ChapterOne AstronomyToday
Modernastronomersunderstandmoreabouttheuniversethantheir predecessorscouldhaveeverimagined.Theearliestastronomersapparentlynoticedthatthemotionsofthesun,moon,planets,andstars wereusefultimekeepingaids,andmostofourdivisionsoftime(years, months,days)arerelatedtocelestialmotions.Humanityalsosawits storiesreflectedintherecognizablepatternsintheskyandusedthe groupingsofstarsknownasconstellationsaspictorialarchivesfortheir creationandevolutionmyths.AroundthetimeofSirIsaacNewton, (1643–1727)whenitwasfirstsuggestedthatthesamephysicallaws appliedonEarthandintheheavens,astronomersbegantodomore thankeeprecords.Theybegantoaskhowandwhytheobjectsinthe skymovedinthewaysthattheydid.Sincetheseventeenthcentury, astronomershave,withincreasingspeed,builtanedificeofunderstandingabouttheuniverse.Inthischapter,wediscusssomeofthe mostrecentadditionstothatedifice,reviewingresearchthataddresses someoftheoldestquestionsthathumanityhasasked.
Asmentionedinthepreface,anyselectionoftopicsinavolumethis sizesurelywillbefoundwanting.Wehave,inthischapter,triedto includediscoveriesandinvestigationsthathaveupsetpreviouslycherishedideas,havebeendiscoveredbecauseoftheadventofanewtechnology,havesolvedalong-standingdilemma,orhavethepotentialfor along-termimpactonourunderstandingofthewaytheuniverse works.However,evenwithintherestrictionsofthesecriteria,thechapterismeanttoberepresentativeratherthanexhaustive.
PLANETARYSYSTEMS
Humanspeculationaboutotherworldshasalonghistory.The GreekphilosopherHeraclitus(c.400 B.C.E.)claimedthattheplanets weredivinebutalsothateachplanetwasanotherworld,liketheEarth, withlandandair.Heraclituswentfurthertosuggestthatthecosmos wasinfinite,aspeculationthatopenedthepossibilityofaninfinityof worlds.Theoristswhostudystarformationandthegravitationalcontractionofsolar-massgascloudshavelongproposedthatplanetarymassobjectsshouldformnaturallyasapartofthecollapseprocess. Wehaveoneclearexamplewherethisappearstohavehappenedvery successfully:thesolarsystem.Butasrecentlyas1995,therewasno observationalevidenceofaplanetarysystemaroundasunlikestaroutsidethesystemweinhabit.Nowwehaveampleevidencethatsuch planetsexist;first,however,wewilllookatrecentdiscoveriesabout ourownsolarsystem,thenturnourattentiontosystemsorbitingother stars.
PlanetaryRovers,Probes,andOrbiters
TheplanetMarshasbeenatthecenterofsomeofthemostdramatic failuresandsuccessesinplanetaryexplorationofthepastdecade.The world’sattentionwastransfixedasatnoothertimesincetheApollo moonlandingof1969whentheMarsPathfindermissiontouched downonthesurfaceoftheplanetonJuly4,1997,andtransmitted imagesandweatherinformation.ItalsoreleasedtheSojournerrover thatmovedonwheelsslowlyaroundtheboulder-strewnlandingsite, makingshortexcursionstoexplorenearbyrocks.Whilethismission gaveadetailedviewofasmallregionofthesurfaceoftheplanet,the MarsGlobalSurveyor(MGS)mission,launchedonNovember7, 1996,arrivedatMarsonSeptember12ofthefollowingyearandhas producedbreathtakinghigh-resolutionviewsoflargeportionsofthe Martiansurface.AndtheinformationcarriedintheseviewshastransformedourunderstandingoftheRedPlanet.
Foryears,planetaryastronomershavespeculatedthatthepresence ofwhatlookedlikedryriverbedssuggestedthat,atsometimeinthe distantpast,Marswasawetterenvironmentthanitisnowandthatit hadamoredenseatmosphere.TheimagesreturnedbytheMGS(now inthe“extended”phaseofitsmissionsinceJanuary31,2001)have muchhigherresolutionthananypreviousimages,insomecasesshowingsurfacedetailsonlyafewmetersacross.Thesenewimagessuggest thepossibilitythatwaterhasbeenpresentonthesurfaceofMarsmuch
morerecentlythanpreviouslythought.Someimagesshowrunoffthat apparentlycrossesdunefields,presumablyfeaturesthatchangeonrelativelybrieftimescales.Inthesummerof2000,MichaelMalinand KennethEdgettpublishedapaperin Science thatproposedthatMars hadratherrecentlyexperiencedgroundwaterseepageandsurfacerunoff.ImageslikethosefromMGSpresenttantalizingevidencethat whilethesurfaceofMarsiscertainlydevoidofrunningwaternow, theremightbesubterraneanregionsinwhichwatermayexistinliquid form.VisualevidencesuchasthatpresentedbyMalinandEdgett makesthecaseforconductingmoresophisticatedprobingofthesurfaceofMarsinthedecadestocome(Figure1.1).
Partofthesamemission,theMarsOrbitingLaserAltimeter (MOLA)hasaddedagreatdealtoourunderstandingofthetopographyofMars.PerhapsthemostimportantresultoutoftheMOLA missionistherealizationoftheincredibleflatnessofthenorthern hemisphereoftheplanet.MOLAhasgivenastronomersthehighest resolutiontopographicmapofanyplanetotherthantheEarth,and MOLAimageryrepresentsanimprovementbyafactorof100over theresolutionoftheoldtopographicmaps.Bycombiningaltimeter readingswithimagesofthesurface,NationalAeronauticsandSpace Administration(NASA)scientistshavegeneratedthree-dimensional mapsofthesurfaceofMarsthatwillbeusefultotheplanningoffuture missionsandtogeologiststryingtopiecetogetherthegeologicalhistoryoftheplanet.
WhilethesuccessesonMarsinthe1990shavebeengreat,there havebeensomemajordisappointmentsinthepastdecade.TheMars PolarLander,supposedtotouchdownonthesurfaceoftheplanet onDecember3,1999,wasnevercontactedandisbelievedtohave crashedonthesurfaceoftheplanet.Inoneofthemostspectacular embarrassmentsofthespaceage,theMarsClimateOrbiterwaslost apparentlyoveramiscommunicationaboutunitsbetweentwoengineeringgroups:OnegroupusedEnglishunitsofmeasurement,and theothermetric.OnNovember10,1999,theMarsClimateOrbiter MishapInvestigationBoardreleasedtheirreportadmittingthatthe missionhadfailedbecause“thrusterperformancedatainEnglishunits insteadofmetricunitswasused.”
Theothergreatsuccessinplanetaryexplorationofthelatetwentieth centurymustbetheGalileomissiontoJupiteranditsmoons. LaunchedinOctober1989,andhavingarrivedatthelargestplanetin thesolarsysteminDecember1995,theGalileomissionwasstillsendingbacknewscientificdatainthesummerof2002.Galileoimagesof
Figure1.1. DetailedviewoftheHaleCraterbasin,asimagedwiththeMars OrbiterCamera(MOC).Thesemountainsarelocatedamongthecentral peaksoftheHaleCrater,a136-km-diameterimpactcraterinthesouthern hemisphereofMars.Thelargestofthepeaksrisesabout630mabovethe basinsurface.Thewindsweptfeaturesaresanddunesandgullies.Theimage coversanarea3kmwideandpicksoutdetailonthescaleof5to10m. CourtesyofNASA,theJetPropulsionLaboratory,andMalinSpaceScience Systems.
Jupiteranditsmoonshavebeenbreathtakingintheirbeautyandsubstantialinthenumberofcontributionstheyhavemadetoourunderstandingofthismostimportantplanet.Razor-sharpviewsofEuropa, Ganymede,andCallistoprovideevidencethatthesethreemoonspossesssubsurfacesaltwateroceans.Io’ssurfacehasbeenmappedextensivelyandwithsufficientfrequencytohaverevealednumerousevents ofvolcanicactivity.Themissionwasrecentlyextendedforathirdtime, sincetheinstrumentsaboardhavesurvivedexposuretoradiationlevels wellbeyondtheirdesignspecifications.Thecurrentmissionextension isplannedtoendwithaterminalentryintotheJovianatmospherein August2003.
