Magyar Tudomány, 2006/8 912. o.

Planetológia

Bevezető gondolatok

Almár Iván

a fizikai tudományok doktora,

MTA Csillagászati Kutatóintézet – almar @ konkoly.hu

A Magyar Tudomány jelen számában közölt cikkgyűjtemény a Naprendszerre vonatkozó modern tudományos eredményekkel foglalkozik a csillagászok, űrkutatók, fizikusok és a különféle földtudományok képviselőinek szemszögéből. A mozaikszerű képből remélhetőleg kibontakoznak egy viszonylag új tudományág, a planetológia körvonalai. De mi a planetológia tárgya, módszere és melyek a legfontosabb előzményei? Hogyan illeszkedik a régebbi, „hagyományos” tudományágak közé, és várhatólag milyen irányba fog fejlődni a közeljövőben? Ezekre a kérdésekre keressük a választ ebben a bevezető írásban.

A planetológia a Naprendszer valamennyi égitestével foglalkozik – a Napot kivéve. Bizonyos értelemben beleértjük szülőbolygónkat, a Földet is, amely szintén része a Nap nevű csillag környezetének. Célját és módszereit tekintve ma elsősorban a geológiából és a meteorológiából merít, főképp, de nem kizárólag a szilárd felszínű égitestek vizsgálatára alkalmazva. Vizsgálati módszereit földi terepen fejlesztették ki, és az utóbbi időben már idegen bolygók, holdak és kisbolygók felszínén alkalmazzák. De hangsúlyozni szeretném, hogy kölcsönhatásról van szó, mert nemcsak a földtudományokat hasznosítjuk a Naprendszer vizsgálatában, hanem fordítva, a más égitesteken felismert geológiai, geofizikai, meteorológiai folyamatok és jelenségek tanulmányozása nagymértékben elősegíti a bolygónkon, a Földön kialakult földtudományok fejlődését is. Ilyen értelemben a planetológia a korábbi, a Földdel kapcsolatos tudományos eredmények általánosítására és továbbfejlesztésére kínál lehetőséget.

Mivel újabban más csillagok többé-kevésbé hasonló bolygói és bolygórendszerei is vizsgálhatókká váltak, ezek, vagyis az exobolygók, a jövőben ugyancsak planetológiai kutatások tárgyát képezhetik. Bár a planetológia magyarra a bolygók kutatásának tudományaként fordítható, a Naprendszer többi alkotóelemének (kisbolygók, holdak, üstökösök, meteorok, sőt a bolygóközi por és a Naprendszert kitöltő plazma is) vizsgálata nélkül a planetológia nyilván nem művelhető. Ezért kerültek ezek a témák is a jelen cikksorozatba. Hangsúlyozni kell, hogy az egyes égitesteknél tapasztalt jelenségek összevetése, valamint kölcsönhatásainak tanulmányozása, vagyis az ún. összehasonlító planetológia, e tudományág legfontosabb, alapvető módszerévé vált.

Története az ókortól napjainkig

A planetológia történelmileg a csillagászat és a földtudományok keresztezéséből született a 20. század végén – döntő részben az űrszondák mérései és megfigyelései alapján, vagyis az űrkutatás részeként. Bár a Hold és a bolygók égi mozgásának megfigyelése több évezredes múltra tekint vissza, e hosszú időszak túlnyomó részében semmi nem utalt arra, hogy a megfigyelés tárgya a Földhöz bármilyen tekintetben hasonló égitest lenne. Nem véletlenül nevezték el a bolygókat mindenütt a helyi istenekről és mitológiai alakokról, hiszen puszta jeleknek, a földitől alapvetően különböző „égi világ” részének tekintették őket.

Az igazi nagy fordulatot ebben a tekintetben Galilei távcsöves megfigyelései hozták a 17. század elején. Holdunk véletlenül elég nagy, és elég közel is van hozzánk ahhoz, hogy már az első, primitív távcsöveken keresztül felismerhetők legyenek a földiekhez hasonló hegyei, völgyei és „tengerei”. Galilei továbbá felfedezte, hogy távcsövén keresztül a bolygók korong alakúaknak látszanak, fázisokat is mutathatnak (vagyis nem saját fénnyel világítanak), és hogy legalábbis a Jupiter körül „mellékbolygók”, holdak is keringenek. Mindez valószínűvé tette, hogy a Hold és a nagybolygók nemcsak mozgásukkal különböznek az „állócsillagoktól”, hanem tényleg a földihez hasonló, viszonylag közeli égitestek. Galilei e néhány alapvető felfedezéssel évek alatt megváltoztatta az egész világképet: a bolygókat és a Holdat többé nem lehetett „égi jeleknek”, mitológiai lényeknek tekinteni.

