Kavicstudós

Fotó: Sárosi Zoltán

2015 őszén a NASA egyik vezető kutatójával, Douglas Jerolmackkel a rangos Nature Communications szaklapban adta hírül: marsi kavicsokról készült felvételekből kiindulva igazolták, hogy valaha víz folyt a vörös bolygón.

Földi kavicsokat vizsgálva a Marsi viszonyokat is jobban megérthetjük – Önöknek jutott ez először eszükbe? Talán Douglas Jerolmacknek, a Pennsylvaniai Egyetem geofizikusának, talán nekem; már nem emlékszem. Mindig nagy vágyam volt, hogy beszállhassak valamilyen űrkutatási probléma megoldásába. Sokat beszélgettem erről Douglasszel, aki akkoriban aNASA munkatársa volt, és arra jutottunk, hogy a marsi kövek vizsgálata ilyen kapcsolódási pont lehet. John P. Grotzinger, a Curiosity marsjáró programjának tudományos vezetője később hallotta Douglas egyik előadását, és érdeklődni kezdett a munkánk iránt. Így élesben is kipróbálhattuk modellünket.

Hogyan indult az együttműködés a NASA kutatóival?
Mi a formából következtetünk bizonyos információkra, például a kavics formájából arra, hogy mekkora volt eredetileg. Módszerünk megragadta Grotzinger fantáziáját. Kaptunk tőle fotókat, amelyeket a Curiosity rögzített a Mars felszínén, ő pedig számokat várt tőlünk. Fél évig kotlottunk a rossz minőségű képeken, aztán e-mailben küldtünk egy számot: 30 mérföld – a marsi képek helyszínétől ilyen távolságra kalkuláltuk ki az egykori marsi folyót. Álltunk a gép mellett idegesen; az űrkutatásban ezen a szinten nincs második próbálkozás. Grotzinger gyorsan válaszolt: ugyanazt számoltuk ki, mint ők, úgyhogy belevághatunk a közös munkába. Kérte, írjuk le, hogyan csináltuk, és végigment az egészen – az ismeretlen magyar mérnökökkel ő is nagy kockázatot vállalt.

Tehát valóban voltak folyók a Marson. de Miért csak most lehet ezt teljes bizonyossággal kijelenteni?
A folyók jelenlétére addig többé-kevésbé hasonló morfológiai meggondolások alapján következtettek a kutatók, de tudták jól, hogy mindez lényegében találgatás. A mi munkánk azért volt izgalmas, mert teljesen más irányból közelített a kérdéshez. Jószerével mikroszkopikus adatokból, a kavicsok alakjából vontunk le következtetéseket. Márpedig ha két, egymástól teljesen független vizsgálat ugyanazt mondja, kicsi a tévedés esélye. Volt egyfelől a geomorfológiai elemzés, másfelől a mi matematikai alapú meggondolásunk, és a kettő megerősítette egymást.

A kavicsokat egyensúlyi helyzeteik száma szerint osztályozták Domokosék. Így jutottak el a Gömböc felfedezéséig.

A rossz minőségű képek mellett gond volt az is, hogy a marsi kavicsokat nem tudták kézbe fogni, forgatni.
A kis felbontású, három-négyszáz pixeles fotók önmagukban nem is voltak elégségesek a modellezéshez. Addigi sokéves munkánk eredményeire is támaszkodtunk: adatok tízezreit elemeztük éveken át, és azokból szűrtünk le következtetéseket, egyenleteket. Ebben óriási része volt Szabó Tímeának, legutóbbi publikációnk első szerzőjének. Ő többhetes, megerőltető geofizikai expedíciókon vett részt, rettentő barátságtalan környezetben vizsgálta a kavicsokat. Földi körülmények között egy folyami kavicsról rendszerint meg lehet mondani, honnan jött; csizmát kell húzni, és föl kell menni a folyó forrásvidékéhez.