PlanetHunting
Whilethepresenceofplanetsaroundotherstarshasbeenanacceptedtheoryforatleastacentury,onlyinthelastdecadehavewe hadanyobservationalevidencetosupportthetheory.Themostsuccessfultechniqueusedtosearchforplanetary-massobjectsaround otherstarshasreliedonthefactthatanysourceofwavescommunicates informationaboutitsmotionrelativetotheobserver.Soundwaves comingfromawobblingobjecthaveaperiodicshiftintheirwavelengthandhencetheirpitch.Inthesameway,lightwavescoming fromastaralsohaveaperiodicshiftintheirwavelengthifthesource ismovingbackandforthrelativetotheobserver.Planetsorbitingtheir hoststarsproduceadetectablewobble,especiallyiftheplanetsare largeenough(Jupitersized)andcloseenough(within 1AU [astronomicalunit]).Thewobbles,ofcourse,stillexistforsmallerplanets andlargerorbits;theyjustbecomemoredifficulttoobserve.
Planetary-massobjectswerefirstdiscoveredorbitingadeadmassive star(calledapulsar)namedPSR1257 12.Thisobjectwasdiscovered in1992byAleksanderWolszczanandDaleFrailandwasproposedto havetwoorthreenearlyEarth-mass-sizeobjectsorbitingit.Then,in 1995,astronomersMichelMayorandDidierQuelozofGenevaObservatorydiscoveredagiantplanetaroundthesunlikestar51Pegasi. Theirannouncementwassoonconfirmed,andinthepastsixyears, “wobble”measurementshaveidentifiedalargenumberofplanetsorbitingsunlikestars.Mostrecently,astronomersannouncedthefirst multiplanetsystemwithnearlycircularorbits,Jupiter-sizedplanetsorbitingthestarknownas47UrsaeMajoris(intheconstellationmore commonlyknownastheBigDipper).Thenumberofknownplanets increasessometimesweekly;asofMay2002,therewere78confirmed
extrasolarplanetarysystemslistedontheUniversityofCalifornia(UC) PlanetSearchPage(http://exoplanets.org/)(Figure1.2).Onlyayear earlier,thenumberwashalfthatamount.
Thesearchforextrasolarplanetarysystemshasenjoyedphenomenal successinthepastfewyears.Inthemostfruitfulsearchmethod,sometimescalledthe“Dopplershift”method,astronomerswatchthe spectrallines fromaparentstarmovebackandforthacrossthe electromagneticspectrum asthestar’splanetsorbitandpullthestarslightly backandforth.Thewobbleofspectrallinesfromnofewerthan78 solar-typestarshasrevealedthepresenceofoneormoreplanetsorbitingeachofthem.Tociteoneexample,thereareapparentlythree planetsorbitingthestarUpsilonAndromeda,withorbitalperiodsbetweenfourdaysandfouryearsandsizesfromaboutthemassofthe planetJupitertofourtimesthatmass.Thesizeoftheorbitisderived (usingKepler’sthirdlaw)fromtheorbitalperiod,andthelowerlimit totheplanetarymassisdeterminedfromthevelocityamplitudeofthe star’s“wobble.”
Figure1.2. Extrasolarplanet-massdistributionhistogram.Thisdiagram showsthenumberofextrasolarplanetsknownwithincertainmassranges, scaledtothemassofthelargestplanetinoursolarsystem,Jupiter.Notice thattherearefewerhigh-massplanetsandmorelow-massplanets.Courtesy ofGeoffMarcy,UniversityofCalifornia,Berkeley.
Onemightwellwonderwhyastronomersgotoallthistrouble, usingspectrallinestodetectsignsoforbitingplanets.Whynotsimply makeimagesofthesedistantstarsand see ifthereareanyplanetsorbitingthem?
Twoissuescompromisethisseeminglysimplemethodofobservation.First,theplanetsorbitingastarhaveonlyatinyfractionofthe star’sbrightness.They“shine”onlybecausetheyreflectalittlebitof thelightemittedbytheirparentstar.Astronomershavecompared tryingtoseeaplanetnexttoitsparentstartotryingtoseeafirefly nexttoasearchlight.Second,planetsandtheirhoststarareveryclose tooneanother,anddistinguishing(orresolving)aplanetfromits parentstarcanbeverydifficult,ifnotimpossible,fromthesurfaceof theEarth.Whiletheresolutionoftelescopeshasincreaseddramatically withtheadventoforbitingobservatories(seeChapter2),resolvinga planetfromitshoststarisstillbeyondourtechnicalabilities.Forthese reasons,theDopplershifttechniquehasbeenbyfarthemostsuccessfulmethodemployed.
Itisimportanttonote,however,thatsomeofthemostpromising missionsinthecomingdecadeortwoarethosethatwillattemptdirectlytoimageplanetsaroundotherstars(Figures1.3and1.4).NASA isplanningaseriesofsatellites,beginningwiththeSpaceInterferometryMission(SIM)in2006andculminatingwiththeTerrestrial PlanetFinder(TPF)mission,whichshouldbeabletodetectEarthsizedplanetsaroundnearbystars.Onceastronomershavedetected suchplanets,theywillbeabletogatherlightreflectedoffthemand therebystudytheatmospheresoftheplanetsinquestion.Itispossible thatbythemiddleofthiscentury,withtherapiddevelopmentofopticalandinfraredinterferometrictechniques(seeChapter2),astronomerswillbeabletoimagethedisksoftheseplanetswithsufficient claritytodifferentiatebetweencontinentsandoceans.Manyofthe technologiesnecessaryforTPFwillbetestedoncurrentlyactiveand plannedtelescopes,suchastheKeckinterferometerandtheNextGenerationSpaceTelescope(NGST).ThelaunchforTPFistentativelyset forDecember2010.
Amerefiveyearsago,weknewofnoplanetsorbitingsunlikestars— otherthanthenineinourownsolarsystem.Thecharacterofthefirst extrasolarplanetarysystem(51Pegasi,discoveredbySwissastronomersMichelMayorandDidierQuelozoftheGenevaObservatoryin 1995)cameasagreatsurprise.Thedetectedplanet’ssizeandorbit werenotatallwhatwasexpected.ItwasaJupiter-sizedplanetina
Figure1.3. Manyofthebreathtakingimagesofthesolarsystemthathave beenreleasedinthepastdecadehavecomebackfromspacecraftsenttoprobe distantworlds.HereweseethelaunchvehiclefortheCassini-HuygensmissiontoSaturnandTitan—theTitanIVB/Centaur—atCapeCanaveral.The probewaslaunchedsuccessfullyonOctober15,1998,andwillarriveat Saturnin2004.CourtesyofNASA.
Figure1.4. ComparisonofKecknear-infraredimagesofthesurfaceofSaturn’smoonTitantakenwithconventionaltechniques(left)andwithspeckle imagingtechniques(right).Thespeckleimageclearlyshowsdetail(brighter regionsbeingmorereflective),whereastheconventionalground-basedimage showsafeaturelessdisk.Speckleimaging,likeinterferometery,canovercome somelimitationsofground-basedopticaltelescopesbycombiningalarge numberofshortexposures.TitanwillbeexploredbytheCassini-Huygens missionsthatwillarriveatSaturnin2004.CourtesyofLawrenceLivermore NationalLaboratory.
sub-Mercuryorbit!Thusthefirstextrasolarplanetarysystemdiscoveredaroundasolar-typestarwasnothingatalllikeourownsolar system.
Whiletherewassomeearlycontroversyaboutthevalidityofthe conclusionsfromthetechniquesemployedbyGeoffMarcy,PaulButler,andothers,thosecomplaintsseemtohavequieted(Gray,1997). Thevalidityoftheplanethunters’conclusionswasdecisivelydemonstratedbytherecentprediction(anddetection)ofthedimmingofthe lightofthestarHD209458asitsplanetpassedinfrontofthestar.If theorbitsofdistantplanetarysystemsareorientedinsuchawayasto be“edgeon”—thatis,welookattheequatorofthesysteminsteadof oneofthepoles—andtheplanetsaresufficientlylarge,thenwhena planetpassesinfrontofitsstar,itshouldreduceveryslightlythe amountoflightthatreachesus.Justsuchaneffectwasmeasuredin 2000byHenryetal.atpreciselythetimepredictedfromtheperiod publishedbyMarcyandButler.