Ezzel szinte egyidejűleg, bár természetesen egymástól nem függetlenül, eldőlt a tudományos és ideológiai harc a heliocentrikus kopernikuszi világkép javára. Kialakult egy máig helyesnek tekintett, napközéppontú felfogás a Naprendszerről, amelyben néhány, a Földnél kisebb, és néhány nála nagyobb bolygó kering (többnyire holdjaik társaságában) egy hatalmas, központi csillag, a Nap körül. Az ezt követő csaknem négy évszázadon keresztül a kor csillagászainak fő feladata volt a Naprendszer ismert tagjainak követése, pályájuk kiszámítása, újabbak felfedezése és – amennyire lehetséges – felszíni alakzataik és tulajdonságaik távcsöves megfigyelése.

E több száz éves megfigyelési program hozott ugyan értékes részeredményeket, de mai szemmel visszatekintve aligha nevezhető igazán sikeresnek. Tagadhatatlan, hogy a távcsövek fejlődésével egyre több kis égitestet (holdat és kisbolygót) sikerült felfedezni és elhelyezni a Naprendszer térképén. Tagadhatatlan az is, hogy a gravitáció törvényén alapuló égi mechanika átütő eredménye volt egy nagybolygó, a Neptunusz felfedezése vonzó hatása alapján. (A Plútó esete már nem ennyire egyértelmű.) A nagybolygók alapvető paramétereinek (tömeg, méretek, forgás stb.) levezetése már nem minden esetben sikerült, mert egyes eredmények bizonytalanok vagy hibásak voltak. Legkevésbé valósult meg a bolygók felszínének feltérképezése, részben a nagy távolság, részben a felszínüket borító sűrű légkörtakaró miatt. Az űrkorszak kezdetéig szigorúan véve csak egy fél égitestről, tudniillik a Hold felénk forduló oldaláról rendelkeztünk használható térképpel. Nem csoda, hogy az időközben kifejlődött földtudományok (geológia, geodézia, geofizika, geokémia stb.) alig foglalkoztak Földünk testvéreinek felszínével, legfeljebb a Hold furcsa krátereire vetettek egy érdeklődő pillantást.

Hangsúlyoztuk már, hogy az 1600-as évektől kezdődően a távcsővel felszerelt csillagászok talán legfontosabb feladata a Naprendszer tagjainak folyamatos figyelése volt. Ez a helyzet a 20. század elejére alapvetően megváltozott. Az új óriástávcsövek és a rájuk szerelt új műszerek (főképp a fényképezőgép és a spektrográf) hallatlanul sikeresnek bizonyultak a csillagvilág vizsgálatában, annak ellenére, hogy a csillagok továbbra is csak fénypontoknak látszottak a távcsövekben. De a fizika és a technika egyre szélesebb fronton hatolt be a csillagászatba, megváltoztatva annak tárgyát és módszereit is. A csillagászat teljesen átalakult: a Naprendszer bolygói háttérbe szorultak, a fő célpontok a csillagok, csillagködök, csillaghalmazok és galaxisok lettek – sőt megkezdődött az Univerzum fejlődésének vizsgálata is.

Egyetlen példa jól illusztrálja a 20. sz. első felében bekövetkezett szemléletváltozást. A 19. sz. végének egyik legnagyobb csillagásza, Simon Newcomb Astronomy for Everybody című alapművében, amely a századforduló körül jelent meg több kiadásban, a terjedelem 90 %-át még a műszerek és a Naprendszer ismertetése foglalja el, és csak egyetlen fejezet foglalkozik az „állócsillagok” világával. Ötven évvel később az ugyancsak angol Bernard Lovell népszerű könyvében (The Individual and the Universe) már csak egyetlen fejezet tárgyalja a Naprendszer eredetét, a többi asztrofizika, sztellárasztronómia és kozmológia. E példa tipikusnak tekinthető. Nincs róla statisztika, de valószínű, hogy addigra a világ csillagászainak nagy többsége már a Tejútrendszer és az extragalaxisok világának vizsgálatával foglalkozott.

