Antarktida - natūrali mokslo laboratorija

Antarktida - geriausia vieta Žemėje ieškoti meteoritų. Jų čia yra rasta jau 4750, t.y. per 60 proc. esančių kolekcijose visame pasaulyje, ir šis skaičius sparčiai auga.

Suprantama, meteoritai Antarktidoje krenta ne dažniau kaip kur nors kitur. Pamatyti jį krentant ir susirasti „šviežieną" - beveik neįtikėtina sėkmė. Tipiškas meteoritų medžiotojų laimikis į Žemę patenka praėjus tūkstančiams ar net milijonams metų po jų gimimo.

Tokį trofėjų yra gerokai lengviau rasti ledo žemyne negu kokiame nors kitame. Ir ne tik todėl, kad čia nėra tankių miškų arba žemdirbių, nesusigaudančių, koks ten akmuo mėtosi po plūgu.

Pats ledo šarvas yra tarsi milžiniškas meteoritų pristatymo konvejeris: iš dangaus nukritęs akmuo įstringa vietos ledyne. Bet ledas nėra nejudrus, lėtai, bet užtikrintai nuo aukštumų šliaužia į žemumas, kol atsiremia į kokią nors kliūtį.

Tokiuose spąstuose susikaupusį ledą, nepaisant šalčio, po truputį išgarina stiprūs Antarkties vėjai. O meteoritai, susikaupę per milijonus metų, lieka. Juos ir medžioja mokslininkai.

Kai kurie meteoritai - asteroidų nuolaužos. Kai kada pasitaiko svečių iš Mėnulio ir Marso. Bet dauguma dangaus akmenų - planetų susidarymo laikų statybinės šiukšlės, taip ir nepanaudotos nė viename bent kiek didesniame dangaus kūne.

Jie yra senesni už Žemę, o kartais juose pasitaiko intarpų, kurie yra senesni už pačią Saulę. Kitaip kaip mūsų nerami planeta, „kosmoso konservai" per milijardus metų beveik nepasikeitė.

Juos tyrinėjant galima daug sužinoti apie beveik nepakitusią Saulės sistemos statybinę medžiagą.

Mokslininkai vertina kiekvieną nežemiškos kilmės medžiagos gramą. Rinkti ją kosmose ir atgabenti į Žemę yra labai sudėtinga ir brangu. Tuo svarbiau surinkti tai, kas nukrenta iš dangaus.

Ledinis išdidumas

Meteoritai - ne vieninteliai, krentantys į Antarktidą iš dangaus. Amundseno-Skoto stotyje, įsikūrusioje Pietų ašigalyje, yra įrengtas gigantiškas kosminių neutrinų detektorius „IceCube" (Ledo kubas).

Jam naudojamas visas kubinis kilometras permatomo ledo 1,5 - 2,5 km gylyje. Tame kube paskirstyti 5160 jutiklių, kurie fiksuoja šviesos blyksnius, lydinčius svečių iš kosmoso vizitus.

Neutrinai - itin lengvos dalelės, neturinčios elektros krūvio. Jos beveik niekada nesąveikauja su įprasta medžiaga, tarsi jiems tai būtų „per žema". Todėl neutrinai planetas ir žvaigždes skrodžia kiaurai tarsi tuščią erdvę.

Pro visas kliūtis prasiskverbę nepakitę (tai yra, nenukentėję), jie atneša žinių iš Žemės gelmių, Saulės centro ir juodųjų skylių apylinkių.

Neutrinų būna visokių, tačiau teleskopas „IceCube" ieško tik labai didelės energijos neutrinų, atlekiančių iš kosmoso. Kai toks svečias įsirėžia į atomą (kai kada tai vis dėlto vyksta, kitaip bet kokie detektoriai būtų nenaudingi), iš atomo branduolio išlekia įelektrinta dalelė. Ji susiduria su kitu atomu ir taip toliau.

Susidaro visa dalelių kaskada. Jos lede juda greičiau negu judėtų šviesa.

Taip, nesuklydome: tai vakuume šviesa juda didžiausiu gamtoje įmanomu greičiu, o permatomoje medžiagoje, ar tai būtų vanduo, ar ledas, ar stiklas šviesa sklinda lėčiau, ir ją visiškai įmanoma aplenkti.