Untilveryrecently,noneofthesystemsdiscovered—fromthemultipleplanetarysystemorbitingapulsartothemanysystemsorbiting
solar-typestars—havelookedfamiliar.Therecentdiscoveryofthesystemin47UrsaeMajorisisanexception.Thepaucityofanyother solar-typesystemshasbeguntoraisethequestion:Areweascommon asweoncethought?Theconventionalwisdomforafewdecades(at leastamongastronomers;biologistshavegenerallybeenmorecircumspect)hasbeenthattherearesomanypossiblesitesforlifetoarise thatthegalaxyandtheuniversemustberepletewithit.However, recentdevelopmentsintheunderstandingofthesolarsystem,inconjunctionwithourdiscoveriesaboutthenatureofotherplanetarysystems,suggesttosomescientiststhattheEarthandtheplanetarysystemthatwecallhomemightbemorerarethanwehadassumed (Figure1.5).
Intheirbook RareEarth (2000),authorsPeterWardandDonald Brownleegosofarastoproposethatfarfrombeingfullofadvanced civilizations,thegalaxymightbealonelyplace,withthecomplexlife thatwefindonEartharareexception.Inthe1960s,radioastronomer FrankDrakeproposedasimpleequationthatallowedscientiststocalculate(albeitbasedonanumberofveryuncertainvalues)thenumber
Figure1.5. SomeofthestarsseentowardthecenteroftheMilkyWayare movingatveryhighvelocities,perhapstossedfromyoungbinarysystems. Over150HighProperMotion(HPM)starsweredetectedduringobservationsmadefortheLawrenceLivermoreNationalLaboratory(LLNL)MassiveCompactHaloObject(MaCHO)collaboration,aprojectthatscanstens ofmillionsofstarstolookfor microlensing eventscausedbyforegrounddark matter.ThesetwoimagesindicatethemotionofanHPMstarinourown galaxy(indicatedineachframebyanarrow).Theobservationsweremade withthe1.3-mGreatMelbourneTelescopeatMountStromoloObservatory, Australia.CourtesyofLawrenceLivermoreNationalLaboratory.
ofcivilizationsinthegalaxy.Withoptimisticvaluesforsuchvariables astheprobabilitythatcomplexlifearisesandthelengthoftimethat civilizationsmaybeexpectedtolast,oneendsupwithagalaxyfullof civilizations.Basedonrecentfindingsaboutourgalaxyandoursolar system,WardandBrownleesuggestthattheDrakeequationiswrong. Intelligentlifeinthegalaxy?Wemightbeit.
WardandBrownlee’sargumentsrangefromwhatsubstancesare requiredinacloudofgascollapsingtoformastarthatcouldeventually formterrestrialplanetswithlivableatmospherestothevaryingtemperatureand abundance ofimportantchemicalsinthediskofour galaxy.Theconclusionthattheycometoisthatoursituationherein thesolarsystemmaynotonlybeunusualbutpossiblyunique.The placementandrelativecircularityoftheorbitsoftheplanets,thetype ofstarthatweorbit,andourplacementinthegalaxy(nottooclose tothecenterwithallofthosestars;nottoofarout,wheretherearen’t enoughheavyelements)areallcritical.Ifanyofthesefactorshadbeen different,Earthmightbehosttosimplelife(bacteria,etc.)butwould likelyhavebeenhostiletotheevolutionofcomplexmulticelledorganismsthatcanbuildradiotelescopesandlookforotherlifeforms.
DavidDarling,authoroftherecentlypublished LifeEverywhere:The MaverickScienceofAstrobiology,takesacontraryview.Basedonrecent resultsinthedisciplineofastrobiologydiscussedlaterinthischapter, hefindsevidencethatsomeoftheprecursorstolifemighthaveactually beguntoassembleintheincrediblyharshconditionsofinterstellar space.Theresolutionofthesetwodisparateviewswillhavetoawait thediscoveryoflifeinsomeenvironmentotherthantheEarth.And untilastronomersorastrobiologistsfindclearsignsoflifeelsewhere, theproposalthatwearealonewillbeviable.
WaterintheSolarSystem
Thepossiblepresenceanddetectionofthelife-sustainingwatermoleculeonsurfacesotherthantheEarthisoneofthemostintriguing recentissuesinastronomy.Asaresult,muchoftheexplorationofthe solarsysteminthe1990sconcentratedoneffortstofindevidenceof thepresenceofwaterinthesolarsystem,eithercurrentlyoratsome timeinthepast.AntoineLaurentLavoisier(1743–1794)firstdeterminedthecompositionofthispreciousliquidintheeighteenthcentury:twopartshydrogenandonepartoxygen.Wetendtothinkof waterasthesubstancethatmakestheEarthuniqueinoursolarsystem. Ourplanetisanoasisofwater-basedlifeinthecoldvacuumofspace.
Intermsofatmosphericwater,thatiscorrect.Theotherplanetshave littleornowaterintheiratmospheres.However,imagingandspectroscopyofothersolarsystemobjectsandevendistantstar-forming cloudshaveshownusrecentlythatwaterisabundantthroughoutthe solarsystemandeveninthespacebetweenthestars.Someofthe Jovianmoons,inparticularEuropa,appeartoshowthepresenceof subsurfacewater.Whereexactlyhavewedetectedthepresenceofwater otherthanhereonEarth?
Comets
Cometsaremademostlyofwaterice,withupto80percentoftheir massinwater.Whentheycomeclosetothesunintheirhighlyelliptical orbits,theygrowlongtailsofmaterialsthatare“boiled”offthesurface ofthecomet.Muchofwhatisspectrographicallydetectedinthesetails istheconstituentpartsofwater,thehydroxyl(OH )andhydrogen (H )ions.
TheMoon
Lunarseaswerelongimaginedtoexistonthesurfaceofthemoon. TheLatintermforthemoon’s“seas,”or maria (singular mare),grew outofthisancientbelief.However,high-resolutiontelescopicimages longagoshowedthatthe“seas”areinfactancientvolcanicplains. Surprisingly,theClementinemissiontothemoonin1996showed evidencethatwaterwaslocatedatthemoon’ssouthpole.Later,the LunarProspectormission(in1998)detectedevidenceforthepresence ofwateratthemoon’snorthandsouthpoles,permanentlyinshadow. However,aplannedcrashoftheLunarProspectormissionatthesouth polefailedtosendadetectableiceplumeabovethelunarsurface. Whiletheresultsofthesemissionsarestilldebated,mostastronomers agreethattheseresultsshowedthatwatercansurviveinincredibly harshenvironmentsforlongperiodsoftime,aslongasitisshielded fromdirectexposuretosolarradiation.
Mars
TherecentimagingmissionstoMars(inparticular,theMarsGlobal Surveyor)showclearfossilevidenceofflowingwater(seeprevious section),andithaslongbeenunderstoodthatthepolarcapsofMars areatleastpartiallycomposedofwaterice(Figure1.6).Unfortunately, oneofthemissionsthatwouldhaveexplainedmuchaboutthepolar region,includingitswatercontent,waslostasitarrivedattheplanet. ThesurfacepressureofMarsisfartoolowtoallowwatertoexistina
Figure1.6. ThisseriesofimagesshowsthechangingpolaricecapofMars asobservedwiththeHubbleSpaceTelescopebetweenOctober1996and March1997.Thesizeofthepolaricecapchangeswiththeseasons,much likethepolaricecapsonEarth.Theabilitytoimageplanetsoutsideoursolar systemwiththislevelofdetailismanydecadesinthefuture.STScI.Courtesy ofNASA.
liquidstatetherenow,butevidenceforsubsurfacewaterbothinthe pastaswellasrelativelyrecentlyiswidespread.
Inacontroversialhypothesismadeinthelate1980sandbasedon VikingOrbiterimages,JetPropulsionLaboratory(JPL)geologistTim Parkerproposedthatone-thirdoftheMartiansurfacemayoncehave beencoveredbyocean.Widelydiscountedatthetime,theproposal hadanothertestrecentlywhenthetopographicalmapprovidedby MOLAwaspublished.Whilethe“shoreline”ofanolder,largersea variestoomuchtohavebeenwhatParkerproposed,thesmallershorelinelocatedinsidethelargeroneisatleastnotdisprovedbythenew MOLAdata,whichshowsthatthesmallershorelinevarieslittlein elevation.Thisresultsuggeststhat,atonetime,itcouldhavebeenthe locationofacontinuous“shore.”The1989workhasbeenrevisited
withthecollaborationofLunarandPlanetaryInstitutescientistStephenClifford,whothinksthatthetheoryhasmerit.
Inthespringof2001,PaulWithers(UniversityofArizona)and GregoryNeumann(MassachusettsInstituteofTechnology)proposed thatthenorthernhemispheretopographycouldjustaseasilybeaccountedfortectonically.Whilethepresenceofsubsurfacewateron Marsiswidelyaccepted,theexplanationforthenorthernhemisphere topographyisstillupforgrabs.