Az újabb fordulat 1957 után az első mesterséges holdak, de főleg 1959-től kezdve az első holdrakéták útnak indulásával következett be. Gondoljuk csak meg annak jelentőségét, hogy 1959 őszén, alig két évvel az űrkorszak kezdete után, már sikerült lefényképezni a Hold túlsó oldalát! Ezt az eseményt úgy is értékelhetjük, hogy hirtelen megkétszereződött a megbízhatóan feltérképezhető égitestfelszínek száma és kiterjedése. S ehhez négyszáz évnyi földi csillagászati megfigyelés után alig két év űrkutatás elegendőnek bizonyult!

A történet további része már közismert. A szovjet–amerikai űrverseny hatására a legközelebbi égitest, vagyis a Hold elérése került előtérbe. Automaták szálltak le felszínén, sőt mintákat is hoztak talajából. Szakemberek földtudományi módszerek alkalmazásával kezdték meg egy idegen égitest kutatását. (Kevés csillagász vagy fizikus ismerte fel ennek igazi jelentőségét, ezért jórészt ki is maradtak a meginduló programokból.) Az Apollo-program űrhajósai már geológiai képzést is kaptak, és nem véletlen, hogy az első hivatásos kutató (Harrison Schmitt), aki lábát a Holdra tette, nem csillagász, hanem geológus volt. A Naprendszer kutatásának új korszaka kezdődött, amely alapvetően különbözött a korábbi, távcsöves megfigyeléseken alapuló, hagyományos csillagászattól. De mi is kezdődött igazából? Az új kutatási program elnevezése, a tudományok között elfoglalt helyének meghatározása nem is bizonyult egyszerű feladatnak.

Külön tudomány mindegyik égitestre?

Tényleg geológus járt-e a Holdon, vagy inkább szelenológus? A látszólag ostoba kérdés egy évekig húzódó vitára utal a Holddal kapcsolatos fogalmak elnevezéséről. A 60-70-es években divat volt holdi geológia helyett szelenológiáról, holdi geofizika helyett szelenofizikáról stb. írni és beszélni. Az új elnevezések a Hold egyik görög nevéhez (Szeléné) kapcsolódnak, és egy valamivel korábbi csillagászati szóalkotással függnek össze. A csillagászatban ugyanis bevett szokássá vált a Föld körüli pálya legalacsonyabb pontját a Föld görög nevéből (Gaia) képezve perigeumnak, a legmagasabbat apogeumnak nevezni. Hasonló képzéssel jött létre a Nap görög nevéből (Hélios) a Nap körüli pálya perihéliuma és aphéliuma. A Hold első mesterséges holdjainak felbocsátásakor kezdték pályájuk megfelelő pontjait periszelénumnak, illetve aposzelénumnak nevezni – noha például kettőscsillagok esetében jól bevált a bárhol alkalmazható pericentrum és apocentrum is. Ugyancsak természetes szóalkotásként jelent meg a térképészetben használatos geocentrikus és geografikus jelző helyett a szelenocentrikus és szelenografikus a Hold térképeinél. Ettől már csak egy kis lépés volt a szelenodézia, szelenológia, szelenofizika stb. elterjedése.

Mindaddig, amíg a Hold volt az egyetlen űreszközökkel alaposabban megvizsgált idegen égitest, addig ez a szóhasználat nem is ütközött különösebb ellenállásba. De a hetvenes évektől kezdve a Mars, a Vénusz, majd a Merkúr, az óriásbolygók (és nagy holdjaik!), valamint egyes kisbolygók és üstökösök is űrszondák célpontjai lettek, és feltárták felszínük titkait. Egy csapásra legalább 20-30 égitest vált jelentéktelen fénypontból vagy elmosódott korongból feltérképezhető, felmérhető és nevekkel ellátott önálló világgá. Természetesen gyorsan fokozódott a földtudományi szakemberek érdeklődése is az új űrkutatási eredmények iránt, és vaskos szakkönyvek jelentek meg mindegyik testvérbolygóról, vagy akár vele összemérhető jelentőségű holdról is. Minthogy a Mars az űreszközökkel eddig legalaposabban kikutatott idegen bolygó, amely körül jelenleg is négy működő műhold kering, felszínén pedig két mozgó laboratórium vándorol, hamar megjelentek a szakirodalomban a Mars görög nevéből (Ares vagy Aresz) képzett megfelelő kifejezések, a periareum, apoareum, areológia, areográfia, areocentrikus stb. (Rosszabb esetben a sajtóban elírták, és aerológia lett az areológiából…) Használatuk azonban már nem igazán terjedt el, mert az űrkutatás újabb és újabb cél-égitesteinek megjelenésével teljesen zavarossá vált a helyzet. Ennek ellenére itt-ott még ma is felbukkannak a szakirodalomban, ezért érdemes említést tenni róluk.