O kai įelektrintos dalelės aplenkia šviesą, jos pačios tampa šviesos šaltiniu. Jį ir fiksuoja „IceCube" jutikliai.

Kasdien detektorius fiksuoja šimtus neutrinų, gimusių Žemės atmosferoje. Bet jam tai yra tarsi foninis triukšmas.

Tikri kosminiai neutrinai - vienetinė prekė. Energingiausi iš jų fiksuojami po kelis per metus, ir tai tik dėl įrenginio dydžio. Suprantama, kodėl „IceCube" įrengtas Antarktidoje: o kur dar galima rasti kubinį kilometrą amžinojo ledo?

Didžiojo sprogimo aidas

Toje pačioje Amundseno-Skoto stotyje veikia ir piečiausiai pasaulyje esantis radioteleskopas. Jis taip ir vadinasi - Pietų ašigalio teleskopas (South Pole Telescope) arba SPT. Radioteleskopai priima radijo bangas, į Žemę ateinančias iš kosmoso.

Tų bangų šaltiniai yra įvairūs: neutroninės žvaigždės, galaktikų branduoliai, tarpžvaigždinės dujos ir pan. Daugelis iš jų optiniais teleskopais tiesiog neaptinkamos.

Kam prireikė įrengti SPT būtent Pietų ašigalyje? Mat jis dirba su 1-4 mm ilgio bangomis. Tokias bangas stipriai sugeria vandens garai, o Antarktidoje, ir dar 2800 m aukštyje virš jūros lygio, oras yra švarus ir labai sausas. Ir Saulė ten po kelis mėnesius nenusileidžia arba nepateka.

Šviesulys stebėjimams netrukdo, bet yra svarbu, kad be kasdieninio saulėtekio ir saulėlydžio atmosfera tampa labai stabili, Pietų ašigalis - tikrai geriausia vieta Žemėje milimetriniams bangų ilgiams stebėti. Pagal duomenų kokybę SPT gali varžytis su orbitinėmis observatorijomis, bet atsieina gerokai pigiau.

Pagrindinis teleskopo tyrimo objektas - reliktinis spinduliavimas (kosminė foninė spinduliuotė). Ji keliauja per kosmosą nuo Didžiojo sprogimo laikų. Tyrinėjant „reliktą", galima suprasti, kaip plėtėsi Visata pirmosiomis gyvavimo akimirkomis ir su kokiomis dalelėmis tada susidurdavo fotonai.

Tarp jų gali būti, pavyzdžiui, tamsiosios medžiagos dalelių, iki šiol nežinomų mokslui. Beje, ašigalio teleskopas stebi ir daug kitų objektų. Tai tolimos galaktikos, įvairūs kosminiai sprogimai ir t.t.

Kosmoso pasienis

Mūsų planeta - savaime kosminis reiškinys. Jos santykiai su Saulės ir tolimo kosmoso dalelių srautais ir spinduliuote yra sudėtingi. Tuo gali įsitikinti kiekvienas, kas matė visomis prasmėmis nežemišką Šiaurės pašvaistės grožį.

Nematomos Žemės magnetinio lauko arkos driekiasi toli už atmosferos ribų. Bet magnetiniuose ašigaliuose jos pasislepia po Žemės paviršiumi. Magnetiniai ašigaliai nesutampa su geografiniais ir dar nuolatos dreifuoja.

Dabar Pietų magnetinis ašigalis yra vandenyne prie Antarktidos pakrantės. Magnetinis laukas mus apsaugo nuo Saulės vėjo - protonų ir elektronų, be paliovos plūstančių iš Saulės.

Tos dalelės, patekusios į geomagnetinio skydo spąstus, skrieja palei magnetines linijas ir atšoka nuo lauko sutankėjimų ašigaliuose. Planeta tarsi žaidžia kosminį stalo tenisą. Bet vykstant magnetinei audrai ašigalių „magnetiniuose kamščiuose" atsiranda proplėšų ir tada dalelės prasiskverbia į atmosferą ir sukelia Šiaurės (arba Pietų) pašvaistę.