Europa(MoonofJupiter)
TheGalileomissiontoJupiteranditsmoonshasprovidedstunning imagesofthesurfaceofEuropa,andits“crackedshell”appearance, implyingthepresenceofasubsurfaceliquidlayer.Gravitationalstresses aresufficienttomaintainwaterinitsliquidstateintheinteriordespite Europa’sgreatdistancefromthewarmthofthesunanditslackofan atmosphere.
Thevisualevidencewascompelling—withhigh-resolutionimages showingraftlikechunksoficethatappeartohaveatsomepoint crackedandseparatedinwaysseeninEarth-boundAntarcticice—and instrumentssensitivetomagneticfieldsappeartohaveprovidedadditionalevidence,independentofvisualobservation.Theinstruments suggestthemotionsofelectricallychargedsubstances(perhapssaltwater)movingwithin5to10milesoftheicysurfaceofthemoon. NASAhasbegunplansforadedicatedEuropaOrbiterandperhapsa surfacelandingwithinthecomingdecade.
TheInterstellarMedium
Radiotelescopeshavedetectedthepresenceofwatermoleculesin thelargecloudsofgasbetweenthestars.Watermasersarecloudsof watermoleculesthathaveabsorbedsomeenergyfromcollisionsor infraredradiationandthathavenotyetlostthisenergyasaresultof energytransitions.Thewatermaserssubsequentlyamplifybackground electromagneticradiationinexactlythewaythatlasersinEarth-based laboratoriesdo.Suchwatermasershavebeendetectedintheenvironmentsofyoungandoldstars,afactthatimpliesthepresenceoflarge amountsofwaterintheenvironmentsaroundmanystars.Thiswater icemayplayanimportantroleintheadventoflifeinnewlyformed planetarysystems.Andsomeofthiswatereventuallymaybelocked upinthefarreachesofothersystems(theirKuiperBeltsandOort Clouds),providingbillionsofyearsofcometinfall.Thenascentfield
ASTROBIOLOGY15 ofastrobiologyisbeginningtostudythepossibilitiesthatcometsmay indeedraindownthebuildingblocksoflifeontonewbornplanets.
References
Clifford,StephenM.andParker,TimothyJ.V.,“TheEvolutionoftheMartianHydrosphere:ImplicationsfortheFateofaPrimordialOceanandtheCurrent StateoftheNorthernPlains” Carus,154,1(Nov2001):40–79.
Darling,David. LifeEverywhere.NewYork:BasicBooks,2001. Dreyer,J.L.E. AHistoryofAstronomyfromThalestoKepler.NewYork:DoverPublications,1953.
Ferris,T. TheWholeShebang.NewYork:Simon&Schuster,1997. Graham,AshleyP.;Butler,BryanJ.;Kogan,Leonid;Palmer,Patrick;andStrelnitski, Vladimir.“WaterMaserEmissionfromComets.” AstronomicalJournal,119, 5(2000):2465–2471.
Gray,DavidF.“AbsenceofaPlanetarySignatureintheSpectraoftheStar51Pegasi.” Nature,385(December27,1997):795.
Henry,GregoryW.;Marcy,GeoffreyW.;Butler,R.Paul;andVogt,StevenS.“A Transiting‘51Peg-like’Planet.” AstrophysicalJournalLetters,529(2000):41. Malin,M.C.,andCarr,M.H.“GroundwaterFormationofMartianValleys.” Nature, 397(1999):589–591.
Malin,M.C.,andEdgett,K.S.“OceansorSeasintheMartianNorthernLowlands: HighResolutionImagingTestsofProposedCoastlines.” GeophysicalResearch Letters,26(1999):3049–3052.
Mayor,M.,andQueloz,D.“AJupiter-MassCompaniontoaSolar-TypeStar.” Nature,378(November23,1995):355.
Parker,Tim.“TheCaseoftheMissingMarsWater.”Science@NASA.http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast05jan_1.htm(May20,2002).
Wald,RobertM. GeneralRelativity.Chicago:UniversityofChicagoPress,1984.
Ward,PeterD.,andBrownlee,Donald. RareEarth.NewYork:CopernicusSpringerVerlag,2000.
Wilford,JohnNoble.“PlanetSystemIsDiscoveredwithOrbitsLikeEarth’s.” New YorkTimes,August16,2001.
WithersP.,andNeumann,G.“EnigmaticNorthernPlainsofMars.” Nature,410 (April5,2001):651.
Wolszczan,A.,andFrail,D.A.“APlanetarySystemaroundtheMillisecondPulsar PSR1257 12.” Nature,355(January9,1992):145–147.
ASTROBIOLOGY
Astrobiologyisaveryyoungdisciplineandonethathasgrowndramaticallyinthepastfewyears.InApril2000,thefirstastrobiology scienceconferencewasheldatAmesResearchCenter.In1999,the firstgraduateprograminastrobiologyopeneditsdoorsattheUniversityofWashington.Othermajorresearchuniversities,including Stanford,Tulane,andtheUniversityofColorado,offercoursesand
concentrationstograduatestudentsinastrobiology.NASAheldasecondastrobiologyconferenceinApril2002.NASAitselfhastakenon thetaskoflayingoutaplanforthedevelopmentofthefieldina documentcalled TheAstrobiologyRoadmap (seeChapter4forselectionsfromthisdocument).TheRoadmapbeganasaworkshopsponsoredbyNASAin1998andhasdevelopedfromthere.Theroadmap recommendsthatthefieldaddressthreebroadquestions:(1)How doeslifebeginanddevelop?(2)Doeslifeexistelsewhereintheuniverse?(3)Whatisthefutureoflifeonearth?
Thestudyofphenomenaattheinterfacebetweenastronomyand biology—consideredforatleastthelast50years—hasbeenvariously called exobiology,bioastronomy,and astrobiology.Thelattertermisgaininganincreasinglyfirmfoothold.Asexpertsinthefieldsofastronomy, biology,andgeologyhavebeguntotalkandcollaborate,therateof discoveryhasbeendizzying.Ashasbeenpointedoutinmanyofthe recentlypublishedpopularbooksonthetopic,therashofcollaborationandpublicationhasnotnecessarilyproducedagreementbut ratheranarrayofsometimescontradictory,testablehypothesesabout theoriginoflifeontheEarth,thepossiblepropagationoflifeinthe solarsystem,andtheprospectsforlifeintheuniverseatlarge.
MarsMeteorite
Inperhapsthebest-knownastrobiologystoryofthepastdecade,a NASA-StanfordresearchteamclaimedinAugust1996thataMartian meteorite(ALH84001)showedevidenceoffossilizedbacteria.The evidenceincludedthepresenceofcarbonateglobulesand,withinthe globules,ironoxidesandsulfidesoftenassociatedwithearthlybacteria. ResearchersalsodetectedPAHs(polycyclicaromatichydrocarbons) withinthesampleandevenimagedregionsofthemeteoritethatcontainstructuresbearingastrikingsimilaritytoearthlyfossilizedbacteria. ThebigdifferencehereisthatthefossilizedMartianbacteria(ifthat iswhattheyare)aremuchsmallerthananybacteriaknowntoexist ontheEarth.
Theseclaimshavebeenwidelychallengedsincetheywerefirstmade, andanumberofindependentinvestigationspointtoearthlycontaminationasanexplanation,forexample,ofthepresenceofthePAHs. Otherstudiessuggestthatthecarbonateglobulescouldhaveformed inahot,dryenvironment,nottheoceantheoriginalpaperclaimedas theorigin.Andinthespringof2001,severalnewstudieswerepublishedcontendingthatthepresenceandpurityofmagnetitein
ALH84001providessolidevidenceofbiologicalactivity.Theinvestigationofthismeteoritehaspointedoutthedifficultyof“proving” thatlifeexistedonearlyMars.Unlessthecriteriaforproofareclear andagreeduponbeforediscoveryofatestobject,thewatersbecome increasinglymuddy.Uncontestedfossilevidence(orlackthereof)of bacteriallifeonMarswilllikelyhavetoawaitroboticorhumanfossil huntingontheplanetitself.
ContainersintheInterstellarMedium?
