 dygn. Men sanningen var vida märkligare, Merkurius gör ett varv runt sin axel i förhållande till stjärnorna på 59 jorddygn,två tredjedelar av Merkurius-årets längd. Dethär betyder att sol-dygnet på någon plats på Merkurius blir hela TVÅ gånger årets längd.

Venus-dygnet tippades ligga nånstans mellan moln-rotationens fyra dygn och tretti till förti dygn, men radarn visade att planeten i förhållande till stjärnornas gör ett varv baklänges på 243 jorddygn. På venusytan växlar mörker och ljus i en 117-jorddygnsrytm.

Radar från marken har sen dess använts för att kartlägga bergsområden på Venus, upptäcka is på planeten Merkurius nordpol, spana efter slät mark för marssonder att landa på, avbilda asteroider som sveper förbi nära jorden, och mycket annat.

Månen intar en särställning - också inom disciplinen "himmelsmekanik", läran om hur himlakropparna rör sig, och därför önskade astronomerna få fortlöpande noggranna avståndsmätningar mellan Jorden och Månen. Till den ändan fick både de dåtida sovjetiska obemannade månlandarna och USAs Apollo-astronauter föra laser-reflektorer till månen. Lasern var ju ny på sextitalet och dessa under-strålar kunde sändas mot månen, reflekteras där och fångas upp av det sändande teleskopet på jordytan. Man fick avståndet mellan sändare och reflektor med noggrannheter kring en millimeter. Det var bara ett men – man fick inte göra reflektorerna för bra - jorden roterar ju och månen rör sig i sin bana, under signalens gångtid på nästan två och en halv sekund hann sändar-mottagarteleskopet förflytta sig kring en halv kilometer - och det vore ju snopet om laserstrålen missade efter sin långa resa.

Lasermätningarna bekräftade teorin om att månen faktiskt avlägsnar sig från jorden - månbanan utvidgas med 3,8 centimeter per år.

Planeter på vågen.
Det är arbetsamt och tidsödande att beräkna hur planeterna och deras månar verkligen rör sig i den tredimensionella rymden när man måste utgå från den tvådimensionella projektionen av deras rörelser som observeras på himnlavalvet.

Ända fram till åren efter andra världskriget betydde det engelska ordet "computer" och motsvarande franska uttryck det gäng vanligen underbetalda hemmafruar som extraknäckte vid fordom talgdankens, i vår tid glödlampans bleka sken , med långa sifferserier, som deras uppdragsgivare astronomerna hade

ställt upp. Datorerna har gjort det slitet obehövligt. På franska heter datorer för övrigt "ordinateur" medan de som räknar har sin gamla titel kvar.

Hur väger man planeter? Jo, genom att iaktta hur de stör varann - och att få ut hur rörelsestörningarna beror på himlakropparnas massor och massfördelningen inne i dem är ett ännu mera omständigare räknearbete än ban-bestämningarna. Den enklaste tänkbara rymdfarkosten är här till hjälp - om den bara har en radiosändare ombord så att den kan spåras. Hela arbetet utförs på marken - tja, det är ju också fallet med rymdfarkosterna, även om de fungerar som forskarnas förstärkta och förlängda sinnen, så sitter iakttagarna med sina bästa vänner, datorerna, stadigt kvar på marken.

Rekognosceringen av solsystemet.

Rymdåldern började för snart femti år sedan - med Sputnik-1 den 4 oktober 1957 – och på två-årsdagen av Sputnik-1 inleddes rekognosceringen av solsystemet med en rymdsond som skulle fotografera månens baksida. Snart nog stod våra planetgrannar i turen. Framlidne planetforskaren och popularisatören Carl Sagan hade ett klart persektiv på vår tid:

"I all mänsklighetens historia kommer det att finnas bara en enda generation som först utforskar solsystemet. Då de här människorna var barn var planeterna bara avlägsna och otydliga skivor som rörde sig genom natten. När den här generationen åldras harplanetforskningen förvandlat planeterna till ställen med landskap, egna skilda världar"
(C Sagan, 1973:)

och det som Sagan också har kallat "rekognosceringen av solsystemet" började alltså i oktober 1959 med Lunik-tre på väg mot Månens baksida.
Lunik-3 hette den då i västpressen, sovjetarna kallade den "Automatisk instrumenterad station" rysk förkortning AMS, konstruktörerna talade om "Objekt B", först senare stoppades den in i serien av månsonder med ett "Luna"-namn. Objekt B: Ja de första månsonderna , typ Objekt A, var heltenkelt klot med radiosändare utan styrning, men nu skulle månens baksida fotograferas - så togs steget från instrumentpaket till kontrollerbar ryndfarkost. Luna-3 var den allra första i sitt slag.
De sovjetiska forskarna ville ha så mycket information av månens baksida som möjligt och valde att fotografera då baksidan hade fullmåne-fas – trots att belysningen gav dålig relief. Kontrollsystemet kunde emellertid göras enkelt , berättade professor Boris V Rauschenbach några årtionden senare:

" Då bilderna skulle tas skulle rymdfarkosten befinna sig på en tänkt rät linje mellan Solens och månens mittpunkter. Med solen i ryggen så att säja. Där satte vi in foto-element som kände av solen. Den sida där kamera-öppningen fanns skulle ligga i skugga men peka mot månen. Där hade vi en annan ljuskänslig cell. Vi hade gyroskop som gav uppgifter om hur farkosten vred sig och en logik som påverkade de små munstyckena som sprutade ut kväve-gas under tryck. Det jobbiga var att bygga simulatorer för att testa systemet, men vi gjorde det också".
professor Boris V Rauschenbach 1989.

Synnerligen enkelt jämfört med de rymdfarkoster som kom inom några år. Men en viktig början.
Bilderna blev kontrastfattinga och visade egentligen bara att det inte finns några stora mån-hav på månens baksida - det är högland hela vägen. Senare kartläggning blottade ett totalt sönderhamrat kraterlandskap, likadant som höglandsområdena på framsidan.

Under hela början av sextitalet handlar rymdfartshistorien oftare om misslyckanden än om framgångar. Sommaren 1964 kom en vändpunkt - den sjunde Ranger-farkosten lyckades ta bilder medan den störtade mot månen. Vetenskaplige ledaren Gerard Peter Kuiper var extatisk:

"Nu har vi inte bara nått en tiofaldig förbättring av bildskärpan som de lovade oss. Det stannar inte ens vid hundrafaldig förbättring vilket vore extraordinärt, utan vi nådde tusenfaldig skärpa , som om vi skulle sitta åttahundra meter ovanför ytan"
G P Kuiper 1964

Men en annan forskare Thomas Gold, suckade:

"Alla ser sina egna teorier återspeglas i Ranger-bilderna. Vi får vänta tills dom landar".
Th Gold 1965

Dåliga nyheter.

Tänk hur lite man visste om planeterna ännu då det var dags att stiga ner på månytan! Det mesta man hade år 1969 var dessutom dåliga nyheter. Några rymdsonder till Venus visade att atmosfären där hade ett yttryck på 90 atmosfärer och 500 graders hetta. Vad molnen var för något var okänt ännu.

Rymdsonden Mariner-4 avslöjade att planeten Mars verkade ytterst ogästvänlig, med en kall och tunn koldioxidatmosfär. Det blev några suddiga fotografier som visade kratrar på Mars men inga kanaler. Samma kraterlandskap sågs pånytt sommaren 1969.

