Zápisky z kongresu IAU

Ve dnech 21. a 22. srpna 2006 jsem měl jako jeden z hostů možnost navštívit kongres Mezinárodní astronomické unie (IAU), který probíhal od 14. do 25. srpna v Praze. Vzhledem k tomu, že se jednalo o nevšední zážitek, rád bych se o své postřehy podělil i s těmi, kteří takovou příležitost neměli. Z nabídky diskusních skupin jsem vybral tu, která se alespoň v některých svých částech dotýkala meziplanetární hmoty — PROGRESS IN PLANETARY EXPLORATION MISSIONS, a ve které bylo možno kromě jiného shlédnout prezentace posledních výsledků misí jako Hayabusa, Deep Impact nebo Stardust.

Obr. 1: Vlajky před Kongresovým centrem Praha.

Obr. 2: Hala kongresového centra.

Obr. 3: Model dalekohledu VLT.

Obr. 4: Asteroid Itokawa jako na dlani.

Obr. 5: Hlavní zasedací sál kongresového centra. Foto: Jiří Srba

Další snímky naleznete v naší FotoGalerii.

Pondělní dopolední program byl sice zaměřen jiným směrem, přesto alespoň několik poznámek. Úvodní prezentaci Genesis Discovery Mission Science Results přednesl D. Burnett. Úkolem mise Genesis byl dlouhodobý sběr částic slunečního větru do pevnolátkových kolektorů, které se měly bezpečně vrátit na Zemi k analýze. Až do pokusu opřistání vše probíhalo hladce, během průletu atmosférou se však nepodařilo rozevřít padáky a pouzdro se vzorky dopadlo na povrch volným pádem. V prvním okamžiku se myslelo, že veškeré výsledky budou ztraceny, neboť většina kolektorů byla rozlámána. Postupně se však ukázalo, že i z takto poškozených kolektorů bude možné některé informace extrahovat. A právě výsledky dodatečných expertíz byly stěžejní částí prezentace. Potvrdilo se, že kontaminace způsobená při dopadu je minimální. Částice slunečního větru totiž pronikaly hlouběji do materiálu kolektorů, zatímco nečistoty zanesené na Zemi zůstaly především na povrchu. K jisté kontaminaci samozřejmě došlo, ale nebude zdaleka tak významná, jak se původně myslelo. Byly prezentovány některé předběžné výsledky.

Další dvě dopolední části byly věnovány výsledkům dvojmise Cassini-Huygens k Saturnu a jeho měsíci Titanu. O prezentace na toto téma (Cassini at Saturn a Huygens at Titan) se podělili D. Matson a J.-P. Lebreton. Vzhledem ktomu, že mise Cassini stále probíhá, byla první prezentace spíše přehledová. Ze zajímavostí bych zmínil detailní snímky celého „zvěřince“ saturnových měsíců či nejistotu panující kolem možných uhlovodíkových jezer v polárních oblastech Titanu. Některé ze snímků pořízené z oběžné dráhy připomínají vzhledem vodní hladinu na povrchu Země, jiné záběry téže oblasti, získané na odlišných vlnových délkách, odhalují útvary typické spíše pro poušť.

Zajímavější z mého pohledu byla část věnovaná Titanu. Pouzdro Huygens zde přistálo již počátkem roku 2005, a tak byla prezentována řada zajímavých (i když dosud předběžných) výsledků. První zajímavost souvisí se samotným přistáním na Titanu, které rozhodně nebylo bezproblémové. Asi si vzpomenete na vynucený posun termínu přistání o několik měsíců v důsledku nevhodné vzájemné pozice a rychlosti těles Cassini-Titan-Huygens, která by v původní konfiguraci pravděpodobně vedla ke ztrátě veškerých dat — Cassini by nebyla schopna zachytit signál z povrchu. Ve snaze zajistit alternativu, byla v získaném čase vyvinuta metoda, jak část dat zachránit pomocí pozemských radioteleskopů, které by v případě selhání komunikace mezi sondou Cassini a pouzdrem Huygens byly schopny signál z povrchu Titanu zachytit. K úplnému selhání sice nedošlo, ale i tak se tento krok ukázal prozíravým. Přenos zpouzdra Huygens probíhal po dvou kanálech, přičemž některá data byla přenášena pouze po jednom. Při selhání příjmu jednoho z kanálů, ke kterému na sondě Cassini došlo, tak byla ztracena. Vzhledem k použití pozemských radioteleskopů se některá data daří postupně obnovit, ovšem je třeba detailně analyzovat desítky TB záznamů.