ThefamousMiller-Ureyexperimentsinthe1950sshowedthat whenachemicalbrothofthesimplemoleculesthatwerepresenton theearlyEarthwerezappedatroomtemperatureandatmospheric densitywithlargeelectricalcurrents(simulatinglightning),morecomplexorganicmoleculeswerereadilyformed.Theseexperimentslaid thebasisforthe“primordialsoup”theoryoftheoriginoflifeonEarth. Basedonthesesimplebutinventivetests,theideathattheEarth’s surfacewaswhere“prebiological”processesbeganseemedplausible.
Intheearlypartof2001,anevenmoredramaticdiscoverywas made.ResearchersatNASAAmesResearchCenterandtheUniversity ofCaliforniaatSantaCruzfoundthat,byplacingmoleculesfound commonlyininterstellarspaceinconditionsthatreplicatethoseas harshasthoseintheinterstellarmedium(ISM),theywereabletoform structuressimilartocellwalls.If prebiotic structuresareabletoform intheinterstellarmedium—theplacesbetweenthestars—thenthe prospectsforlifeintheuniversemightbeevenmorepromisingthan astronomersandbiologistshadthought.
Theexperimenttookplaceinavacuumheldat15Kandstarted withonlywater,methanol,ammonia,andcarbonmonoxide,allmoleculesthat,formorethanadecade,havebeencommonlyobservedto existintheISM,usingmillimeter-waveradiointerferometerslikethe OwensValleyRadioObservatory(OVRO)MillimeterArrayandthe BerkeleyIllinoisMarylandAssociation(BIMA)Array.Thetemperatureofthechamberwascycledtoroomtemperatureandbackto15 Koveraperiodofamonthandahalf,whilebeingbombardedwith ultravioletradiation,thekindofradiationfoundinthenearenvironmentsofstars.Theresulting“goo”consistedofavarietyofcomplex moleculesand,perhapsmostsurprising,smallsphericalblobsresemblingcellwallsmadeoffattyacids(lipids).
Whatsomefindmostexcitingaboutthisresearchisthatnonbiologicalprocesses(chemicalprocessescommonintheenvironmentsof
youngstars)mightbeabletoformoneoftheessentialprecursorsof biologicallife,a“container”inwhichnonequilibriumconditionscan bemaintained.Ifsuchcontainerscouldsurviveanimpactwiththe Earth(andcomputersimulationssuggestthat,foracomet,surviving a“glancing”impactisindeedpossible),thenlifemighthaveabighead startonayoungplanet.
ConditionsonEarlyEarth:RipeforExtremophiles?
AtonetimetheprevalentviewwasthattheearlyEarthwasawarm, wetplaceandthatitssurfacewasripefortheadventoflifeinsundrenchedsurfacepools.TheviewoftheearlyEarthhasbeenrapidly changing,however.Modelsofplanetarysystemformationnowshow usthattheveryyoungEarthwouldhavehadmostorallofitsvolatiles (includingwater)vaporizedbytheyoung,hotsunandthatacollision earlyinitslifewithaMars-sizedprotoplanetprobablyrevaporized materialonitssurfaceandcreatedthemoon.
Evenafterthecataclysmiceventthatislikelytohaveformedthe moonoccurred,thesurfaceoftheEarthwasbombarded—probably forsomehundredsofmillionsofyears—byshrapnelfromtheearly solarsystem,makingitssurfacehostiletolife.Andyetthefossilrecord indicatesthatsimplelifegotafootholdontheEarthatveryearlytimes, withfossilevidenceofbacteriagoingbacksome3.8billionyears. WhateverearlylifethrivedontheEarth,itappearstohavebeenable toweathertheimpactsandresultingtemperaturesofaveryturbulent youngsolarsystem.
Scientistsarebeginningtocomparethisastronomicalevidenceto biologicalevidencethatalllifeonEarthmighthaveacommonancestorinwhatarecalled hyperthermophiles,simpleorganismsthatcansurviveveryhightemperatures.Thereareatleasttwowaystointerpret thiscommonancestry:Eithertheearliestlifetookholdnearthermal ventsintheEarth’searlyoceans,oronlythosebacteriathatcould weatherhightemperaturessurvivedtheEarth’syoungenvironment. Inanyevent,astrobiologistsarenowmuchmoreopentotheideathat lifemayoriginatenotatthesurfaceofaplanetbutdeepinsideitand thatlookingforsignsofsimplelife,ifitishiddendeepwithinitshost planet,mightbeverydifficult.LifeonEarthmaynothaveoriginated insun-drenchedmuddypoolsafterall—butinthedeep,hotreaches oftheEarth’searlyoceans.
SETI
SETI(SearchforExtraterrestrialIntelligence)gainedalotofvisibilityinthe1990swiththereleaseofthemovie Contact,starringJodie
FosterandbasedontheCarlSagannovelofthesamename.TheSETI effortisnotnewandisfoundedontheassumptionthatsincethe conditionsthatgiverisetolifeappeartobewidespread,andtheuniverseisveryold,theuniverseismostlikelyfilledwithintelligentlife.
Incorporatedin1984,theSETIInstitutedescribesitspurposethis way:
[T]oconductscientificresearchandeducationalprojectsrelevanttothe nature,prevalence,anddistributionoflifeintheuniverse.Thiswork includestwoprimaryresearchareas:1)SETI,and2)LifeintheUniverse.Concurrentwithitsresearchfocus,theInstitutestrivestocontributetobothformalandinformalscienceeducationrelatedtothese fieldsofinterest.
Fundedbyfederaldollarsuntil1994,theinstitutenowrelieson privatedonations.Mostrecently,PaulAllenandNathanMyhrvoldof Microsoftcommitted$12.5millioninsupportofadedicatedSETI instrument.Sinceitsinception,anduntilthistime,SETIhasdepended onshareduseofvariousarraysandtelescopes.TheAllenTelescope Array(ATA),whichisnowinitsdesignphase,willsignificantlyincreasethereachoftheSETIeffort,allowingSETIscientiststosearch alargerportionofourgalaxyforradiosignals,startingin2005.
ThegoaloftheSETIsearchistofindaclearsignalofextraterrestrial, intelligentorigin.Formanyreasons,thethoughtisthatsuchsignals wouldbetransmittedinarelativelyquietportionoftheradiospectrum,wheretheMilkyWaygalaxyistheleast“noisy.”Oneargument isthatthe21-cmlineofneutralhydrogen(themostabundantelement intheuniverse)wouldbealikelywavelengthtotransmit,notonly sinceitfallsinthisquietpartofthespectrumbutbecausetransmitting atitswavelengthwouldalsoindicateknowledgeofthefundamental natureofhydrogenintheuniverse.
TheSETIeffortisinmanywaysacomplementaryefforttothe searchforextrasolarplanetarysystems.Onesearchtakesthephilosophyofsearchingforhabitableplanets.Theotherproposestolookfor thecommunicationsotherintelligentlifeformsmightbroadcast.Both searchesaretechnicallychallengingandcatchtheimaginationofthe public.Thesearchforplanetshas(aswehaveseen)alreadybeensuccessful.TheSETIprogramhasyettodetectanintelligentsignalof extraterrestrialorigin.Inthemeantime,thesetwosearchespushthe technologicallimitsofspectroscopyandhigh-speedelectronicsinan efforttoseewhetherwehumanshaveanycompanyinspace.
References
Darling,David. LifeEverywhere:TheMaverickScienceofAstrobiology.NewYork:Basic Books,2001.
Davies,Paul. TheFifthMiracle.NewYork:Simon&Schuster,1999. Dworkin,JasonP.;Deamer,DavidW.;Sandford,ScottA.;andAllamandola,LouisJ. “Self-AssemblingAmphiphilicMolecules:SynthesisinSimulatedInterstellar/ PrecometaryIces.” PublicationsoftheNationalAcademyofSciences (2001): 98,815.
Golden,D.C.;Ming,D.W.;Schwandt,C.S.;Morris,R.V.;Yang,S.V.;andLofgren, G.E.“AnExperimentalStudyonKinetically-DrivenPrecipitationofCa-MgFeCarbonatesfromSolution:ImplicationsfortheLowTemperatureFormationofCarbonatesinMartianMeteoriteALH84001.” MeteoriticsandPlanetaryScience,35(2000):457–465.
McKay,D.S.;Gibson,E.K.,Jr.;Thomas-Keprta,K.L.;Vali,H.;Romanek,C.S.;Clemett,S.J.;Chillier,X.D.F.;Maechling,C.R.;andZare,R.N.“SearchforPast LifeonMars:PossibleRelicBiogenicActivityinMartianMeteoriteALH 84001.” Science,273(1996):924–930.