Från solsystemet utanför Mars fanns ännu intet nytt att berätta år 1969.
Och månen var täckt av kratrar och av finfördelat stoft på ytan, Luna-och Surveyorsonder demonstrerade att den ändå var hård nog att landa på, satelliter i omloppsbana kartlade landningsplatserna, och i samma veva nästan hela månytan.

Inför Apollo-landningarna fanns en relativ geologisk tidsskala på vad man kan se att har hänt på månen: Kraternedslag stora och små, bassänggropar fyllda av lavaströmmar - de såkallade månhaven, nästan alla bara på framsidan - men ingen uppfattning om när och hur allt hade gått till.

Apollo-programet var ett kalla-kriget-politiskt program- USA skulle visa världen att man kunde. Ändå blev programmet politiskt närmast ett slag i luften medan den vetenskapliga betydelsen är omätbar. En senare bedömare, historikern Jack O Burns sammanfattar:

"Varenda Apollo-landning ökade vår kunskap om månen. Redan den första stora stenen som Apollo-11 hämtade med sig uteslöt teorin om den kalla månen , som hade förklarat "maria"-slätterna som stora nedslags-smältor. Istället var det periodiska lavaflöden som bildade lavaslätterna."
Jack O Burns

Snustorr måne.

Den viktigaste upptäckten kom genast: Månen är absolut torr, vatten finns inte där och vatten har aldrig satt sina spå i de geologiska processerna på månytan, det handlar bara om två saker: vulkanisk lava och stora och små nedslag. Apollo-12 gjorde en precisionslandning intill en tidigare Surveyor-sond, också på en lava-slätt,ett mån-hav. Bland proverna fanns stenflis som tolkades som nedslagsutkast från månens högland visade att höglandsmaterialet måste ha uppkommit genom att hela månens ytskikt i begynnelsen var smält - ett rödglödande magma-hav.
Apollo-13 blev bara dramatik och ingen landning.

Erfarenheterna från Apollo-14 visade att ett terrängfordon var nådvändigt för att genomföra fältgeologiska undersökningar, och ett sådant fordon användes även under de tre följande landningarna. Under Apollo-15 upptäcktes den såkallade "Genesis-stenen" "Skapelse-stenen" som senare åldersbestämdes till mer än 4 miljarder år, långt äldre än någon sten på jorden. Seismiska experiment visade att månen är en differentierad himlakropp som Jorden, med en liten kärna, en stenmantel och en ytskorpa. Apollo-16 proven visade att alla månberg utgör kanterna av stora nedslagsbassänger. Och under Apollo-17 ingick för första gången en geolog med doktorsgrad – Jack Schmitt - i besättningen, och den landnignen demonstrerade vilka stora möjligheter som öppnar sig för framtida fältgeologiska expeditioner till månytan.

Och när månproverna hade analyserats och resultaten begrundats, fann forskarna att de hade en ny och kraftig metod att datera andra himlakroppars ytor: kraterräkning. Ett storbombardemang slutade mycket abrupt för 3,8 miljarder år sedan, efter det sätter nedslagen sina spår i en jämn takt.

"Månens yta har blivit nyckeln till solsystemet", brukade mån-geologins grand old man, Eugene Shumaker säja, och såhär skriver månforskaren Paul D Spudis:

"Månens mest aktiva period, från begynnelsen för fyra och en halv miljarder år sedan till ungefär tre miljarder år tillbaka, kompletterar fullständigt det geologiska skeendet vi kan observera på Jorden där allt som hände tidigare äön för tre miljarder år sedan så gott som helt har förstörts av senare processer. Månen bär på spår av planetariska skeenden som vi knappast kunde föreställa oss före rymdåldern, och på dess yta ser vi spår av saker som har hänt överallt i solsystemet."
Paul D Spudis

Kratrar ger åldrar.

Uppfattningen att Mars bara var ett dött kraterlandskap korrigerades från 1971 och framåt. Marssatelliten Mariner-9 gav bilder av enorma vulkanberg, det högsta 26 kilometer, en djup sprick-dal och mängder av spår av sen länge uttorkade översvämningar. Men - kanalerna man i tiden såg från Jorden var synvillor och de mörka fälten som kartlades från jorden har med få undantag ytterst lite med de verkliga formationerna på Marsytan att göra.

Mars är sedan 1971 en himlakropp med en geologisk historia med angivna perioder och namn. Dateringarna av världsåldrarna på Mars är ännu efter sekelskiftetlite flytande - man vet i vilken ordning saker har hänt, och krater-räkningarna visar att det mesta som skedde ägde rum för mycket länge sedan. Men för varje omgång kartläggning från omlopsbana och mätningar med landare och mobiler på ytan fördjupas bilden. Mars har ett mångskiftande geologiskt och klimatologiskt förflutet och erbjuder alltmer lockande forskningsuppdrag för bemannade landningar, ju fler obemannade farkoster som samlar in uppgifter.

Mätningar från jordytan har ingalunda spelat ut sin roll. En klar fingervisning om den saken kom från - av alla ställen – solsystemets innersta planet, Merkurius.

År 1974 var det Merkurius tur att för första gången hamna under den granskande kamera-blicken från en rymdfarkost, Mariner-10. En enda farkost, men den gav mycket. En som uplevde spänningen dåde frösta bilderna kom var planetforskaren Bruce Murray.

" Man smakar på den främmade bilden, känner av det trolska i det hela. Det är som att smaka på hundraårig konjak. Merkurius-konjaken smakade måne. Faktiskt alldeles otroligt likt. Stora cirkelformade nedslagsbassänger mellan slätare slätter och kraterfyllda högland"
Bruce Murray

Forskarna fäste sig särskilt vid att det på Merkurius, precis som på månen och Mars finns lavaslätter som är pepprade av nedslagskratrar. På alla tre planeterna ökar antalet kratrar i samma takt när man går neråt i storlek. Det finns omkring 4 gånger så många 10 kilometers kratrar som 20 kilometers kratrar. Antalet 5 kilometerskratrar är igen fyrfaldigt gentemot tiokilometerskratrarna och så vidare. Bruce Murray anser att detta bara kan betyda en sak:

" Regnet av mindre nedslag har alltså varit likartat i hela det inre av solsystemet, på samma sätt som storbombardemangen som har skapat de stora bassängerna har varit samtidiga. Slätterna på Merkurius och Mars måste vara ungefär lika gamla som slätterna på Månen - upp till mer än 3 miljarder år gamla. Vi utforskade Merkurius för att lära oss något om månen - och samtidigt ökade vår kunskap om Mars"
Bruce Murray

Mars och Venus igen.

Två Viking-landare 1976 fann intressant mark-kemi men inga spår av livsbärande molekyler i Marsmarken. Solens ultraviolettstrålning når markytan och steriliserar den ganska effektivt.Landaren Mars Pathfinder sommaren 1997 gav det tredje stickprovet på en öde, stenblocksbeströdd yta under en lax-röd himmel. Mars Global Surveyor visar från bana både avlagringar och spår av att vatten har strömmat men i ett idag snustorrt ökenlandskap med vinddrivna dyner.