Netoli ašigalių, kur geomagnetinės linijos įsibrauna tiesiai į jonosferą ir nusileidžia iki pat paviršiaus, yra stebimi įvairūs geofiziniai reiškiniai, kurių niekada nepasitaiko vidutinėse platumose. Įvairovės suteikia kosminiai spinduliai - įelektrintos dalelės, atskriejančios iš Galaktikos gelmių ir net kitų galaktikų.

Saulės vėjo plazma, geomagnetinis laukas, atmosfera - visa tai yra kliūtys kosminių spindulių kelyje. Kitaip kaip nepagaunamieji neutrinai, šie svečiai iš tolimo kosmoso niekada nepasiekia Žemės paviršiaus: jie susiduria su oro atomais ir sukelia tikras antrinių dalelių liūtis.

Ašigalių regionuose šis kosminis „bėgimas su kliūtimis" taip pat gali atrodyti neįprastai.

Trumpai tariant, Antarktida, kaip ir Arktis - natūrali laboratorija Žemės ir kosmoso ryšiams tyrinėti. Daugelyje Antarktidos stočių stebima jonosferos ir geomagnetinio lauko būklė. O didžiausias kosminių spindulių detektorius Antarktidoje yra įrengtas Australijos Mausono stotyje.

Pašonėje - Marsas

Kosmoso tyrinėtojai turi dar vieną priežastį domėtis Antarktida. Tai panašiausias į Marsą Žemės kampelis. Raudonojoje planetoje yra šalta: net pusiaujuje vidutinė metinė temperatūra yra žemesnė kaip minus 40 laipsnių.

Bet tuo nenustebinsi poliarininkų iš „Vostok" meteorologinės stoties, kuri 1983 m. liepos 21-ją užfiksavo žemiausią oro temperatūrą Žemėje per visą stebėjimų laikotarpį: -89,2 laipsnių pagal Celsijų.

Ypač panašūs į Raudonąją planetą Antarktidos rajonai, kurių nedengia ledas, pavyzdžiui, sausi Makmerdo slėniai. Ne veltui čia buvo išbandoma amerikiečių kosminio aparato „Viking", 1976 m. nusileidusio Marse, įranga.

Tarp kitko, „Vikingo" sistemos vietos grunte neaptiko gyvybės. Ir vis dėlto ji čia yra, labai skurdi, užtat nereikli. Čionykščiai grybai atlaikė pusantrų metų už TKS borto specialioje kapsulėje, imituojančioje sąlygas Marse!

Ledo žemyne išbandoma ne tik kosminė technika, bet ir „kosminiai žmonės". Jau XX a. 7 ir 8 deš. „Vostok" stotyje buvo imituojami ilgi kosminiai skrydžiai. Šie tyrimai buvo atnaujinti 2018 m. Sąlygos čia, vaizdžiai sakant, „artimos kovinėms": 9 mėnesius per metus „Vostok" yra atkirsta nuo išorinio pasaulio - joks transportas neatlaikytų vietos speigų.

Poliarininkams, kaip ir kosmonautams, bet kokioje situacijoje tenka kliautis tik savimi. Išėjimas už stoties ribų primena išėjimą į atvirą kosmosą: siaubingos temperatūros, juodutėlė poliarinės nakties tamsa arba nenusileidžiančis saulės švytėjimas, deginantis neapsaugotas akis.

O ir deguonies ore mažai: vis dėlto 3,5 km virš jūros lygio. O didžiausias išbandymas - ilga izoliacija ribotoje erdvėje, skurdi ir vienoda buitis, naujų įspūdžių trūkumas.

Antarktidos pionierius valdė tokios pačios aistros kaip ir kosmoso užkariautojus - nutrūktgalviškumas, noras peržengti įprastas ribas, noras pažinti.

Pasakojama, kad Džordžas Meloris (George Mallory) į klausimą, kodėl jis nori įkopti į Everestą, atsakė: „Todėl, kad jis yra". Galbūt tai ir yra sąžiningiausias atsakymas, kodėl žmogus atkakliai veržiasi į nesvetingiausius planetos kampelius ir už jos ribų.