Neljä vuosikymmentä aurinkohavaintoja

25.1.2021
Yöllä otettu kuva kuvusta tähtitaivasta vasten. Kuvun sisällä on 14-metrinen iso radioteleskooppi, jolla saadaan tehtyä ”karttoja” Auringon pinnan kirkkaudenvaihteluista ja aktiivisuudesta.

Metsähovin radio-observatorio ja CSC palkittiin vuoden 2020 Avoimuuden edistäjä -palkinnolla jatkuvasti kasvavan aineiston saattamisesta avoimesti saataville.
 

Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatorio on tähtitieteellinen havaintolaitos, jossa tutkitaan kaukaisen avaruuden kohteita: Aurinkoa, kvasaareita ja aktiivisia galakseja. Tutkimusta tehdään myös tutkimuslaiteverkostoilla, joissa ympäri maailman radioteleskooppeja kytketään yhteen niin, että niistä muodostuu yksi valtava virtuaalinen radioteleskooppi. Tällaisella tekniikalla saatiin ensimmäinen kuva mustasta aukosta vuonna 2019.

Metsähovissa on tehty aurinkohavaintoja vuodesta 1978. Pitkäaikainen mittaaminen on tärkeää, koska Auringolla yksi aktiivisuussykli tai “sydämenlyönti” kestää yksitoista vuotta. Muutaman vuoden pituinen tutkimusprojekti ei siis pääse seuraamaan kuin pientä osaa yhdestä jaksosta – ellei käytössä ole kymmenien vuosien havaintoja, kuten Metsähovin aurinkodata.

Vuonna 2020 Metsähovi julkaisi yhteistyössä CSC – Tieteen tietotekniikan keskuksen kanssa kansainvälisestikin mittavan auringosta kerätyn datan kaikille avoimeksi Fairdata-palvelun avulla. Johtaja Joni Tammi ja laboratorioinsinööri Ari Mujunen Metsähovista sekä Fairdata-palveluissa tuoteomistajana toimiva Joonas Nikkanen kertovat, että projekti on erikoislaatuinen myös siksi, että dataa tulee koko ajan lisää saman pysyvän tunnisteen alle.

Taidetta, tiedettä, tutkimusta

Metsähovin alkuaikoina vuodessa kerättiin joitakin kymmeniä megatavuja aurinkohavaintoja, eli kaikki olisi mahtunut disketille. Muutaman vuoden päästä olisi tarvittu diskettilaatikko, ja vielä 1990-luvulla DVD-levy olisi riittänyt. Vuonna 2019 dataa kerättiin jo 130 gigatavua, eli vajaa 30 DVD-levyä, ja kaiken kaikkiaan Metsähovilla on muutaman teratavun – tuhannen gigatavun – verran aurinkohavaintoja.

“Tällaisen datamäärän saattaminen muiden käytettäväksi vaati pohdintaa, mutta se kannattaa ehdottomasti tehdä”, Joni Tammi ja Ari Mujunen toteavat. Oman talon tutkijat ovat kehittäneet laitteistoa ja menetelmiä, he ovat käyttäneet dataa pitkään – mutta he käyttävät sitä tietyllä, oman tutkimusalan sanelemalla tavalla. “Haluamme, että datalle löytyisi käyttö- ja hyödyntämistapoja, joita emme itse välttämättä keksisi ja joista emme itse hyödy. Haluamme, että data olisi mahdollisimman arvokasta mahdollisimman monelle.”

Metsähovin aurinkohavaintoja onkin käytetty uusilla tavoilla sekä tieteessä että taiteessa. Esimerkiksi Myllypuron terveysasemalla Helsingissä on Terike Haapojan maalaama Spectrum, suurikokoinen teos, joka esittää auringonpurkausta sellaisena kuin se näkyy Metsähovin Callisto-radiospektrometrin avulla.

Joni Tammi kertoo myös Ilja Pipasta, joka siviilipalveluksen yhteydessä sai tehtäväkseen työstää dataa, josta näkyi vain auringon kirkkaus. Datan perusteella kartoitettiin kaari, jolla aurinko näyttää liikkuvan taivaalla, ja kuvassa näkyy myös satelliitteja, maapallon liike auringon ympäri ja puita – eivätkä metsähovilaiset olleet aikaisemmin nähneet puita radioteleskoopilla. Kuvalla on myös tähtitieteellinen merkitys, koska siinä näkyy isoja Auringon aktiivisuusalueita ja radiopurkauksia tiettyinä päivinä.

“Tämä on dataa, joka meillä on ollut pitkän aikaa, mutta kenellekään ei ollut tullut mieleen käyttää sitä tuohon tyyliin. Kun data annetaan muiden käyttöön, he löytävät sille uusia käyttötapoja”, Tammi sanoo.