För tio år sedan gav ett svensk-finländskt instrument, Aspera på den sovjetiska rymdsonden Phobos-två , en vink om att Mars säkerligen har haft mera vatten på sin yta än idag: Aspera-data visade hur syre-atomer strömmar ut ur planetens atmosfär. Det syret härrör sig ur vattenånga som slås sönder av solens ultravioletta strålning. Under de två till tre miljarder år som har gått sedan vatten strömmade på Marsytan har ansenliga mängder vatten försvunnit – kanske mängder som skulle räcka till för att fylla hav. Den saken kommer att undersökas vidare med ett nytt Aspera-instrument på den västeuropeiska Mars-satelliten Mars Express Orbiter, med start år 2003.

Venusytan började på sextitalet kartläggas med radar från Jorden och på sjutti och åttitalet från flera rymdfarkoster i omloppsbana runt Venus. Sovjetiska Venera-sonder tog bilder av en stenig yta och 1975 lyckades man tillockmed släppa ut två ballonger i atmosfären - där stormade. Molnen visade sig vara högkoncentrerad svavelsyra - en vulkan-produkt.
Under 1992 till 1994 gjordes en heltäckande radarkartläggning med Venussatelliten Magellan - och då blev det klart att Venus-ytan helt och hållet är täckt av en mångfald vulkaniska formationer, som verkar ha kommit till samtidigt, för ett par hundra miljoner år sedan. Forskaren Stephen Saunders sammanfattar:

"Det mest förvånande med Venus är att de vulkaniska och tektoniska processerna inte fortsättningsvis pågår. I stället förefaller de ha rasat på under en kort tidsperiod och då suddat ut alla spår av vad som hände under de föregående nittio procenten av planetens historia. Vi får alltså inte veta när utvecklingen på Venus tog en annan väg än den på Jorden, och vi kan inte ens säja om den alltomfattande vulkanismen på Venus återspeglar skeenden i Jordens tidigaste barndom eller måhända något som ligger framför oss långt i framtiden"
Stephen Saunders

De täta svavelsyre-molnen då? Ja, under allra senaste tid har forskarna funnit tecken på att de inte alls behöver vara gamla - hade det funnits astronomer på dinosauriernas tid så hade de – kanske - kunnat se klart ner till planetytan med teleskop!. Och kanske klarnar där igen. Nångång.
   Venus-förhållandena kartläggs med ESAs Venus Express, som gick in i omloppsbana 2006. Merkurius blir målet för NASAs Messenger och ESAs Bepi Colombo.

Det yttre solsystemet

Det yttre solsystemet med dess fyra stora planeter innehåller över nittionio procent av den sammanlagda massan av planeter och månar i solsystemet och majoriteten av himlakroppar även till antalet. En av 1900-hundradets stora tekniska bragder är att den här mångfalden himlakroppar öppnades för forskningen med endast fyra rymdfarkoster.

Avstånden i det inre av solsystemet med planeterna Merkurius, Venus, Jorden och Mars är stora nog. Jordens medelavstånd från Solen som är solsystemets måttstock, är nästan 150 miljoner kilometer. Merkurius och Venus ligger i innerbanor medan Mars kretsar utanför jordbanan, medelavstånd från solen ett och ett halvt jordavstånd. Obemannade planetsonder når Mars på omkring ett år.

Men sen vidgar sig solsystemet, och det har betydelse inte bara för restiderna, utan också därför att mängden solenergi, och mängden ljus för att göra observationer i, avtar med kvadraten på avståndet.

Jupiters avstånd till Solen är fem gånger större än jordens, solen skiner där med bara 1/25 av intensiteten här och det är på tok för lite för att solpaneler ska kunna försörja en rymdsond med energi. Alla farkoster ditut använder kärnkraft - värmen från radioaktivt sönderfallande plutonium.

Saturnus ligger ute på 10 jordavstånd, där är solljuset bara 1/100 i intensitet en på Jordens avstånd. Ännu mörkare blir det vid Uranus, på nästan 20 jordavstånd har man bara 1/400 av jordisk ljusmängd - och ute vid Neptunus, på 30 gånger så långt avstånd från solen som jorden är ljusmängden 1/900 av vårt dagsljus - som månsken ungefär.

Rymdfarkoster kan inte ta raka spåret, eftersom den startenergi som dagens bärraketer ger är begränsad. Det var år 1925 som dåvarande stadsingenjören i Essen, Tyskland, Walther Hohmann, redde ut hur man ska färdas i solsystemet. Varje planet kretsar ju runt solen med en banhastighet som är beroende av avståndet från solen. Till all lycka ligger alla planeters banor i nästan samma plan. Trafikreglerna är enkla:

Utåt solsystemet – öka banhastigheten. Då farkosten lämnar Jordens dragningskraft ska den färdas i gryningsriktningen, då stiger den utåt.

Planeter innanför jordens bana : då ska hastigheten i förhållandet till jorden sänkas, farkosten ska lämna Jorden i skymningsriktningen och faller inåt.

Minst energi behövs om överföringsbanan väljs så att den för ungefär halvvägs runt solen - snuddar vid jordbanan och vid mål-planetens bana. Såna här överföringar kallas Hohmann-banor.

En Hohmann-överföring till Jupiter tar ungefär 2,5 år, till Saturnus 6 år, till Uranus 16 år och till Neptunus hela 31 år. Men – det finns en genväg som himmelsmekanik-forskarna upptäckte på60-talet: planetforskaren Bruce Murray karakteriserar den såhär:

"Under antiken och medeltiden talade man om sfärernas harmoni utan att veta hur rätt man hade. Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus är i harmoni. Vart 176 år radar de upp sig i en magisk ordning. Medan den här kortvariga uppställningen pågår kan en rymdfarkost, som skickas iväg från jorden till Jupiter, genom att man väljer den rätta banan i Jupiters närhet, bryta sig loss från solens dragningskraft och flyga vidare till Saturnus, Uranus och Neptunus. Det är den Stora Rundturen. När farkosten har passerat Neptunus försvinner den för alltid ut i den interstellära rymden."
Bruce Murray om "planetbiljard"

I och med Den Stora Rundturen kunde man starta på 1970-talet och nå Neptunus på 12 år. Men först måste Jupiter nås - och det låter sig nätt och jämnt göra med de bärraketer som finns - de måste slunga iväg rymdsonderna med mer än 14,5 kilometer i sekunden ett par hundra kilometer ovanför Jordytan.

Om rymdsonderna är för tunga för att bärraketerna ska orka skicka dem direkt till Jupiter - som Jupiter-satelliten Galileo och Saturnus-satelliten Cassini – så får man ta till mera planet-biljard: låta farkosterna stjäla rörelse-energi genom att de passerar Venus och Jorden i slängbana efter slängbana tills de orkar ut till Jupiter. Resan blir längre men det gör inte så mycket, tekniken håller nog. Och de kan göras mera givande eftersom asteroider kan förbiflygas på utvägen.

Men i begynnelsen rättade man mun efter matsäcken - byggde rymdsonderna så lätta att bärraketerna skulle klara av det.

Pioneer-spanarna.

Man fruktade två faro-zoner - asteroidbältet mellan Mars och Jupiter – där kunde finnas stoftpartiklar som kunde skada farkosten. Den andra var själva Jupiter - radioastronomerna visade att där fanns ett kraftigt magnetfält med strålningsbälten.

Den första spanaren, Pioneer-10 sändes väg 1972 och 1973 föjde Pioneer-11.