Druhá zajímavost je spojena se sestupem pouzdra Huygens atmosférou Titanu. Neočekávaně totiž došlo k roztočení pouzdra, což velice znesnadnilo analýzu nasnímaného materiálu. Snímky které na sebe měly navazovat byly posunuty a navíc rozmazány. Bylo nutno vyvinout algoritmy, které složení a doostření celé skládačky umožnily, což se podařilo, a také proto jsme mohli shlédnout přistání na Titanu ve formě videosekvence převedené do 3D. Kolem místa přistání pouzdra je stále mnoho záhad. Přestože se původně myslelo, že na snímcích je okraj jezera, novější detailní záběry z Cassini odhalily naopak písečné duny. Samotná identifikace místa přistání byla velmi obtížná. Okolí dopadové oblasti totiž vypadá odlišně na snímcích z pouzdra Huygens a na záběrech zoběžné dráhy. Zpracování výsledků je v plném proudu.

Pondělní odpolední program pak byl pro mne opravdovým bonbónkem. Zahájil jej Y. Makato, který prezentoval japonskou misi sondy Hayabusa k asteroidu Itokawa (Hayabusa — Its Adventure around the Tiny Asteroid Itokawa). Kromě detailních snímků povrchu asteroidu, který je pravděpodobně typu „hromada suti“ (ruble-pile), byl prezentován přesný model tělesa v měřítku 1:1000, na který si mohli všichni sáhnout, což byl nečekaný zážitek — už jste někdy měli v ruce „globus” asteroidu? Sonda měla během mise dvakrát sestoupit až k povrchu planetky a odebrat vzorky pro pozdější analýzu tady na Zemi. O úspěchu této operace panovaly pochybnosti, ale ve světle prezentovaných analýz se zdá, že se vzorky podařilo odebrat. Problém byl ale již s výběrem vhodného stanoviště neboť většina povrchu je pokryta poměrně velkými kameny. Pro přiblížení byla nakonec vybrána jedna z mála plošších oblastí v centrální části asteroidu. První pokus o sestup byl plně úspěšný, když sonda visící několik desítek centimetrů nad povrchem vystřelila projektil, který při vytvoření malého kráteru uvolnil materiál, jehož část byla zachycena sběrným trychtýřem. Při druhém pokusu ovšem došlo k nečekané události. Při sestupování k povrchu selhalo navádění, porucha měla být řešena výstupem na vyšší oběžnou dráhu. Ovšem došlo k opaku. Po krátké fázi výstupu byl nečekaně zopakován přibližovací manévr, a to tak důkladně, že se mimo plán podařilo na asteroidu na několik hodin přistát!!! Po obnovení spojení se však sonda opět od povrchu odpoutala a s určitými technickými potížemi pokračuje v misi. Přes všechny problémy je celá mise považována za úspěšnou, návrat pouzdra byl odsunut až na rok 2011 vzhledem k problémům s pohonnou jednotkou, navigací a nedostatkem paliva.

Z mého pohledu nejzajímavějším příspěvkem celého odpoledne byla přednáška Deep Impact: Excavating Comet Tempel 1, kterou přednesl M. A’Haren. Byla prezentována řada snímků a sekvencí záběrů, které dosud publikovány nebyly. Navíc byly představeny numerické simulace impaktu a vzniklých prachových struktur, založené na datech a „pouze základních fyzikálních zákonech“. Několik v modelu použitých faktů:

• na záběrech nebylo pozorováno, že by se závoj prachu oddělil od povrchu či okraje jádra, z čehož byla odvozena maximální hodnota pevnosti povrchové vrstvy na 200 ± 100 Pa;
• bylo pozorováno padání částic zpět po balistických křivkách, z čehož vychází hmotnost jádra 4.10¹³ kg a hustota jen 0,35 ± 0,25 g/cm³ (z čehož vyplývá vysoká poréznost materiálu);
• ze změny polohy vzniklých prachových struktur v antisolárním směru (patrně vlivem slunečního záření) byla odvozena velikost vyvržených částic na několik mm.