Shostak,Seth. SharingtheUniverse.Berkeley,CA:BerkeleyHillsBooks,1998. Ward,PeterD.,andBrownlee,Donald. RareEarth.NewYork:CopernicusSpringerVerlag,2000.
Zolotov,M.Y.,andShock,E.L.“AnAbioticOriginforHydrocarbonsintheAllan Hills84001MartianMeteoriteThroughCoolingofMagmaticandImpactGeneratedGases.” MeteoriticsandPlanetaryScience,35(2000):629–638.
GALAXIES
Starsarecollectedtogetherintogiganticgroupingswecallgalaxies. Intheearlypartofthetwentiethcentury,adebateragedastowhether theobjectsthathadbeenidentifiedbyWilliamHerschel(1738–1822), CharlesMessier(1730–1817),andothers,theso-calledspiralnebulae, werenearby(andhencerelativelysmall)oratgreatdistances(and enormous).Asitturnsout,mostofthespiralnebulaethathadbeen detectedatthetimewereinfactwhatwenowcall spiralgalaxies, collectionsofhundredsofbillionsofstarsintoflattenedstructureswith densitywavesthatsweeparoundtheirdisks,triggeringcyclesofstar formation.Ascellsarethebuildingblocksofourbodies,sostarsare thebuildingblocksofgalaxies.Ellipticalgalaxiesconsistmostly—if notexclusively—ofstars,whilespiralandirregulargalaxiesconsistof mixturesofstars,gas,anddust.Asitturnsout,starsdonotaccount formostofthemassofagalaxy.Viewedonsufficientlylargescales,it becomesapparentthatanothercontributor“outweighs”thestars. Currently,thismaterialiscalled darkmatter,sinceastronomersare notatallsureastowhatitmightbe.Doesdarkmatterconsistof
massiveneutrinos,browndwarfstars,planetstossedoutofprotoplanetarysystems,MaCHOs(MassiveCompactHaloObjects),or WIMPs(WeaklyInteractingMassiveParticles)?Thereisnoagreement astowhichofthecurrentlyproposedanswers(ifany)iscorrect.In thesectionsthatfollow,wesurveysomeimportantrecentdiscoveries concerningthenatureofstarsandgalaxies.
TheNatureofSolarNeutrinos
Oneofthemostintractableproblemsinastronomy,andindeeda topicincludedinChapter6ofanearlydraftofthismanuscript,was thenatureofsolarneutrinos.Astronomershaveafairlyheartytheory forthewayinwhichstarsgeneratetheirenormousenergy.Earlyideas thatthesunshonebychemicalburningorgravitationalcontractions fellshortbyafactorofthousandsormillionsintheamountoftime thattheypredictedthesunwouldshine.Onceitbecameclearfrom thegeologicalrecordthatthesunhadbeenshiningforover4billion years,itwasclearthatthesourceofenergyinthesunhadtobesomethingthathadnotyetbeenproposed.Asitturnsout, nuclearfusion isthewayinwhichthesunproducesitsprodigiousenergy.Inbrief, thetemperaturesatthecenterofthesunaresohigh,andthepressures sogreat,thathydrogennuclei(protons)arefusedtogethertomake heliumnuclei.Intheprocessofgeneratinghelium,thecoreofthesun generatesparticlescalled neutrinos thatinteractwithothermatterso weaklythattheycomestreamingoutofthesun’score,gettinghere farinadvanceofthephotonsthatcantake100,000yearstoescape thatdenseenvironment.
Thevexingproblem,formanyyears,wasthatthesereactionsledto apredicted“solarneutrinoflux,”orthenumberofneutrinosthata detectorhereontheEarthshouldcatcheverysecond.Tryasthey might,neutrinophysicistsandastronomersdidnotdetectthenumber ofneutrinosthatthetheorypredicted,typicallydetectingaboutonethirdoftheexpectednumber.Thisdisagreementcouldhavehadone ofseveralcauses:(1)themodelofnuclearfusioninthesun’scorewas incorrect,(2)thedetectorswereflawed,or(3)ourtheoryofsolar neutrinoswasincorrect.
Mostscientistswereworkingonthethirdofthesepossibilities,and itturnsoutthatdevelopmentsinthetheoryof neutrinooscillation, pairedwithadetectorthatcouldcatchallthreetypesofneutrinos solvedtheproblem.PhysicistshadforyearsproposedthatiftheneutrinoschangedcharacterwhiletheytraveledfromthesuntotheEarth,
Another random document with no related content on Scribd:
saavuttaa meidänkin myötätuntomme paljon suuremmassa määrässä kuin mitä näytelmän juoni oikeastaan sallisi.
Mutta onpa kuitenkin "Venetsian kauppiasta" näyttämöltä niinkin tulkittu, että välitönnä välähtelevä elämänilo on soinut esityksen pääsävelenä, johon juutalaisen tuskan huudot vain särähtelevinä soraääninä ovat hukkuneet. Niin on esim. Reinhardt näytelmän esittänyt. Hänen näyttämöllään olivat ilo ja riemu vallitsevina tekijöinä, ja oikeudenistuimen tuomio otettiin vastaan kaikuvin tyydytyksenhuudoin.
Ei ole aivan helppoa sanoa, kummanko periaatteen maisteri Lahdensuo oli esityksensä pohjaksi valinnut. Eikä sen toteaminen oikeastaan olekaan niin varsin välttämätöntä. Pääasiahan on, että näytelmän henkilöt saadaan eläviksi ihmisiksi, tosiksi ja todellisiksi.
Ja sen rinnalla jää jotakuinkin toisarvoiseksi seikaksi meidän yksityinen mielipiteemme ja myötätuntomme, kallistukoonpa se sitten Shylockin puolelle tahi yhtyköönpä Gratianon säälittömään ivaan, jonka hän riemuiten kohdistaa yksinäisen ja murtuneen vanhuksen kohtaloon.
Kansallisteatterin esityksessä oli useita piirteitä, jotka viittasivat Reinhardtin tulkintaan. Soivathan siinäkin paikoitellen hyvinkin voimakkaina ilon sävelet ja pyrkiväthän huvinäytelmän hilpeät poljennot toisin ottein keinuttelemaan vuoropuhelun aaltoja pitkätkin taipaleet. Myöskin moni kohta ulkonaisessa näyttämöasussa johti ajatukset Reinhardtin teatteriin. Mutta määräperäisenä periaatteena ei Reinhardtin käsitystä oltu noudatettu — tahi: ei ainakaan toteutettu. Ohjaaja oli joutunut kulkemaan kultaista keskitietä, jolla heprealaisen elämäntuskan katkerien kaikujen ankarat akordit
kuuluivat vähintään yhtä voimakkaina kuin venetsialaisten elämänriemua uhkuva ilonpito.
Tämän kultaisen keskitien mukaiseksi — jos niin saattaa sanoa — oli myöskin Shylockin luonnekuva hahmoteltu. Se ei ollut yksinkertaisesti kostonhimoinen, viekas ja viatonta verta janoava ihmissusi. Eipä edes etupäässä se koston sankarikaan, joksi aikakirjat mainitsevat Edmund Keanin ja Ludvig Dewrientin Shylockinsa muovailleen — edellinen esittäen hänet murtuneena ukkona, jälkimmäinen vielä voimissaan olevana ja taistelukelpoisena miehenä. Se lähenteli paremminkin Possartin edellämainituista käsityksistä luomaa synteesiä ja Schildkrautin jonkinlaiseen objektivisuuteen pyrkivää esitystä. Mutta siinä oli kuitenkin enemmän väriä ja intohimoa kuin Schildkrautin Shylockissa, jonka vuorosanat eivät herättäneet sääliä sorrettua lahkokuntaa kohtaan, vaan muodostuivat aivan kylmäverisen asialliseksi toteamiseksi: kärsimys on tämän heimokunnan perintöosa. Mutta eivät siinä toiselta puolen myöskään aivan vakuuttaviksi kirkastuneet ne aatteet, joita Raleigh näkee Shylockin luonteen kuvastavan: hän on mies, "jonka rakkaus omaan kansanheimoon on yhtä syvä kuin hänen kiintymyksensä elämään; joka puolustaa ihmisyysaatetta ennakkoluulojen julmuritöitä vastaan ja jonka vihassakin on pohjimmalla jonkinlaisen isänmaallisen intomielen jaloutta." Sen sijaan Kansallisteatterin Shylock oli raaka koronkiskuri, jonka itaruutta oli melkein patoloogisena ilmiönä pidettävä.