"Pioneer-10 märkte ut den historiska stigen genom asteroidbältets dittills okända faror. Den 3 december 1973 nådde människosläktets förlängda arm Jupiter och mötte där långt kraftigare skadlig strålning än väntat."

Bruce Murray om Pioneer 10 och 11

Asteroidbältet var inte farligt, men Jupiters magnetfält och strålningsbälte har intensiteter tiotusenfaldiga jämfört med de jordiska - med dagens teknik kan ingen människa överleva en färd genom Jupiter-systemet och de obemannade rymdfarkosterna måste vara kraftigt strålningsskyddade men skadas ändå.

Bilderna visade att Jupiters ränder är molnbankar. Stora Röda Fläcken - upptäckt från Jorden på 1600-talet, är en jättestorm som har virvlat på i fyrahundra år. Spårningen av Pioneer-tio gav nya värden för Jupiters massa, infraröd-mätningar visade att Jupiter strålar ut 1,7 gånger mer värme än den får från Solen och att gas-jätten i stort har samma grundämnesfördelning som Solen - mest väte, 17 procent helium, några procent tyngre grundämnen.

Pioneer-elva kastades av Jupiters dragningskraft mot Saturnus. På bilderna upptäcktes en yttre ring som inte syns från jorden. Saturnus strålar ut över två gånger mer värme än den får från solen. Även Saturnus har ett kraftigt magnetfält och ett strålningsbälte, men Saturnus ringar kan passeras. Utanför de synliga ringarna finns inte sådana mängder partiklar att en förbiflygande rymdsond skulle komma till skada.

Bruce Murray sammanfattar:
"Pioneer-11 följde Pioneer-10 och fortsatte med att märka ut stigen som för vidare förbi Saturnus. I september 1979 säkrade Pioneer-11 att det smala området intill Saturnus ringar som för vidare till Uranus och Neptunus kan passeras säkert, där finns inga från Jorden osynliga partiklar i försåt som skulle peppra oförsiktiga robot-upptäckare som någotslags antisatellitvapen."

Voyager-forskarna.

Pioneer-spanarna öppnade vägen för Voyager-utforskarna. Voyager ett och två var vidareutvecklingar av de Mariner-farkoster som spanade ut det inre solsystemet. Liksom Pioneer-farkosterna bestod de av en stor förbindelse-antenn med resten av farkosten monterade bakpå antennen – till synes sådär mera av en händelse. Voyager-farkosterna hade sin tids mest avancerade datorer för kontroll och väl var det - för när Voyager-2 gav sig iväg mot Uranus och Neptunus kunde markkontrollen programmera om grundläggande procedurer för tillexempel bildöverföring för att klara kommunikationen över de enorma avstånden. Planetforskaren David Morrison sammanfattade:

"Vardera Voyagern bar ett dussin instrument. Vid Jupiter kunde de sända en detaljerad bild var nittionde sekund. När Voyager-två nådde Neptunus efter tolv års flygning, så kunde den ännu från fyra miljarder kilometers avstånd sända oss flera bilder per timme eller motsvarande mängd andra mätuppgifter."
David Morrison om Voyager:

Hösten 1977 kom de iväg. Voyager-1 passerade Jupiter den 5 mars 1979, men redan i januari började bildtagningen av Jupiter - bilderna som sändes över en per en och en halv minut sattes ihop till en film om vädret på Jupiter. Planetforskarna var begeistrade:

"Fläckar jagar efter varann, snurrar runt, blandas upp med varann och delar på sig igen. Bandlika strukturer krullar ihop sig i spiraler som igen öppnar sig. Fjäderartade molnsystem räcker sig ut efter sina grannar. Cumulusmoln som liknar strutsplymer blir plötsligt ljusare då de driver österut. Fläckar strömmar runt den Stora Röda Fläcken eller fångas upp av virvlarna i den, allt i ett samspel av färger och skiftningar i flöden mot öster och väster."
David Morrison

Det blev vidare de första bilderna av Jupiters fyra stora månar som någonsin har tagits: vulkaniska Io , istäckta Europa, Ganymedes med nedslagskratrar och isräfflor och Callisto med krater vid krater. Och - ringar, runt Jupiter, Uranus och Neptunus. Bruce Murray trodde inte på Jupiter-ringen:

"En av de största överraskingarna var ringen runt Jupiter. När Ed Danielsson berättade om det trodde jag honom inte. Det går inte, sade jag, tidvattenskrafterna från de stora månarna sopar bort den. Men Ed hade låtit programmera Voyager att söka efter den med en elva minuters exponering, den fanns där - och vi teoretiker fick tänka om."
Bruce Murray om ringar runt Jupiter

Fram till rymdåldern ansågs Saturnus vara unik med sina ringar. Att Uranus hade ringar observerades då planeten förmörkade en stjärna på 1970-talet, Jupiter-ringen upptäcktes på Voyager-bilderna, och innan Voyager-2 hade nått Neptunus visste astronomerna att det skulle löna sig att spana efter ringar även där. Och visst fanns de där.
Saturnusringarna består av isbitar, från tiotals meter stora isblock till småsmulor mindre än partiklarna i cigarrettrök, och hur de har uppkommit är ett bestående mysterium. Jupiterringarna anser man får ständigt ny materia av nedslag på småmånarna i singsystemet. Frågetecknen består kring Uranus- och Neptunusringarna.

Voyager-1-s sista mål var Saturnus stora måne Titan - till dimensionerna lika stor som Merkurius och den enda månen i solsystemet med en tät atmosfär - som Voyager visade att till största delen bestod av kväve, i en mängd som på jorden skulle ge tio atmosfärers yttryck. På Titan blir trycket lägre, 1,6 atmosfärer. Täta rödaktiga moln döljer Titans yta - där är kallt -178o Celsius och finns där metan, så faller den gasen som snö.

I januari 1986 nådde en i grund omprogrammerad Voyager-två Uranus med sina mörka ringar och den besynnerliga månen Miranda, hopklumpad av olikartade delar - men dagen efter exploderade skytteln Challenger och den här planetforskarbragden dränktes i uppståndelsen kring de sju Challenger-astronauternas död.

Voyager-2s sista mål blev Neptunus och dess största måne Triton – Neptunus en blåskimrande himlakrop med vita moln och en svart fläck, och Triton med ett islandskap med kvävevulkaner i utbrott. Vi har inte rum med att ens räkna upp allt som upptäcktes under Voyagers resor: David Morrison sammanfattar:

"Voyager-1 och -2 upptäckte ringar, månar och magnetosfärer där man inte hade väntat sig att några sådana skulle existera. De ökade i enorm grad vår förståelse för det som händer i alla de fyra jätteplaneternas djupa atmosfärer, och de sände tillbaks detaljerade bilder av ytorna på sexton stora månar - flera av dem lika stora som endel planeter."
David Morrison om Voyager

Efter Voyager

Nu har Jupiter-satelliten Galileo i flera år kretsat mellan de stora månarna som upptäcktes av Galileo Galilei 1610 och rekongnoscerades av Voyager ett och två i mars och i juli 1979. Cassini nådde Saturnus - via Jupiter förståss - för att forska vidare bland ringar och månar som Voyagerna spanade ut i november 1980 och augusti 1981. Landaren Huygens gick ner i Titans kväveatmosfär, sonderad med radio från Voyager-1:

"Vid varje möte med ett nytt planet-system tvingade Voyager-sonderna fram en omskrivning av de texter där framstegen inom planetforskningen noteras. Ingenting vi nånsin kan göra i fortsdättnignen kan komma upp till den här mängden av upptäckter och utforskning. Som Carl Sagan ofta brukade påpeka, har bara en enda generation i historien privilegiet att genomföra den första vetenskapliga rekognosceringen av solsystemet, och en mycket stor del av den spaningen har genomförts med Voyager-1 och -2."
David Morrison om Voyager

Den 25 augusti 1989 passerade Voyager-2 Neptunus och det avslutade spaningen av det yttre solsystemet för nittonhundratalets del. Sonder som Galilei och Cassini-Huyghens fördjupar kunskaperna om gasgiganterna och deras månar och ringsystem, och har även en passant gett uppgifter om asteroiderna, som har fått egna sonder till livs också, men tjugohundratalets rekognoscering av solsystemet utanför Neptunus inleds med den välbenämnda sonden New Horizon. Dess mål är före detta planeten, numera dubbel-dvärgplaneten Pluto-Karon, och sedan möjligtvis även andra av de nya objekten, Kuiperbältes-objekten, som sedan 1995 visar sig göra dubbeldvärgplaneten Pluto-Karon sällskap. Observera här: det var den nya teleskoptekniken på marken, först utnyttjad till spaning i solsystemets yttre gränsområden av David Hewitt och Jane Luu, sedan andra, som uppenbarade Kuiperbältets existens och Pluto-Karons verkliga status. År 2006 känner man till åtminstone en KBO som är större än Pluto, dvärgplaneten Eris.

Det var nog århundradets upptäcktsfärder. Trots allt det nya utanför Jorden kom även bilden av själva Jorden att förändras i grund. Det handlar om själva marken under våra fötter.

Kontinenter på drift.

Samtidigt som förhållandena på de andra himlakropparna i solsystemet har utspanats med rymdfarkoster så har bilden av vad som pågår på vår egen jord ändrats i grund. Teorin om att kontinenterna driver omkring på jordens yta lades fram redan i början av seklet men först på 1960-talet kom det stora genombrottet då det blev klart hur kontinentaldriften är möjlig.

Var och en som betraktar en världskarta med Atlanten i mitten slås ju av att Afrikas västkust och Sydamerikas ostkust ser ut att passa in i varandra.

Så snart det fanns hyggliga kartor noterades detta faktum - en skribent var Sir Francis Bacon 1620. En fransman som hette Francois Placet förklarade 1658 att det var Syndafloden som hade skiljt år Afrika och Sydamerika, och så sent som år 1800 förklarade mångsysslaren Alexander von Humboldt att Afrika och Sydamerika måste ha hört samman och att Atlanten var den stora floddal som Syndafloden hade grävt ut.

I mitten av adertonhundratalet gjordes den märkliga upptäckten att geologin i Västafrika, särskilt Guinea-bukten, såg ut att fortsätta i Brasiliens hörn på den sydamerikanska sidan. I Europa och Nordamerika hittades samma slags fossila växter i kolavlagringarna på vardera sidan av Nordatlanten. Under senare delen av adertonhundratalet försökte en liten men högljudd grupp vetenskapare förklara hur Europa-Afrika och de amerikanska kontinenterna kunde ha hängt samman och sedan brutits upp. Majoriteten av geologerna sa nej.

Men ändå. Om samma arter ormbunkar och jätteödlor under tidigare geologiska perioder fanns i så vitt skilda områden som Indien, Afrika och Sydamerika, så måste de ha haft landförbindelse - nåväl medgav geologerna, då måste det väl ha funnits landbryggor mellan kontinenterna som sedan har sjunkit i hafsens djup.

Österrikaren Edward Suess ställde upp en teori med två urkontinenter – en nordlig som han kallade Laurasia och en sydlig som han kallade Gondwana-land, som förbands med landmassor eller landbryggor. Suess namn används fortfarande för landmassorna under slutet av jordens geologiska forntid och dess medeltid.

Alfred Lothar Wegener var egentligen meteorolog och klimatforskare, men han är mest känd för kontinentaldriftsteorin. Som klimatforskare började han undra hur det kommer sig att man finner fossila tropiska ormbunkar av samma släkten i Europa och på Grönland, medan geologiskt samtidiga spår av glaciärer finns i Kongo och Brasilien. Han samlade andra fakta, tillexempel den likartade geologin på vardera sidan av Atlanten, med mera med mera och la fram alltsammans, först i artiklar år 1912 och sedan i ett verk som heter "Die Entstehung der Kontinente und Ozeane" - om kontinenternas och oceanernas uppkomst - som kom ut 1915.

Wegener möttes av två svårigheter. Det ena var förståss att 1915 var en otroligt dålig tidpunkt för tyskar att publicera teorier som de ville att även skulle diskuteras och omfattas i Frankrike och Storbritannien. Det andra var att Wegener inte, lika lite som föregångarna, hade nån trovärdig förklaring till hur kontinenterna skulle plöja fram genom den underliggande basalten som de flöt på som nånslags geologiska isbrytare. Wegener föll i alla fall inte för frestelsen att tillkalla astronomiska märkvärdigheter för att sätta fart på kontinenterna, och det gjorde honom respektabel.

Kriget tog slut, Wegener gav ut nya utvidgade upplagor 1920, 1922 och 1929 ochblev översatt till engelska, franska, spanska och ryska. Teorin blev mycket läst, mycket diskuterad och - för det mesta förkastad, men ändå, mannen hade argument som var svåra att vifta bort utan att förklaringar som landbryggor lät krystade. Särskilt som inga spår av landbryggorna kunde hittas i haven.

Alfred Lothar Wegener själv omkom under sin fjärde expedition till Grönland 1930 men några forskare runtom i världen kämpade vidare. År 1958 påpekade australiensaren Warren Carey att man bör ta hänsyn till kontinentalsocklarna – inte strandlinjerna - när man ska se hur kontinenterna har hängt samman - och man bör göra sammanpassningen på en jordglob och inte på en plan karta. Afrika och Sydamerika passade nu spöklikt bra ihop.

Men hur går det till?

Geologerna hade svårt att förklara tillexempel berg-veckningarna. Vitsen går ju att Norge skulle vara världens största land om man slätade ut fjällen – som bekant har de norska fjällen rest sig genom att jordytan har skruttats ihop som en matta. Faktum är att schweizarna och österrikare sannolikt skulle göra norrmännen äran stridig - geologerna fann att Alperna veckning tydde på att en tiofaldig landsträckning på något sätt hade knycklats ihop. Sammalunda med Klippiga Bergen, Anderna, Himalaja - alla höga berg var sammanveckade och hade varit havsavlagringar. Bergsbestigarna hittade fossil av ammoniter frän jura- och krittiden högt uppe på Mount Everest. Kanske avlagringarna tilltar och först pressar ner havsbottnen ytterligare och då skruttas den samman, uppåt men även nedåt. Sen strävar ytan efter jämvikt och det hela höjer sig som en bergskedja. Eller hur den nu kunde gå till.

Jordens inre är hett – en del ursprungligt, från att Jorden kom till, endel från radioaktiva ämnen i berggrunden som ser till att temperaturen förblir hög i en så stor kropp som Jorden.