Valkoisella pohjalla paksu sininen käyrä, josta erottuu ohuempia, epätasaisia oransseja käyriä. Sisältö selitetty kuvatekstissä.
Auringon kirkkausdata yhdistettynä sen paikkaan taivaalla piirtää ”maiseman” puolen vuoden ajalta. Alareunan tummat alueet ovat mäntyjä. (Kuva: Ilja Pippa & Joni Tammi / Metsähovin radio-observatorio)

Poikamiesboksi vieraskuntoon

Ennen kuin Metsähovin aurinkodata oli avattavissa, edessä oli projektin suurin haaste: 40 vuoden data, eri muodoissa ja eri säilytyspaikossa, vailla dokumentointia. Osa datasta oli ehtinyt hävitä vuosikymmenien saatossa. Joni Tammi kertoo, että sitä etsittiin Turun yliopiston kollegojen arkistoista, edesmenneiden tutkijoiden jäämistöstä, ikivanhoilta datanauhoilta ja disketeiltä, ja suuri osa vanhemmista aurinkokartoista löytyi lopulta vain paperisessa muodossa, joka sitten digitalisoitiin

Tammi vertaa kertynyttä dataa poikamiesboksiin. “Siellä on kaikki tarvittava ja pääkäyttäjä tietää mistä tavarat löytyvät kun niitä tarvitsee, mutta sinne ei kehtaa tuoda vieraita. Meidän piti siis järjestää 40 vuoden data ja katsoa, että kaikki varmasti on kunnossa.” 

Dokumentaation kirjoittamisesta muodostui loppujen lopuksi voitto, vaikka työpanos oli huomattava. Prosessin myötä pohdittiin myös organisaation sisäisiä datan käytön menettelytapoja, ja projekti antoi tutkijoille syyn lähestyä datanhallintaa järjestelmällisemmin ja kokonaisvaltaisemmin.

CSC:n Joonas Nikkanen toteaakin, että ennakointi on valttia. Jatkokäyttö helpottuu, jos etukäteen pohditaan nimeämistä, muotoilua, rakennetta ja lisenssejä sekä täytetään mahdollinen aineistonhallintasuunnitelma. “Perusasioista kun lähtee, niin luultavasti tulee hyvä.”

Datan luonne sanelee ehdot

Koska dataa syntyy koko ajan lisää, haasteeksi muodostui myös sopivan palvelun löytäminen. Metsähovilaiset eivät halunneet pilkkoa kokonaisuutta pienempiin datasetteihin, eikä itse pilkkominenkaan olisi ollut helppoa: Avataanko data vuosi kerrallaan omana datasettinään, vai julkaistaanko ensimmäiset 40 vuotta yhtenä kokonaisuutena – ja miten sitten jatketaan, odotetaanko taas 40 vuotta?

“Paloittelemalla olisimme antaneet tekniikan sanella, miten data avataan ja miten sitä tulee käyttää”, Joni Tammi toteaa. “Halusimme, että datan luonne sanelee ehdot ja tekniikka mukautuu, eikä päinvastoin.”

Ratkaisu löytyi yhteistyössä CSC:n kanssa. Palveluperheessä on rajapintoja, joilla voi tuoda dataa ja kuvailutietoja, sekä palvelu, joissa näille muodostetaan laskeutumissivu. Kokonaisuus on yksi harvoja maailmassa, joka sallii datasetin kasvun pysyvällä tunnisteella. CSC rakensi ohjelmointirajapinnan, jonka avulla metsähovilaiset saivat kuukausirytmin pyörimään automaattisesti. Mittausprosessiin kuuluu nyt säännöllinen datan kokoaminen ja lataaminen Fairdata-palveluihin.

“Automatisoinnin lisäksi viitattavuus ja pitkäaikaissäilytys oli meille iso houkutin”, Metsähovin Ari Mujunen lisää. “Vaikka Metsähovissa sattuisi jokin katastrofi, data on suurella todennäköisyydellä saatavissa CSC:llä.”

Kaksi aurinkokarttaa. Vasemmalla vanha kartta, jossa ääriviivat on painettu sinisellä musteella. Oikealla uusi kartta, jossa on oranssi ympyrä mustalla pohjalla.
Vasemmalla vanha aurinkokartta, oikealla kartta vuodelta 2017.

"Kaikki hyödymme siitä, että dataa on enemmän saatavilla."

Metsähovin radio-observatorio pääsi vuodenvaihteessa Suomen Akatemian kansalliselle infrastruktuuritiekartalle Sodankylän geofysiikan observatorion, Paikkatietokeskuksen ja Ilmatieteen laitoksen kanssa. Suomen avaruutta havaitsevien tutkimuslaitosten verkostossa halutaan kehittää palvelu, jossa data ja datankeruu yhdistetään niin, että käyttäjällä on pääsy usean organisaation keräämiin datakokonaisuuksiin. Tavoite on yhdessä tuotettu reaaliaikainen data, josta on hyötyä esimerkiksi tietoliikenteessä, paikannuksessa ja merenkulussa.

Aurinkodataprojektin myötä metsähovilaiset huomasivat, että datan avaaminen on helpompaa kuin alun perin ajateltiin. Joni Tammi suositteleekin oman datan katsomista avaamista ajatellen: “Tutkimusjohdollisesti tämä on mielestäni ‘no-brainer’. On hienoa, että tutkimusrahoituksessa vaaditaan enemmän avaamista ja että on tarjolla CSC:n tyyppisiä toimijoita. Mutta toivoisin, että dataa avattaisiin muutenkin kuin pakon edessä; että sitä haluttaisiin avata.”

Joonas Nikkanen puolestaan toivoo, että aineistot nähtäisiin merkityksellisinä tutkimuksen tuotoksina, yhtä tärkeinä kuin tutkimusjulkaisut. “Olisi hienoa, jos oletus olisi, että kun teemme tutkimusta ja tuotamme dataa, se myös julkaistaan avoimeksi.”

Lue lisää:

Teksti: Hanna Lahdenperä (Avoimen tieteen koordinaatio)
Kuvat: M. Tornikoski / Metsähovin radio-observatorio. Kuvat eivät kuulu CC-BY lisenssin piiriin.