Az évek során rájöttünk: ha nem is tudjuk, mekkora egy adott kavics, a formájából akkor is jó eséllyel megmondhatjuk, honnan származik. Itt, a Földön kicsit fölöslegesnek, hasznavehetetlennek tűnt ez a felismerés, de aztán szöget ütött a fejemben a gondolat: adódhat olyan helyzet, amikor nem tudunk csizmát húzni, és fölmenni a forráshoz. A marsi kavicsok kutatásában ezért bizonyult olyan jól használhatónak a tudásunk. Probléma volt, hogy csak képekből, kétdimenziós adatokból indulhattunk ki, saját vizsgálataink viszont nagyrészt egyensúlyi helyzetekre vonatkoztak – ezeket fotó alapján nem lehet azonosítani. Viszont a korábbi kutatásainkból leszűrt egyenleteket már nemcsak egyensúlyi helyzetekre, hanem olyan paraméterekre is vonatkoztathattuk, amelyek vetületben, tehát fotón is elemezhetők. Ebből azonban adódott egy másik probléma: hiába óriási felbontásúak a Curiosity tájképei, egy-egy kavics jó, ha hetvenszer nyolcvan pixel méretű rajtuk. Csak úgy végezhettünk hiteles elemzéseket, hogy összes korábbi adatunkat, számításunkat levittük a marsi kavicsfotók szintjére, azaz rossz felbontással is levezettük az egyenleteinket. Hónapokig nem tudhattuk, lesz-e mindebből értékelhető, statisztikailag megbízható eredmény. Végül is sikerült. Érdekességképpen: annyira le kellett butítani az adatainkat, hogy végül csak néhány kilobájtot tett ki az egész.

Említette az egyensúlyi helyzeteket. végeredményben a Gömböc adta az ötletet a kavicsok vizsgálatához?
Igen, pontosabban a világ egyik legnagyobb matematikusa, az orosz Vlagyimir Igorjevics Arnold. Az ő sejtése volt, hogy létezik mindössze egy stabil és egy instabil egyensúlyi ponttal rendelkező homogén test – vagyis létezik a Gömböc. Ő bátorított, hogy próbáljam meg jellemezni ezt a matematikai testet, ezt az „egynemű keljfeljancsi”-t, és ezt 2007 elején meg is tettük Várkonyi Péter kollégámmal. Még abban az évben részt vettünk az Arnold hetvenedik születésnapja alkalmából rendezett konferencián Moszkvában. Nagy érdeklődést keltett a témánk, előadásomra maga Arnold is bejött. Pár nap múlva, amikor a liftben találkoztunk, felhívta a figyelmemet arra, hogy a legérdekesebb dologról nem beszéltem. A Gömböc történetében van egy nagyon izgalmas pont: az, hogy egyensúlyi helyzeteik alapján gyűjtöttünk és katalogizáltunk kavicsokat. Lehet, hogy a természeti alakfejlődési folyamatnak voltaképpen a Gömböc a végcélja, és ezzel a fizikai sejtéssel érdemes lenne foglalkozni; csak hát ehhez már nagyon komoly matematika kell, fejtegette Arnold. Mint kiderült, igaza volt mindenben. Én ma már abban látom a Gömböc valódi jelentőségét, hogy jó irányból terelte a figyelmünket az élettelen természeti dolgok fejlődési folyamataira.

Építészmérnöki diplomával az építészettől viszonylag távoli problémákat kutat – miért?
Az építőművészeket is érdekli a formák világa. Mi azt kutatjuk, hogy a formáról miként lehet beszélni a matematika nyelvén. Ez nagyon izgalmas kérdés: tulajdonképpen katalógust igyekszünk összeállítani a létező formákról, és arról, hogy ezek miként változhatnak.

Tud még úgy kirándulni, hogy közben nem dolgozik, nem figyeli állandóan a kavicsok formáját?
Ennek csak az a feltétele, hogy ne legyen kavicsos az út… Hát igen, rabul ejtett a téma, de egyáltalán nem bánom, hogy így alakult.