Kansallisteatterin tulkinnassa oli pääpaino pantu näytelmän ulkonaisiin puitteisiin. Menetelmä oli sama kuin taannoin "Peer Gyntissä", ja tulos muodostui myöskin samanlaiseksi: taidokkaasti sommiteltu kuvasarja, joka havainnollisti runon tekstiä. Itse draama ei jaksanut herätä elämään. Näimme henkilöitä, joitten piirteet
tunnemme, huomasimme heidän liikkuvan ympäristössä, johon tiedämme heidän kuuluvan, kuulimme heidän lausuvan sanoja, joitten merkitys — jopa toisinaan kaikukin — on meille tuttu, mutta eläviä ihmisiä emme havainneet kuin toisinaan vilahdukselta.
Varman perussävyn ja yhtenäisyyden puute kuvastui luonnollisesti myöskin yksityisten näyttelijäin esityksissä, niitä kun ei oltu viritetty varmaviivaista kokonaisuutta selkeästi ja määräperäisesti palvelemaan.
Hra Puron Shylock oli itara juutalainen koronkiskuri. Hänen kostonhimonsa herätti etupäässä rahojen menettäminen; sentähden siitä puuttui suurpiirteisyys. Kuva jäi mittasuhteiltaan aivan liian pieneksi. Enemmän alleviivaamalla rakkautta omaan sorrettuun heimoonsa ja kärsimänsä alituisen ylenkatseen kirvelevää katkeruutta, hän olisi saanut mahtipontta ja kaikua kostonhuutoihinsa. Etenkin Shylockin kuuluisassa yksinpuhelussa tuota paatosta kaipasi. Tosin siinä oli paljon enemmän väriä kuin erään edellä mainitsemani ulkomaalaisen näyttelijän monoloogissa, joka objektiivisuuspyrkimyksessään lähenteli kuivakiskoista referaattia, mutta sitä vakuuttavan välitöntä elämää, jota esim. takavuosina täällä vierailevan tanskalaisen Mantziuksen lausunta säteili, siinä ei ollut. — Hra Puron Shylockin ansiot löysimme ulkonaisesta tekotavasta. Ne olivat kieltämättä laadussaan varsin huomattavat; sekä hermostuneet sormiliikkeet että kasvojen eleet kuvastivat äärimmäistä saituutta. Mutta ne eivät korvanneet sielullisen syventymisen puutetta.
Leppymättömän Shylockin tumman, mutta syvähohtoisen ja ankaran kuvan rinnalla on Portian valoisa ilmestys oleva "kuin
Rembrandtin vieressä säteilevä Tizian." Kauneuden ja nuoruuden säteilyä oli rva Lindelöfinkin Portiassa. Myöskin herkästi soinnahtavaa lyriikkaa. Mutta yhdelle puolelle tämän hurmaavan renesanssikaunottaren sielusta ei näyttelijätär ollut löytänyt kylläksi vakuuttavia ilmaisuja: hänen henkiselle ylemmyydelleen, joka aateloi myöskin hänen seikkailunsa oikeussalissa sukkelasta kepposesta henkevän huumorin kirkastamaksi juoneksi.
Hra Korhosen Bassaniossa oli epäilemättä nuoruutta ja sydämellistä lämpöä — niinkuin tulikin olla. Mutta lausunta ei ollut pakotetusta teennäisyydestä puhdasta eikä liikehtiminen vielä vapaata. Luontevammalta tuntui hra Leppäsen Lorenzo, jonka kuutamolyriikka viime näytöksessä kirkastui varsin kuulakkaaksi. — Esityksen viehättävimpiin piirrelmiin lukisin rva Somersalmen Nerissan; siinä oli sekä herttaisuutta että parodioimisesta vapaana säilyvää hyväntuulisuutta. Samaa ei voi sanoa hra Kilven Arragonin herttuasta, jonka tulisi olla — kuten Siegfried Jacobsohn huomauttaa — "teeskentelevä hidalgo", eikä mikään keikaroiva hovinarri. — Hra
Jänneksen Marokon prinssissä oli kieltämättä aitoa primitivisyyttä, joka miekkakohtauksessa leimahti varsin voimakkaasti. — Hra
Raution Lancelot Gobbo oli vekkulimainen venetsialainen katupoika, mutta sitäkin haittasi pakotettu pingoittuneisuus, joka ilmeni sekä sanonnassa että liikkeissä ja eleissä. — Vanhana Gobbona hra
Pihlajamäki oli erittäin onnistunut, kun sitä vastoin hra Kallion Tubal jäi liian vähäpätöiseksi — osaa ei näet suinkaan ole pidettävä merkityksettömänä täytehenkilönä. Vähän värittömäksi tahtoi jäädä myöskin hra Snellmanin Gratiano, joka muuten oli sangen sulavin piirtein hahmoteltu.
Jessika on Portian jälkeen näytelmän naisluonteista vaativin, mutta myöskin mielenkiintoisin. Kauniin juutalaistytön ulkonaisen hahmon
kuvasi rva Snellman erinomaisen soreasti. Hän oli todellakin kaunis tummakulmainen Israelin tytär. Mutta tummien kulmien alla kytevä tuli — se jää tulkinnassa liekkiin leimahtamatta. Niin kalpeaksi ei Shakespeare ole tätä Saaronin liljaa runoillut.
Olen jättänyt viimeiseksi tässä luettelossani nimiosan, Venetsian kauppiaan, jonka näytteli Axel Ahlberg. Hänen Antoniossaan ei ollut nuoruuden intomieltä, ei räikeitä värejä eikä yllättäviä otteita. Mutta siinä oli tyyliä; sen takana oli traditsioneja. Ahlbergin Antoniossa oli tyyntä miehuutta ja murhemieltä, joka tuli sisältäpäin: siinä oli sielua.
2. "Hamlet."
(Ruotsalainen teatteri 11/V 1917.)
Näytäntökauden yhdennellätoista hetkellä Ruotsalainen teatteri on vielä tahtonut teroittaa mieliimme onnettoman Tanskan prinssin kuolemattomia mietelmiä. Pitkiin, pitkiin aikoihin ei "Hamletin" syvämielisiä vuorosanoja olekaan siltä näyttämöltä kuultu, joten suurrunoelman ohjelmaan liittäminen oli otollinen teko ei vain runottarille, vaan myöskin yleisölle.
Ehkäpä vielä ensi sijassa yleisölle. Sillä syvällisen elämänviisautensa rikkauksista huolimatta, lienee juuri "Hamlet" Shakespearen draamoista se, jonka osalle runsain yleisön suosio on langennut. Väitetäänhän sen siinä suhteessa kilpailevan varsin
huomattavalla menestyksellä yksin Romeon ja Julian syvähohtoisen lemmenrunouden kanssa. Mistä se sitten johtuu? Siitäkö, että tuo kuninkaanpoika on onnettomampi ja samalla parempi kuin yksikään meistä, vaiko siitä, että "hän on ihminen, ihminen ennen muita, ihminen kokonaan." Mene tiedä. Joka tapauksessa hän saavuttaa meidän jakamattoman ja vilpittömän myötätuntomme — perustukoonpa se sitten joko tuohon hänen äärettömään onnettomuuteensa ja kadehdittavaan paremmuuteensa tahi hänen syvälliseen ja suureen inhimillisyyteensä!
"Hamlet"-prinssi on erinomaisen rakastettava prinssi. Hän on kaunis, hänen kohtalonsa on kova; hän tietää kaikki, mutta ei kuitenkaan keksi, mitä hänen on tehtävä (Anatole France).
* * * * *
Saimme Ruotsalaisessa teatterissa kuulla todettavan Tanskan valtakunnassa olevan jotain mätää oikealla tanskankielellä. Minun täytyy rehellisesti tunnustaa, ettei se seikka ollut omiaan nautintoa lisäämään. Sille ei kerta kaikkiaan mitään mahda, että kielensekoitus häiritsee, kun on puhuttavana teksti, jossa jokaisella sanalla on oma merkityksellinen tehtävänsä; eikä vain sanoilla, vaan myöskin lausunnan sävyllä ja äänenpainolla. Kuinka paljon menikään hukkaan! Ja se oli vahinko sekä Shakespearen että osin myöskin Adam Poulsenin Hamletin takia.