Endel geologer började tro på att den fasta massan i jordens inre , upphettad av värmen ännu djupare ifrån som den var - kunde börja röra sig i konvektionsströming, på samma sätt som vi kan se att kokande vatten stiger från kastrullbottnet och väller upp mot ytan och sen sjunker ner igen när det har svalnat. Fast rörelserna i jordens inre sker mycket, mycket långsammare. Åldersbestämmelserna under vårt sekel visade att det finns tid - miljoner och åter miljoner år inom varje geologisk period. Och sådan rörelse skulle förklara bergveckning.

Bland andra britten Arthur Holmes påpekade att detta också förklarar kontinentalrörelsen. Holmes var en av de forskare som mätte bergarters ålder genom att studera proportionerna av radioaktiva moder- och dotterämnen, honom lyssnade man till. Kontinentalrörelse var alltså fysiskt möjlig .
Teorin fick allt fler anhängare.

Polvandring eller kontinentförskjutning

I slutet av tjugotalet diskuterades möjligheten att jordens poler skulle ha vandrat omkring - detta som förklaring till att istidsavlagringar hittas nära ekvatorn och tropiska fossil i Arktis och Antarktis. Om man skulle mäta hur spåren av forntida magnetiska fält var riktade så skulle man - med tio graders latitudnoggrannhet eller mer - kunna bestämma var polerna låg när en viss avlagring uppstod. Efter andra världskriget var mätmetoderna såpass utvecklade att den här paleo-magnetiska eller forntidsmagnetiska forskningen kom igång.

. Genast visade sig ett märkligt faktum. Prover från Europa och Asien visade en annan nordpolsriktning än prover från Nya Världen - det hängde ihop till för åtti till hundra miljoner år bakåt, men skiljde sig sedan alltmera ju längre bakåt i tiden man gick. Britten Keith Runcorn ansåg att man endast kunde förklara detta med att kontinenterna först hade hängt ihop och sen rört sig från varann.

Under tiden började utforskningen av oceanernas botten med särskilda fartyg som kunde driva och styra djupborrar som sänktes till havsbottnen till flera kilometers djup. Man hoppades på avlagringar från jotrdens hela historia i djuphavsområdena. De första borrproven kom upp i slutet på femtitalet - och genast förvånade man sig över att det bara fanns avlagringar från de senaste tiotal miljonerna år. Under det var det bara stelnad lava, som inte var särskilt mycket äldre.

Paleo-magnetismen, alltså forn-magnetismen gav förklaringen. Jordens magnetfält ändrar polaritet då och då - nord blir syd och tvärtom. År 1964 hade forskarna en kronologi för dehär omkastningarna. På Atlantens botten iakttogs de här polaritetsväxlingarna åren 1963 till 67 som matchande breda band, som löper jäms med den stora centralatlantiska ryggen. Britterna Frederick Vine och Drummond Matthews kallade det här för zebramönstret. Åren 1968 och 1969 mättes liknande band in kring de andra djuphavsryggarna, i Indiska Oceanen och i Stilla Havet. Samma sak där. Det är som om ny havsbotten skapades där och sedan drev ut åt väster och öster - och i sig bevaras magnetfältets polaritet som en jordens egen kassettbandsmusik.

Undersökningar av den centralatlantiska ryggen med djuphavsubåt har visat att det är precis det som sker. Längs ryggen väller nytt material upp, stelnar och blir havsbotten. Likadan havsryggar finns i de andra världshaven. Atlanten får nytt botten i en takt av 4centimeter per år - i Stilla Havet går det på sina ställen undan – mer än 10 centimeter per år.

Uppvällningar och sjunk-zoner.

Men vart tar den gamla havsbottnen vägen? Ja, en titt på världskartan visar också serier av djupa gravar - ofta längs kontinentsträckningarna. Där dyker gammal havsbotten ner i djupet igen. Jordbävningar förekommer i de här områdena ner till stora djup - flera hundra kilometer. Havsbottnens äldsta delar kan närma sig 200 miljoner års ålder men det mesta av den är under nittio miljoner år. Kontinenterna som flyter ovanpå – lättare bergarter som de är - de kan ha mer än tiofalt högre åldrar.

Den nya teorin om jordens yta fick namnet skiv-tektonik eller platt-tektonik.

Jordytan består av hård sten, litosfären. Jordens hårda skorpa. Den är uppdelad i omkring ett dussin större och mindre plattor. Skorpan med plattorna vilar på ett mjukare underlag som kallas astenosfär - utan styvhet betyder det – där värmerörelsen långsamt pågår. Varje platta har skarvar mot grannen: antingen uppvällningsskarvar, neddykande skarvar eller sidorörelse-skarvar där kanterna skavar mot varann.

Kontinenterna flyter ovanpå - intill en neddykande skarv rinner eroderat material ner och bildar avlagringar, sediment nere i djuphavsgraven. Med tiden skruttas sedimenttäcket samman och fogas till kontinenten som en ny bergskedja. Vulkanism förekommer där och malmkroppar bildas då hett vatten cirkulerar, löser upp och fäller ut mineraler.

Där uppvällningsskarvar ligger under en kontinentmassa uppstår först en spricka som på Island, sedan en rift-dal, som i Afrika, sedan ett smalt hav, som Röda Havet, som med tiden kan utvidgas till en ocean som Atlanten. Oceanen kan slutligen dras samman igen och försvinna.

Här i Finland finns spår av liknande skeenden för drygt två miljarder år sedan. Strömningarna i Jordens inre ledde till att det som då var det kareliska kontinentalblocket sprack, som rift-dalen i östra Afrika och Röda Havet nu. Vi fick ett djuphav där med dy på bottnen - idag är den dyn förstenad till svart skiffer. Vi har också spår av lava-uppvällningarna då det nya havsbottnen bildades, såkallad pillow eller kudde-lava. I 200 miljoner år svallade havet, som bredast kanske som Atlanten idag, mellan det som idag är nordöstra och sydvästra Finland. Det hade krävts en Columbus för att färdas mellan Kuopio och Tammerfors. Om ni vill kan ni se spåren av vågorna i sandsten från stränderna från den tiden och pillow-lavan och skiffern från havsdjupet - de finns alla utställda i stenparken vid Heureka i Dickursby.

Den berömda San Andreas-förkastningen i Kalifornien är en skavande skarv där USAs västkust är på väg mot Alaska medan inlandet ligger kvar.

På sina håll förekommer punktformiga uppvällningar ur jordens inre. De sätter sina märken i plattorna som rader av vulkaniska öar. Den mest berömda är ökedjan Hawaii mitt i Stilla Havet. Fallet Island är lite speciellt, sannolikt en kombination av en hetpunkt och en uppvällande skarv.

Unikt för Jorden.

I och med platt-tektoniken fick geologer och fornlivsforskare en enhetsteori, som kan användas för att förstå det som har skett och sker på Jordens yta. Man kan kartlägga hur kontinenterna har rört på sig, drivit ihop och sedan igen isär under de olika tidserorna. Spår av istider i det som är ekvatorsområden förklaras av att de områdena då låg under någondera polen. Finland har under miljarder år farit som en jojo - nåjo en mycket långsam jojo - från norr till söder och tillbaks till norr igen. Flera turer.

Under dinosauriernas tidsåldrar - för 200 miljoner år till 65 miljoner år sedan - hade under långa tider floder över det som idag är Europa sina deltan i det som idag är Nordamerika och tvärtom. Indien, Antarktis och Australien har hängt ihop med Sydamerika - och så vidare och så vidare.