Sledovány byly také energetická bilance a vliv impaktu na fyzikální parametry pohybu jádra. Kinetická energie impaktoru byla asi 19 GJ. Orbitální energie jádra sezměnila o méně než 1 GJ. Krátce po impaktu došlo k uvolnění jetu rychlého a horkého materiálu (asi 1 tuna), který odnesl 90% kinetické energie impaktoru, jen asi 10% energie bylo použito na sublimaci a tání ledu. Celkem bylo uvolněno asi 10⁷ kg materiálu. Nebyla zaznamenána žádná velká tělesa — kameny, ani nebyla detekována pevná povrchová krusta (podle chování vyvrženého materiálu při formování kráteru). Pozorovaná zrna materiálu musí být velmi křehká, neboť se pravděpodobně rozpadala během impaktu na fragmenty o velikosti 1—3 mm. Nejsvrchnější vrstva povrchu patrně do hloubky alespoň několik desítek cm neobsahuje prakticky žádný led. Některé části povrchu mohou být velmi staré (původní), povrchové vrstvy mají pravděpodobně proměnnou tloušťku. Nepodařilo se spolehlivě osvětlit existenci plochého terénu pozorovaného při průletu v centrální části jádra. Velmi zajímavá byla videosekvence záběrů z mateřského tělesa. Kamera MRI zaznamenávala první okamžiky následující po střetu impaktoru s jádrem, jednotlivé záběry s expozicí 50 ms snímala s periodou 62 ms. Na záběrech je zachycen již zmíněný velice rychlý jet horkého materiálu, který spíše připomíná rázovou vlnu, která se šíří ve směru mírně odlišném, než by odpovídal opaku dopadového. Ze závěrečné diskuse ohledně uvolněného množství vody (a především jejího nedostatku v povrchové vrstvě), prachu a dalších sloučenin vyplynulo, že bude pravděpodobně nutné mírně pozměnit naše představy o fungování povrchových vrstev kometárního jádra.

Následovala přednáška s názvem Preliminary Examination of the Comet Wild 2 (Samples Returned by Stardust), kterou přednesl M. Zolensky. Všechny přítomné zaujala především pečlivost, s jakou byly v průběhu celého projektu hodnoceny možnosti kontaminace od umístění zařízení na startovní rampě až po analýzu vzorků v laboratoři. Vzorky mezihvězdného i kometárního materiálu jsou postupně vyjímány z aerogelu a budou postupně k dispozici dalším výzkumným týmům. Vyjímání není tak jednoduché jak se myslelo. Při kolizích docházelo k natavení aerogelu, což znesnadňuje extrakci jednotlivých zrnek. Byly prezentovány první výsledky analýz některých částic. Kometa 81P/Wild obsahuje velké množství krystalických materiálů, především se jedná o bezvodé železohořečnaté křemičitany, minerály třídy plagioclase, sulfidy Fe-Ni či ve skle vnořené sulfidy kovů (Glass-Embedded Metal Sulfids). Byl nalezen olivín a pyroxen. Na druhé straně se nepodařilo nalézt polykřemičitany či uhličitany, které byly detekovány u jádra komety 9P/Tempel při misi Deep Impact. Podle prvních analýz tepelně přetvořených minerálů je obsah izotopů kyslíku v kometárním prachu podobný jako u uhlíkatých chondritů či meziplanetárního prachu. Na druhé straně při srovnání s mineralogickými výsledky je složení podobné spíše bezvodým chondritům a tepelně přetvořenému meziplanetárnímu prachu. Vápníko-hlinitá zrna z komety 81P/Wild jsou podobná vápníko-hlinitým inkluzím, což by znamenalo, že musely vzniknout ve vnitřních částech sluneční soustavy, a to ukazuje na významný transport materiálu v původní sluneční mlhovině či protoplanetárním disku.

Závěr celého odpoledne patřil prezentaci B. Foinga — Results from SMART-1 Lunar Mission. SMART-1 je evropská technologická sonda, jejímž úkolem bylo především testování některých nových řešení (nového iontového motoru a podpůrné elektroniky) spolu s výzkumem měsíčního povrchu (s přihlédnutím k možným ložiskům vody v polárních oblastech). Horkou aktualitou byl dopad sondy do přesně zvolené části na Měsíci, který se uskutečnil 3. září 2006 v 5h 41 minut UT. Sonda o hmotnosti 285 kg měla dopadnout do místa o souřadnicích 36,44° JŠ, 46,25° ZD rychlostí 2 km/s. Střet nebyl u nás pozorovatelný.

Na závěr celého dne jsem navštívil také přednášku ve hlavním kongresovém sále, kterou přednesl Shuang Nan Zhang, profesor astrofyziky z čínského Pekingu. Přednáška Similar phenomena at different scales: Black holes, Sun, supernovae, galaxies and galaxy clusters (Podobné jevy v odlišných měřítcích: Černé díry, Slunce, supernovy, galaxie a kupy galaxií) srovnávala některé jevy (například magnetická rekonexe) v kompaktních a velkoškálových strukturách. Na základě zkoumání Slunce a projevů slunečního magnetického pole lze podle Zhanga usuzovat na průběh podobných jevů v jiných systémech (dvojice černých děr, záblesky gama), kde dochází kprudkému uvolňování energie.

