Pettävät nyrkkisäännöt ja faktantarkistuksen ”vaikeus”

English summary: Rules of thumb are quite handy in impact crater research. Those include things like ”the diameter of the crater is 10–20 times the diameter of the projectile.” It’s useful to have such things in the back of your mind when reading or talking about craters. However, such simplifications can also lead to very large errors and, therefore, they ought to be used with great caution, particularly when communicating impact research to the general public. The website of Helsingin Sanomat, the biggest newspaper in the Nordic countries, had an interesting article about impacts and their effects. Unfortunately, because the article only used rules of thumb and apparently no fact checking was done, the diameter estimates of projectiles and craters were off by about 50 to 200%. Estimates of the impact energy had errors reaching two orders of magnitude. This is a pity, not only because erroneous impressions are difficult to correct, but also because sanity checks using well-known and easy-to-use impact calculators wouldn’t have taken more than just a couple of minutes. Mistakes of such magnitude usually wouldn’t appear in the newspapers’ sports or economy pages at all, or at least they would be corrected quite fast. Hopefully the science pages some day reach the same level. Sincerely, Teemu

Helsingin Sanomien verkkosivulla maksumuurin takana ilmestyi tapaninpäivänä kiinnostava, joskin sensaatiohakuisuudessaan ikävästi klikkijournalismin puolelle lipeävä artikkeli. Sen lähtökohtana oli lokakuussa löydetty sikarinmuotoinen asteroidi nimeltä 1I/’Oumuamua, joka saapui tähtienvälisestä avaruudesta ainutkertaiselle visiitille aurinkokuntaamme. Itse murikka ei enää tuossa vaiheessa ollut uutinen, joten jutussa pohdittiin, mitä olisi voinut tapahtua, jos ’Oumuamua olisi sattunut törmäämään maapalloon. Samalla jutussa käsiteltiin törmäyksiä yleisemminkin, samoin kuin Suomen törmäyskraattereiden helmeä, Lappajärveä. Lähtökohta oli siis hyvinkin mielenkiintoinen.

Kraatteritutkimuksessa on aivan kuten muillakin aloilla runsaasti erilaisia nyrkkisääntöjä, joiden avulla voi nopeasti muodostaa karkean yleiskäsityksen tutkittavasta ongelmasta. Esimerkiksi tuoreen maljakraatterin syvyys on noin viidesosa sen halkaisijasta, ja suurin syvyys, josta heittele voi olla peräisin, on noin kymmenesosa maljakraatterin halkaisijasta. Vielä karkeampi on nyrkkisääntö, jonka mukaan törmänneen kappaleen koko on noin kymmenes- tai kahdeskymmenesosa syntyneen kraatterin läpimitasta.

Tällaiset nyrkkisäännöt ovat hyödyllisiä työkaluja pikaisiin hahmotelmiin, mutta eri asia on, kannattaako niiden varaan perustaa pitkähköä artikkelia valtakunnan ykköslehden verkkosivuilla. Niihin Hesarin juttu kuitenkin kaikesta päätellen pohjautui, ja samalla sitten tulikin heittoa paremmin perusteltuihin kraatterien läpimitta-arvioihin tuollaiset 50–200 %. Törmäysenergia-arvioissa heittoa oli jopa pari suuruusluokkaa.

Jutun alkupuolella energia-arviot ovat kohtalaisen hyvin kohdallaan, sillä Tšeljabinskin yllä talvella 2013 räjähtäneen kappaleen sanotaan Hesarin mukaan vapauttaneen energiaa pari–kolmekymmentä kertaa Hiroshiman tuhonneen Little Boy -atomipommin verran. Jos Little Boyn oletetaan olleen noin 15 kilotonnin räjähdys ja Tšeljabinskin puolestaan 590 kilotonnia, on jälkimmäinen liki nelikymmenkertainen ensiksi mainittuun verrattuna. Eron suuruusluokka oli kuitenkin Hesarissa oikein.

Myöhemmin jutussa puhutaan kahden kilometrin läpimittaisen murikan osumisesta Yhdysvaltoihin. Tässä sitten jo pettääkin energia-arvion suuruusluokka, sillä jutussa puhutaan ”tuhansien tai kymmenien tuhansien megatonnien” energiasta. Tuo paitsi kuulostaa paljolta , se myös todellakin on käsittämättömän paljon energiaa. Se lienee silti yhden tai kaksi suuruusluokkaa liian pieni arvio: tuon mittakaavan asteroiditörmäyksessä vapautuva energia on jossain muutamien satojen tuhansien megatonnien tienoilla. Samassa yhteydessä todetaan, mitä ilmeisimmin yllämainittuun nyrkkisääntöön perustuen, että syntyvä kraatteri olisi läpimitaltaan 40 km. Realistisempi arvio on jossain 25:n ja 30 km:n välillä. Suuruusluokka on siis oikein, mutta käytännössä on kuitenkin melkoisesti eroa sillä, onko kraatterin läpimitta 25 vai 40 km.

Lappajärven noin 22 km:n läpimittaisen kraatterin sanotaan Hesarin jutussa syntyneen halkaisijaltaan noin 500–1000 m olleen asteroidin törmäyksestä. Realistisempi arvio on noin 1500 m:n luokkaa, siis kolminkertainen Hesarin esittämään minimiarvioon verrattuna. Artikkelin mukaan ’Oumuamuan törmäyksen ”tuhovoima voisi olla jotain samansuuntaista kuin Lappajärven asteroidilla.” Tässäkään ei osuta ihan kohdilleen. ’Oumuamuan muotoinen kappale aiheuttaa laskennallisia ongelmia, mutta sen keskimääräiseksi halkaisijaksi on ilmoitettu 204 m, joten sitä voi käyttää arvion lähtökohtana. Sen koostumus on tuntematon, mutta kivinen koostumus on perusteltu oletus, koska ainakaan komeettamainen runsaasti helposti haihtuvia aineita sisältävä kappale se ei ole.