Men planetforskningen visar att platt-tektoniken är unik för planeten Jorden - åtminstome i vårt solsystem. Den är lika unik, och frågeväckande, som det att vi har en stor måne och det att vi har så mycket flytande vatten att 7/10 av jordens yta är täckt av hav. Och det, att det liv vi hör till har utvecklats här, förståss.

Rymden är inte tom.

Vid 1900-talets början, när radioaktiviteten var en nyhet inom fysiken lade forskarna märke till att någonting ganska genomträngande påverkade såkallade elektroskop. Elektroskop, ja det är en anordning där två blad av mycket tunn metall, tillexempel bladguld , stöter varann ifrån sig om de bär elektrisk laddning. Laddningen läcker ut - bladen närmar sig varann - och det här läckaget äger rum fast man försöker skärma av elektroskopet. Teorin var då – i seklets början - att läckaget berodde på att radioaktiv strålning från marken träffade elektroskop-bladen.

Om strålningen kom från marken borde man i ballong kunna mäta att den avtog med höjden. Upp i ballong alltså, som österrikaren Viktor Franciskus Hess – vid det laget 27-årig doktorerad fysiker. Flera gånger. På dagen och på natten. Alltid samma märkliga resultat: på 10 kilometers höjd eller så - och det var mycket åren 1911..1912 - tilltog strålningen. Upp till 8-faldigt från markvärdet. Hess insåg att strålningen måste komma från rymden.

Tjugotalet. Teorin om materiens uppbyggnad gjorde framsteg. Tillexempel amerikanen Robert Andrew Millikan fick 1923 Nobelpriset i fysik för att han lyckades mäta elektronens elektriska laddning. Millikan vände sitt intresse mot höjdstrålningen och präglade 1925 begreppet "kosmisk strålning" för fenomenet.

Vid det laget visste man också att strålningen som nådde jordatmosfären utifrån rymden kolliderade med atomerna i luften, slog sönder dem och åstadkom skurar av andra hands strålning - och det är den vi upptäcker härnere på jordytan. Millikan med medhjälpare mätte strålning med dimkammare och geigerräknare, uppe i atmosfären, med instrument i flygplan och ballonger, nere på marken och även under vattenytan i en sjö.

Vad kunde primärstrålningen vara? Millikan trodde det handlade om den mest energirika elektromagnetiska strålningen av all sådan - gammastrålning, han talade om "materiens födelse-skrik". I teorin inte så fel gissat – ett "materiens födelseskrik" genomtränger faktiskt hela universum men Universum har utvidgat sig sedan materien uppstod och den energirika gammastrålningen har tänjts ut till energifattig radiostrålning.

Andra forskare, bland dem Viktor Hess, förfäktade att det handlade om materiepartiklar - atomkärnor.

Kosmisk strålning och relativitetsteori.

Energirik var den, primärstrålningen, långt energirikare än den strålning som fysikerna fick fram med de första partikelacceleratorerna på 20 och 30-talet, endel av den är energirikare än acceleratorstrålningen som åstadkoms idag.

Biologerna sökte efter anledning till att arvsmassan förändras, mutationer - och redan på trettiotalet fann de, att den kosmiska bakgrundsstrålningen är en av de agenter som ser till att det uppstår förändringar i arvsanlagen - och det tillsammans med det naturliga urvalet som rensar bort de skadliga, ligger bakom att det sker en biologisk utveckling.

Många av tidens fysiker använde den kosmiska strålningen för att få veta mer om materiens uppbyggnad. Upptäckterna lät inte vänta på sig: 1932 hade Carl David Anderson, en elev till Millikan, skärmat av en dimkammare med bly för att få bättre kontroll på vilka partiklar som kom in i den och ritade sina spår

där. Anderson fick ett spår som såg ut som en elektron men böjde sig åt andra hållet - den hade alltså en elektrons massa men positiv laddning - det var den första av de antipartiklar som Paul Adrien Maurice Dirac hade förutsagt bara två år tidigare. 1936 blev det nobelpris - för Anderson och för Viktor Hess.

Japanen Hideki Yukawa förutsatte i början av trettitalet att en del växelverkan i atomernas värld förmedlas av en partikeltyp som hade en massa mellan elektronens och atomkärnans partiklar protonen och neutronen, och år 1935 upptäckte amerikanen Arthur Holly Compton en typ av sådana mesoner i instrument på en bergstopp i Colorado. Bara som några exempel.

Sekundärpartiklarna uppstår från 80 kilometers höjd och nedåt - och endel av dem har så kort livslängd att de inte borde kunna observeras i instrument på marken. Men då de rör sig med nära ljusets hastighet, så förlängs deras tidsflöde enligt relativitetsteorin, så vi kan upptäcka dem ändå. Tack, professor Einstein!

Strålning i bälten.

Andra världskriget förde med sig raketteknik, för att nå stora höjder, och i förlängningen omloppsbanor runt jorden. Tidrymden 1957 -58 utlystes till ett internationellt geofysiskt år. Rymd-entusiaster och höghöjdsforskare lyckades motivera en teknisk nysatsning - instrumentsatser i bana runt jorden, som en konstgjord satellit.

Historien kring hur geofysiska forskningsprogram över en natt blev frontlinjer i det kalla kriget har berättats många gånger. I ståhejet drunknade de verkliga framstegen.

Och de framstegen berodde på att USAs första satelliter skulle bli väldigt små - med instrumentsatser på bara några kilogram. Man valde mätinstrumentering av såndant som lätt kunde mätas och till de sakerna hörde partikelstrålning. Ett instrument för det var - och är- det såkallade Geiger-röret, utvecklat av

tysken Hans Geiger redan 1913 och senare förbättrat. I all enkelhet är Geigerräknaren ett rör med gas i och en elektrisk laddning som nästan men inte riktigt räcker till för att urladda genom gasen. När en laddad partikel kommer flygande genom röret kan urladdningen ske, och ett räkneverk noterar urladdningen.

James Alfred van Allen är född 1914, som högskolestudent 1935 blev han intresserad av kosmisk strålning. Han är känd som mannen som upptäckte att rymden runt jorden inte är tom. James Van Allen med medarbetare hade konstruerat geigermätare som kunde placeras in i nyttolasten på små höjdraketer som avfyrades från ballonger på 20 till 30 kilometers höjd. Mätresultaten sändes ner per radio, såkallad telemetri eller fjärrmätning. De första satelliterna var höghöjdsraketinstrument i ny förpackning – LongPlaying-höjdraketer, sa man. Alltsedan dess har "partiklar och fält" ingått som disciplin inom rymdforskningen med farkoster, därigenom har bland annat kunskapen om de uppmätta himloakropparnas inre fördjupats, samtidigt som växelverkan mellan Solen och himlakropparna runt den ger sin egen dimension åt vår uppfattning av vad som är "världsrymd". År 2006 är solsystemet rekognoscerat ur den synpunten ut till 100 astronomiska enheters avstånd. James Van Allen såg allt detta ske, han avled vid 91 års ålder 2006.

När USAs rymdsatellitprogram Vanguard kördes igång valdes Van Allen ut som en av de instrumentansvariga. När sedan Vanguard-raketen inte fungerade och ersättar-systemet Explorer sattes ihop kunde Van Allens instrument med små ändringar flyttas över till Explorer.