Druhý den pokračovala třemi přednáškami sekce PROGRESS IN PLANETARY EXPLORATION MISSIONS. První výsledky mise Venus Express prezentoval H. Svedhem. Snahou celého projektu je zkoumat atmosféru planety a odpovědět na základní otázky: jak vzniká na Venuši superrotace atmosféry, co způsobuje dvojité víření v polárních oblastech, jakou roli hraje skleníkový efekt v tepelné bilanci planety (v minulosti, současnosti i budoucnu), jak funguje oblačný příkrov planety, jaké jsou podmínky vzniku a vlastnosti jednotlivých oblačných vrstev, jaký je původ UV záření nad horní oblačnou vrstvou, atd. Byly prezentovány první snímky polárních oblastí na vlnové délce 5 mm z přístroje VIRTIS, data o úniku vodíku a kyslíku z atmosféry získaná přístrojem ASPERA, první profily atmosféry získané přístroji SpicaV a SOIR při sledování průchodu světla hvězd a Slunce atmosférou (které se významně liší od modelů). Během prvních experimentů byly úspěšně započaty výzkumy ve všech zvolených oblastech.

H. Svedhem byl nucen vzhledem k nepřítomnosti jeho kolegy A. Chucarra „přečíst a promítnout“ také jeho prezentaci s názvem, Mars Express Science Results and Goals for the Extendet Mission, což bylo trochu na škodu jinak velmi zajímavé ukázky toho, co dosud za více než jeden marsovský rok udělala sonda Mars Express. K Marsu se vrátil v posledním příspěvku Scientific Results of the Mars Exploration Rovers Spirit and Opportunity také B. Banerdt, který podrobně zdokumentoval výsledky získané za pomoci těchto „nesmrtelných“ zařízení na povrchu rudé planety.

Kromě posterové sekce, kde bylo k vidění také mnoho zajímavého (například jsem měl možnost shlédnout VHS záznam průletu pouzdra se vzorky mise Stardust atmosférou Země), jsem si nemohl nechat ujít také otevřené zasedání „planetární komise“ ve středu odpoledne. Teprve při této příležitosti jsem měl pocit, že jde také o trochu „astronomické politiky“. Jelikož politice nerozumím, dovolím si tedy jen několik subjektivně zabarvených poznámek astronoma amatéra. Na kongresu (přesto, že jsem měl možnost se zúčastnit jen dvou dní) bylo bezesporu ke slyšení mnoho zajímavějších věcí, než rozprava o „definici planety“, ale na druhé straně každý mohl zhodnotit argumenty všech stran, což je vždy přínosné. Pomineme-li trochu scestné připomínky o historickém kontextu zachování planetárního postavení Pluta, je třeba objektivně připustit, že i nově přijatá definice má své mouchy. Především upustila od obecné definice platné pro „všechny“ soustavy. Což je zdlouhodobého hlediska ústupek, který nakonec bude muset být znovu řešen, ale za daných okolností asi nebylo jiného východiska. V době, kdy známe „dostatečně dobře“ pouze naši Sluneční soustavu a ktomu několik desítek neúplných soustav u cizích hvězd (většinou jen díky tomu, že mají vhodné parametry pro objevení současnými přístroji), je obecné definování planety těžko opodstatnitelné. Fyzikálně čisté definování pojmu planeta je velmi obtížný úkol a je otázkou, zda je vůbec rozumně řešitelný k obecné spokojenosti. Poučenému zájemci o jakýkoliv přírodovědný obor je jasné, že hranice definic jsou více-méně formální a vždy se najdou objekty a jevy, které nelze jednoduše zaškatulkovat — jinými slovy, výjimky existují bez ohledu na definice. Z tohoto pohledu je jednoduché definování termínu planeta požadavek daný především vztahem k laické veřejnosti, který vede například ke srozumitelné metodice výuky na školách. Podstatná je shoda. Budou-li vědci hodnotit povahu těles desítkami kritérií, je to v pořádku. Jde ale o to, aby seznam těles, které dostanou označení „planeta“ tímto složitým způsobem, byl shodný s tím, který se každý jednoduše naučí vyjmenovat na základní škole.

* Omluvte prosím některé nedostatky článku, který vznikl na základe fotografií a poznámek pořízených během jednotlivých anglicky prednášených příspěvků. Také se omlouvám, pokud jsem špatne preložil či pochopil některý z odborných termínů.