Elrettentésül az 1. táblázatban felsorolom, hogy milyen neveket javasoltak a geológiának megfelelő tudomány számára az egyes nagybolygókon, illetve a Holdon.

S ez a lista még nem is teljes a Jupiter Galilei által felfedezett négy nagy holdja, a Titán vagy az újabban behatóan tanulmányozott kisbolygók (Eros, Itokawa) és az üstökösök (Halley, West, Tempel) nélkül. Mindegyikre alkossunk görög nevet, és mindegyikről nevezzünk el egy-egy tudományágat? Az egyes égitestekre „szabott” tudományágak bevezetése azonban abszurd kezdeményezés lenne a tudományok felosztásában. Van példa arra ugyan, hogy egy-egy fontos betegség kezelésével kapcsolatos orvosi tevékenységről (például onkológia), vagy állatfajról (például ornitológia) nevezzenek el külön tudományágat, de az már képtelenség lenne, hogy minden egyes beteg vagy minden egyes madár külön tudományági elnevezést kapjon. Ezért szorult vissza újabban még a szelenológia is, és ezért írjunk és beszéljünk inkább a Hold, a Mars, a Titán vagy az Eros geológiájáról, morfológiájáról, geofizikájáról vagy centrumáról. A Naprendszer égitesteivel (a Napot kivéve) pedig összességében a planetológia mint tudomány foglalkozik.

Talán érdemes pár sorban még felhívni a figyelmet a magyar terminológia néhány speciális problémájára ezen a területen! A Naprendszer számunkra legfontosabb három égitestét, tudniillik a Napot, a Földet és a Holdat a magyar nyelv nagy kezdőbetűvel különbözteti meg a naptól (időtartam), a földtől (talaj) és a holdtól (egyrészt területegység, másrészt más bolygók kísérő égiteste). Ez a megkülönböztetés azonban sajnos nem mindig egyértelmű, mert például a napfolt, a földszerű (bolygó) vagy a holdkráter a magyar helyesírás szerint kis kezdőbetűvel írandó. További probléma, hogy más nyelveken többnyire „kísérő égitestnek” (satellite, szputnyik, Satellit) nevezik az idegen bolygók holdjait, sőt a mesterséges holdakat is; e nyelveken Holdunk neve teljesen más (Moon, Luna, Mond). Magyarul a kettő azonos (hold), s ez gyakran okoz félreértést.

Ugyancsak zavaró, hogy a magyar nyelvben nehéz vagy lehetetlen melléknevet képezni a legfontosabb égitestnevekből: a napi teljesen mást jelent, mint a solar, a holdi talán még elfogadható a lunar fordításaként, de a bolygói mint jelző egyáltalán nem működik az angolban oly gyakran használt planetary megfelelőjeként. S hogyan képezzünk például melléknevet a Jupiter egyre gyakrabban emlegetett holdja, az Europa nevéből? Beszéljünk és írjunk europai rianásokról és kráterekről? (Még a vessző elhagyása az o betűről sem segít sokat, különösen élőbeszédben nem.) Csak abban reménykedhetünk, hogy hozzáértő magyar szerzők vagy fordítók ügyes körülírások alkalmazásával meg tudják oldani ezeket a nehéz feladatokat.