Sputnik-1 kom upp till drygt 900 kilometer och Sputnik-2 lite högre. USAs Explorer-1 gick in i en bana med högsta höjd 2 550 kilometer och nästa lika instrumenterade kom upp över 2 800 kilometer i bantoppen. Med det, och genom att välja Van Allens geigermätare drog de amerikanska forskarna en lott med huvudvinst.

Upp till ungefär 1 000 kilometer visade Geiger-räknarna i Explorer-ett en mängd partiklar som motsvarade de teorier man hade. Men sedan steg antalet partiklar snabbt till de högsta värdena räknarna kunde registrera och föll därpå till noll. Mätningarna med Explorer-3 gav precis samma resultat. Van Allen drog slutsatsen att partikelmängden helt enkelt var för mycket för räknarna. Han rapporterade på ett forskarmöte den 1 maj 1958:

"Ovanför ettusen kilometer har vi råkat på en mycket stor ökning i strålningsintensitet, den är långt över allt som kan tillskrivas enbart kosmisk strålning. I själva verket är strålningens intensitet av storleksordningen tusenfalt över den intensitet från kosmisk strålning som har extrapolerats för dessa stora höjder, kanske ännu högre."

J.A Van Allen 1958

Redan i det skedet teoretiserades det att strålningen hade med jordens magnetfält att göra - de laddade partiklarna från rymden - protoner är väte-kärnor som har mist sin enda elektron - hade fångats in av jordens magnetfält och rörde sig i spiraler från norr till söder och tillbaks igen.
Att det var fråga om strålningsbälten bevisades först av instrument i en ny Explorer-satellit i juli 1958 - en av geigerräknarna hade där skärmats av med blyplåt så att den tålde en 1 500-faldig ökning i strålningsintensitet.

På hösten 1958 och vintern 1959 kom de första försöken att nå Månen - Sovjetunionen vann den kapplöpningen efter många hemlighållna missar. USA gjorde de första officiellt medgivna försöken och de misslyckades - men fast Pioneer-farkosterna -1 och -3 inte nådde månens avstånd, så kartlade de strålningen kring jorden och man fick veta att van-Allen-strålningsgördeln räckte tiotusentals kilometer ut - men att den totala strålningsintensiteten inte skulle vara skadlig för en besättning som snabbt färdades genom bältet ut mot månen.

Men varifrån kom partiklarna i den strålningen då? Den kosmiska strålningens partiklar nådde ju jordens atmosfär bara obetydligt omlänkade i jordens magnetfält.

Vinden från Solen.

Kring 1940 stördes radarbevakningen kring Storbritannien - Solen sände ut skurar av laddade partiklar, som på något sätt hade med både norrskensfenomenen och med kraftiga störningar i radiotrafiken att göra. Att solutbrotten störde radar var en välbevarad militär hemlighet.

Efter kriget observerade den tyske astronomen Ludwig Biermann kometer och såg hur deras blå-aktiga gas-svansar fladdrade som vimplar i en osynlig vind. En sol-vind, konstaterade Biermann.
Utom kosmisk strålning i världsrymden blåser solvinden, en partikelström från Solen. Partiklarna så att säja kokar ut från solens heta ytteratmosfär, koronan. Korona-temperaturen är mer än en miljon grader, och den värmerörelsen är tillräcklig för att övervinna solens dragningskraft.

Djuprymdsonder som Pioneer-5 våren 1960 och Mariner-2 1962 visade att Bierman hade rätt. Partiklarna – mest är det protoner men även andra atomkärnor i samma fördelning som grundämnena i solen, de strömmar ut från solen i stadig takt – 500 kilometer i sekunden - men vid solaktivitet och särskilt vid solutbrott ökar både partikelmängden och partiklarnas hastighet. Värst är situationen vid de storutbrott som fackfolket kallar "flare" - vad är det för fel med svenskans "bloss" - utbrottet blossar ju plötsligt upp nästan utan förvarning. Ett sol-bloss börjar med en kraftig röntgenstrålning som ju når jorden med ljusets hastighet samtidigt som man ser det uppblossande ljuset på solytan. Inom några timmar kommer de första energirika partiklarna, protonerna och de fortsätter att komma under ett eller ett par dygn. På det hela taget får vi tacka jordens kraftiga magnetfält för att bemannad rymdfart nära jorden är möjlig - partiklarna från solvind och utbrott skärmas av och hamnar i van Allen-strålningsbältena.

Sambandet mellan solvinden, jordens magnetfält och norrsken övervakas och utforskas med satelliter men även med bland annat de stora norrskensradar-anläggningarna som finns i både den finländska, den svenska och den norska lappmarken. EISCAT heter både anläggningarna och det internationella samarbetet.

Men utanför det skyddande magnetfältet - magnetosfären - då? Ja, sol-blossen är dödligt farliga. Apollo-astronauterna hade heltenkelt tur som inte råkade ut för något sol-bloss på sina färder till månen. Och ska vi nånsin bo på månen, så får vi gräva ner bostäderna under ytan och hålla noggran uppsikt över vad solen har för sig.

Solvinden som blåser med några hundra kilometer i sekunden har studerats runtom i solsystemet med vareviga planetsond sedan 1960-talet - särskilda sonder att kartlägga och övervaka solvinden har byggts och sonder med andra huvuduppdrag bär nästan alltid också solvindsinstrument. Det finns mätningar från innanför Merkurius bana och ut förbi de yttersta planeternas domäner - och tillockmed ovanför solens polarområden med västeuropeiska ESAs Ulysses.

Den kosmiska strålningen från stjärnerymden når oss med nästan ljusets hastighet. Partiklarna har ungefär samma grundämnesfördelning som grundämnena i Universum i övrigt, över 70% av dem är väte och drygt 13% heliumkärnor, resten är tunga grundämnen, upp till järn och tillockmed däröver i sällsynta fall. De måste uppstå i mycket energirika skeenden som har med stjärnor att göra, en del kommer nästan säkert från supernova-explosioner. Ett problem är förstås att de mindre energirika partiklarna har böjts av så pass av det magnetfält som finns mellan stjärnorna i Vintergatan, att den ursprungliga riktningen har suddats ut och partiklarna når oss från alla håll.

De riktigt energirika baddarna , didär där en atomkärna klappar till det den träffar med energin hos en bra tennisbolls-serv - såna djur kommer för sällan för att man ska kunna upptäcka varifrån de kom - annat än med att lägga ut detektorer för sekundär-partikelskuren över kvadratkilometer stora områden och på det viset få fram en grov riktning. Ur sådana försök har det framkommit att de energirika kommer från områden utanför vår Vintergata - och därute finns det många energirika fenomen som kan ha packat på dem den fantastiska energi de har.


Några länkar - linkkejä:

Mark Wade's Encyclopedia Astronautica
Tähtitieteellinen seura Ursa.
European Space Agency, ESA.
National Aerodynamics and Space Agency, NASA.

Suomen Avaruustutkimus-Seura - S%auml;llskapet för Astronautisk Forskning i Finland. SATS - SAFF

Ajanlaskutietoja ja almanakkoja.


Ge Dina kommentarer:
till hem-e-adressen juhani.westman@welho.com


Läs mera i Landskap i solsystemet
och i Planeterna för 100 och 50 år sedan. Gå till första rymdfarts-sidan
Gå till första månfärds-sidan
Tillbaka till första astro-sidan.
Tillbaka till paradsidan.