Lappajärvi_jäätyy_edit_pieni_IMG_2598

Lappajärven noin 22-kilometrinen kraatteri mitä todennäköisimmin ei syntynyt 500-metrisen vaan suunnilleen puolitoistakilometrisen kiviasteroidin törmäyksen seurauksena. Kuva / Photo: Teemu Öhman. In English: The 22 km Lappajärvi crater was most likely not formed by a 500 m diameter stony asteroid, but by approximately a 1500 m diameter stony asteroid.  

Törmäysnopeuden arviointi sen sijaan on itseni kaltaiselle matemaattisesti lahjattomalle ihmiselle hankalaa, mutta jossain netin syövereissä esitettiin nopeudeksi likimain Maan kohdalla niinkin hurjaa lukua kuin noin 60 km/s, joten käytetään nyt paremman puutteessa sitä. Näillä oletuksilla ’Oumuamuan synnyttämän kraatterin kooksi saadaan 6 km, eli suunnilleen neljäsosa Lappajärven koosta. Energian osalta puolestaan mennään vielä pahemmin metsään, eli Lappajärven törmäysenergia oli kenties noin 50–100 kertaa suurempi kuin hypoteettisen ’Oumuamuan törmäyksen. Kaipa on vähän makuasia, ovatko nämä luvut ”jotain samansuuntaista” vai eivät. Minusta eivät.

Jutussa olevassa grafiikassa puolestaan tehdään kymmenen metrin asteroidilla Helsingin rautatieasemalle 150-metrinen kraatteri. Ongelma on vain siinä, että kymmenmetrinen asteroidi mitä suurimmalla todennäköisyydellä ei selviäisi kosmisella nopeudellaan maanpinnalle yhtenäisenä kappaleena edes siinä tapauksessa, että se olisi rautaa. Tuloksena olisi luultavammin joko kappaleen tuhoutuminen ilmakehässä Tšeljabinskin tapaan, tai pienistä montuista muodostuneen kraatterikentän syntyminen. Tämän kokoluokan törmääjät tosin ovat rajatapauksia, joten minkään yksittäisen pikkuruisen törmäyksen tulosta on varsin mahdotonta ennustaa.

Grafiikka jatkuu 10 km:n joukkotuhoasteroidiin saakka, ja sillä saadaan Hesarin kuvituksessa aikaiseksi 150-kilometrinen kraatteri. Näin isojen kraatterien kohdalla arviot ovat väistämättä melko epävarmoja, mutta vähän reilut 100 km olisi luultavasti lähempänä totuutta. Sellainen 50 %:n heitto tuossakin siis lienee.

Kaiken kaikkiaan Hesarin juttu ei hyvistä tarkoitusperistään huolimatta siis mennyt ihan putkeen. Kiistämätön tosiasia on, että kraatterien törmäysvaikutusten laskemisessa on runsaasti epävarmuustekijöitä, ja nykytietämyksen valossa parhaat arviot vaativat numeeristen simulaatioiden tekemistä. Se on vain pienen tietokonesimulaatioihin erikoistuneen tutkijajoukon käsissä, mutta meille muille on onneksi netissä tarjolla vertaisarvioituun tutkimukseen perustuvia laskureita. Niiden antamia tuloksia puolestaan käytetään muissa vertaisarvioiduissa tutkimuksissa suuruusluokkatason arvioiden antajina. Näitä äärimmäisen helppokäyttöisiä laskureita voi siis tämänhetkisen tietämyksen valossa pitää tieteellisesti pätevinä. Googlekin löytää nuo linkkisivullamme mainitut laskurit hyvin tehokkaasti, joten mistään salatiedosta ei tosiaankaan ole kyse.

Tätä voi tietenkin pitää turhana mielensäpahoittamisena. Mutta kuka tahansa, joka on joskus kuullut koripallosta, voi sanoa, että Lauri Markkasen NBA:n tulokaskauden pistekeskiarvo 14 on erinomainen suoritus. Entäpä jos Hesari sanoisi pistekeskiarvoksi 42 tai 140? Vaikkei olisi lajiin perehtynyt, voi parin minuutin vaivannäöllä selvittää, ettei 42 pisteen keskiarvo olisi realistista, 140 pisteestä nyt puhumattakaan. Samoin, jos Hesarin taloussivuilla Petteri Orpo väittäisi Suomella olevan velkaa ainoastaan 30 miljardia euroa, tai toimittaja systemaattisesti sanoisi velan olevan peräti 1000 miljardia, pitäisi aika moni moisia kommentteja melkoisen pahoina lapsuksina, jotka olisi syytä korjata.

Hesarin tiedetoimitukselle ei olisi ollut merkittävästi sen hankalampi homma saada törmäysenergioita tai kraatterien tai törmäävien kappaleiden kokoja lähemmäksi totuuden likiarvoa, kuin on urheilutoimitukselle saada Markkasen pisteet tai taloustoimitukselle Suomen valtion velka kohdilleen. Kyse on vain viitseliäisyydestä. On sääli, ettei Pohjoismaiden suurin sanomalehti katso tarpeelliseksi panostaa tiedeuutisointinsa faktantarkistukseen sitä paria minuuttia, jolla olisi saatu törmäystapahtumien suuruusluokat vastaamaan paremmin tieteen tämänhetkisiä käsityksiä.

Teemu

Mainokset

Jätä kommentti

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

w

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s