Elhatárolási problémák

Végezetül foglalkozzunk még a planetológia néhány aktuális, általános kérdésével, amelyek megválaszolása még várat magára. Ismét nem annyira a tudományos, mint inkább a tisztánlátást elősegítő terminológiai, elhatárolási problémákra térek ki röviden. Néhány évtizeddel ezelőtt még jóval könnyebb volt osztályozni és csoportokba rendezni a Naprendszert alkotó, ismert égitesteket: a Napon kívül kilenc nagybolygó, mintegy harminc hold, néhány ezer kisbolygó és üstökös, továbbá a bolygóközi anyag alkotta a leltárt. A Naprendszer térképét is könnyű volt elkészíteni: kifelé haladva a földszerű bolygókat követte a kisbolygóövezet, majd az óriásbolygók és holdjaik. (A Plútót jelentéktelen kivételnek tekintették.) Ez az egyszerű klasszifikációs séma éppen a planetológiai kutatások sikerei nyomán mára teljesen elavult. Nem az a lényeg, hogy nyolc, kilenc vagy tíz nagybolygó kering-e a Naprendszerben, hanem a szerepet játszó égitestek fizikai jellege és rokonsága. Például a földszerű bolygók és bizonyos nagyméretű, aktív holdak planetológiai szempontból egyetlen családot alkotnak, függetlenül keringési pályájuk jellegétől. A kisbolygók és az inaktív üstökösmagok megkülönböztetése is bizonytalanná vált. A legújabb megfigyelések szerint kisbolygók kószálnak szinte mindenütt a Naprendszerben, és tömegesen fordulnak elő (köztük meglepően nagy méretűek is!) túl a Neptunusz pályáján.

Gyakorlati szempontból is fontos lenne elhatárolni a kisbolygók populációját a kisebb méretű testekétől, amelyeket korábban csak a földi légkörbe belépésükkor lehetett meteorként megfigyelni. A sajtó ugyanis előszeretettel fenyeget kisbolygó-becsapódással akkor is, ha csak egy alig tízméteres törmelékdarab tart felénk a világűrből. Mi lenne a korrekt elnevezése ezeknek a korábban nem ismert, parányi égitesteknek?

A másik oldalról is van probléma. Nem az a legfontosabb, hogy a Plútót ezentúl kisbolygónak vagy nagybolygónak kell-e tekinteni, inkább azzal kell a csillagászoknak foglalkozniuk, hogy hol húzódik a határ a legnagyobb bolygók és a legkisebb csillagok között („barna törpék”). Ez a kérdés nem a Naprendszeren belül, hanem a más csillagok körül közvetett úton felfedezett kísérő égitestek esetében merül fel alapvető problémaként. Nálunk a Naprendszerben ugyanis a Napon kívül biztosan nincs csillag jellegű égitest, de egyáltalán mennyire tipikus a mi bolygórendszerünk az Univerzumban? Az eddig felfedezett mintegy 170 Naprendszeren kívüli bolygó csillagának környezetét tanulmányozva könnyen arra a következtetésre juthatunk, hogy igen kevéssé. De lehet az is, hogy egyszerű szelekciós effektusról van szó, és a mi Naprendszerünkhöz hasonló bolygórendszereket távolabbról különösen nehéz lenne felfedezni.

A modern planetológiát irigylésre méltóan gazdag kutatási terület és – mint láttuk – számos megoldandó probléma jellemzi. Az elmúlt évtizedek hihetetlenül gyors fejlődése ellenére még messze nem jutott el a stagnálásig, amikor már csak jelentéktelen részletek tisztázása marad hátra. Mint az itt következő tanulmányokból is látni lehet, még az élettelen Naprendszer teljes feltárása is befejezésre vár, nem is szólva arról a fantasztikus perspektíváról, amelyet a biológia szempontjából jelentene egy akár aktív, akár fosszilis életnyom felfedezése valahol egy idegen égitesten. Tágabb hazánk, a Naprendszer, rendkívül érdekes, változatos világnak bizonyult, amely tele van szakmai kihívásokkal mind a csillagászok, mind az űrkutató-fizikusok, mind a földtudományok művelői számára. Örvendetes, hogy a magyar szakemberek, többnyire nemzetközi együttműködésben, egyre aktívabban kapcsolódnak be fontos planetológiai kutatásokba.

Kulcsszavak: planetológia története, terminológia, űrkutatás

1. táblázat

<-- Vissza a 2006/8 szám tartalomjegyzékére

<-- Vissza a Magyar Tudomány honlapra