Viimeksi käyttämäni lausetapa sisältää väitteen: Adam Poulsenin Hamlet on toisenlainen kuin Shakespearen draaman, ainakin minulle
— ja, näkemistäni näyttämötulkinnoista päättäen, monelle muullekin
— välittämä mielikuva. Siinä ei ole juuri nimeksikään synkkämielistä mietiskelijää, ei kysymysten portilla tuijottavaa epäilijää. Sen sijaan se on tarmoaan tuhlaileva, äärimmilleen impulsivinen mies, jonka
voisi joka hetki odottaa antiikkiseen tapaan aukaisevan elämänsä gordilaiset solmut.
Älkäämme kieltäkö, etteikö Shakespearen syvällistä luonnekuvaa nerokas näyttelijä voisi siitäkin näkökulmasta tarkastellen todelliseksi elävöittää. Mutta vaikkapa myöntäisimmekin rikasvivahteisen Hamlet-luonteen esittämismahdollisuuksiin tämänkin käsitystavan mahtuvan, niin on sen sijaan vaikea myöntää hra Poulsenin kovakouraisen realistisista — joskin erinomaisen taidokkaista — yksityiskohdista ja pikkupiirteistä rakentuvan mieleen syöpyvää ja mielikuvitusta virittävää taideteosta.
"Hamletin" johdosta voisin melkein toistaa sanani hra Poulsenin Jokamiehestä. Mutta kertaaminen on turhaa, pääasia sisältyy jo edellä sanottuun.
Myöskin näyttämöjärjestely oli sopusoinnussa pääosan esityksen kanssa: todellisuutta tarkoin tavoittelevat kulissit, statistien huudot, juoksut ja levottomat liikehtimiset j.n.e. Tyypillinen ohjauksen pyrkimyksille oli näytelmäkohtauksen meluisa loppu ja Hamletin petoeläin-juoksut.
Se oli kaikki erinomaisen kiitettävää, taiturillista ja tunnollista teatterityötä, mutta se ei kuvastanut Hamletin niin äärettömän korkeaksi kaartuvaa draamaa.
"Hamletin" onnistuneen näyttämölle asettamisen edellytyksinä ovat elävä ja erehtymätön tyylitaju ja luova mielikuvitus. Näitä avuja tarvitaan, vaikkei pyrittäisikään Gordon Craigin tunnelmapitoiseen vertauskuvallisuuteen. Niiden kannattamana olisi Ruotsalaisen teatterinkin "Hamlet"-näytelmä, joka nyt jäi vain erittäin kunnollisen ja tunnollisen työn asteelle, voinut kohota sen taiteen tasolle, joka
sytyttää sydämet ja virittää sielun kaikki kielet soimaan. Silloin olisi saattanut tapahtua sellainenkin ihme, että melkein täydessä katsomossa olisi ollut monen monta henkeä, jotka yhtyessään Horation "hyvän yön" toivotukseen olisivat huomanneet seisovansa saman kysymysten portin edessä, jonka lukkoja Hamlet yritti aukaista.
3. "Wilhelm Tell."
(Kansallisteatteri 24/IV 1918.)
"Wilhelm Tell" esitettiin ensimmäisen kerran maaliskuun 17 p:nä 1804
Weimarin hoviteatterissa.
Herttuallisen näyttämön päämiehenä oli silloin Goethe, joka Italian matkansa jälkeen oli ottanut huolekseen maan taidelaitosten ylimmän valvonnan ja vuodesta 1791 alkaen johti hoviteatterin toimintaa. — Goethe oli itsevaltias teatterinsa hallitsija, mutta myöskin innostunut ja ymmärtäväinen ohjaaja. Hänen päämääränään oli ihanteellisen näyttämötyylin luominen; näyttelijöiltä tuli vaatia puhdasta ja selvää lausuntaa, runotekstin kauneusarvojen vaarinottamista, plastillisen kauniita liikkeitä ja asentoja, ehdotonta alistumista yhteisesityksen ja kokonaisuuden vaatimuksiin. — Mutta huolimatta Goethen syvällisestä taidekäsityksestä ja ammattimiestenkin auliista avusta, ei Weimarin hoviteatteri aluksi jaksanut kohota paljonkaan senaikuisten
saksalaisten näyttämöjen keskitasoa korkeammalle. Syynä siihen oli se, ettei ollut käytettävänä ensiluokkaisia näyttelijäkykyjä. Schillerin uudelleen virinnyt tuotteliaisuus, joka kartutti ohjelmistoa monilla täysipainoisilla lisillä — "Wallensteinin leiri" (1798), "Piccolominit" ja "Wallensteinin kuolema" (1799), "Maria Stuart" (1800), "Messinan morsian" ja "Orleansin neitsyt" (1803) — sai kuitenkin syntymään kauniin taiteellisen nousukauden. Ja sen jälkeen kun Schiller oli siirtynyt Jenasta Weimariin — joulukuussa 1799 — avusti hän johtajaa itse näyttämöllisessäkin työssä. "Wilhelm Tellin" ensiesityksen aikoihin lieneekin Goethen teatteri jo ollut parhaimmassa kukoistuksessaan; Schillerin näytelmä sai osakseen arvonsa mukaisen tulkinnan.
* * * * *
"Wilhelm Tell" oli Schillerin viimeinen suuri teos; sen jälkeen aloitettu tragedia "Demetrius" jäi keskeneräiseksi.
Wilhelm Tell kuului vanhastaan ihailtuihin vapaudensankareihin; taruhistoria oli luonut tämän Sveitsin miehen pään ympärille sankarisadun sädekehän. Rousseau oli hänen nimensä kunnioittaen maininnut ja Göttingenin runoilijat olivat hänen ylistyksekseen lyyransa virittäneet. — Goethe oli Sveitsissä ollessaan tutustunut
Tell-tarinaan, jonka m.m. Aegidius Tschudi oli esittänyt kuudennellatoista vuosisadalla kirjoitetussa kronikassaan. Ja Goetheen, joka vast’ikään kertovassa runoelmassaan "Hermann ja Dorothea" oli laulanut vapaustaistelusta ja ihannoinut luonnonihmisiä, se oli syvällisesti tehonnut. Mutta hän ei kuitenkaan luonut aikomaansa eeposta tästä aiheesta, vaan jätti sen Schillerille, joka rakensi siitä draaman, intomieltä uhkuvan ja lennokkaan vapauden korkean veisun.
Schillerin "Wilhelm Tell" on nimittäin ensi sijassa hymni vapaudelle ja isänmaanrakkaudelle ja vasta toisessa draama. Se on melkein kuin jonkinlainen näyttämön Marseljeesi; sen paatos kajahtaa mahtavana ja sytyttävinä sinkoilevat sen kirkkaat säkeet. Satu vuorten kansasta, joka nousee sorron kahleita katkomaan, on kirkastunut kuultavien runokuvien sarjaksi. Ja kuvia koossapitävänä punaisena lankana ja tunnelmien ytimenä on sama ajatus, joka jo sisältyi "Ryövärien" vallankumoukselliseen mottoon: in tyrannos. Sama, mutta ei samanlainen!
Enemmän kuin mikään muu saman ajan teos kuvasti "Ryövärit" aikakauden vallankumouksellista kuohuntaa. Siinä oli rajua voimaa, räikeitä sanamaalailuja, kiihkeän tuskallista vapauden kaipuuta; siinä oli uhmaa ja uhittelevia hansikkaanheittoja, taistelunhalua ja sotahuutoja. Mutta lopulta sen sankarin — "harhaan eksyneen suuren sielun" — kuitenkin täytyi jättäytyä saman yhteiskunnan kostavan oikeuden valtaan, jonka huonous pakotti hänet rikosten polulle. Muistamme Karl Moorin repliikin: "Voi minua narria, joka luulin kauhuntöilläni voivani tehdä maailman kauniimmaksi ja laittomuudella pitää lait pystyssä!" Wilhelm Tell ei sorru. Hänet vie voittoon hänen asiansa ehdoton oikeus: hän pyrkii pitämään lait pystyssä poistamalla mielivallan. Ja hän onnistuu, sillä hänen takanaan on koko hänen kansansa. Oikeastaan ei Wilhelm Tell olekaan Schillerin runoelman sankarina; siinä on Sveitsin kansa, näytelmässä jaettuna edustaviin tyypillisiin yksilöihin. Draaman polttopisteessä on kuoro — ei tosin antiikin! — liikkuva, jäsennelty joukko. Ja juuri se seikka on omiaan alleviivaamaan "Wilhelm Tellin" mahtavaa paatosta, tekemään siitä valtaavan vapauden ja isänmaanrakkauden hymnin.
