Rosetta-luotain selvitti komeetan vesikierron

Komeetan vesikierto

Viime vuoden elokuusta saakka Churyumovin-Gerasimenkon komeettaa lähietäisyydeltä tutkinut Rosetta-luotain on nyt selvittänyt, mitä komeetan pinnalla ja pinnan alla tapahtuu eri vuorokaudenaikoina.

Komeetta oli lähimpänä Aurinkoa vähän yli kuukausi sitten, 13. elokuuta, ja nyt se on taas etääntymässä siitä. Ydin on kuitenkin edelleen aktiivinen. Rosetta suuntasi VIRTIS-spektrometrin (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) komeetan "kaulalla" olevalle Hapi-alueelle. Sen kohdalla jäätä katoaa ja ilmestyy ytimen 12 tunnin mittaisen pyörähdyksen tahdissa.   

"Löysimme mekanismin, joka tuottaa komeetan pinnalle uutta jäätä joka pyörähdyksellä. Se pitää komeetan 'elossa'", toteaa tutkimusta johtanut Maria Cristina De Sanctis.

VIRTIS-spektrometrillä tehtiin havaintoja neliökilometrin laajuisesta alueesta 12.-14. syyskuuta. Komeetta oli silloin noin 500 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta.

"Näimme tutkimuksen kohteena olleen alueen spektrissä selviä merkkejä vesijäästä, mutta ainoastaan silloin, kun osa siitä oli varjossa", De Sanctis kertoo. "Kun Aurinko paistoi samoille seuduille, jää oli kadonnut. Se osoitti, että vesijään esiintymisessä on jaksollinen vaihtelu, joka seuraa komeetan pyörimisliikettä."

Havaintojen perusteella pinnalla ja muutaman senttimetrin syvyydessä oleva vesijää sublimoituu eli muuttuu auringonpaisteessa vesihöyryksi, joka karkaa komeetasta. Kun alue joutuu ytimen pyöriessä pimentoon, pinta jäähtyy jälleen nopeasti.

Pinnan alla lämpötila pysyy kuitenkin riittävän korkeana, jotta jään sublimoituminen jatkuu. Vesihöyry kulkeutuu komeetan huokoisessa aineessa pinnalle, missä se härmistyy eli muuttuu taas jääksi. Näin pinnalle muodostuu yön aikana uusi kerros jäätä. Auringon noustessa kierros alkaa jälleen alusta.

"Teoreettisten mallien ja muista komeetoista tehtyjen havaintojen perusteella oletimme tällaisen vesikierron olevan kenties käynnissä, mutta kiitos Rosettan saimme Churyumovin–Gerasimenkon komeetasta sille todisteet", iloitsee Fabrizio Capaccioni, VIRTIS-spektrometrin päätutkija.

Tehtyjen mittausten perusteella oli mahdollista arvioida vesijään runsaus suhteessa muihin komeetan ytimessä esiintyviin aineisiin. Tutkitulla alueella vesijää muodostaa muutaman sentin paksuisesta pintakerroksesta 10–15 %.

Samalla selvisi, kuinka paljon tältä pieneltä alueelta vapautui vesihöyryä verrattuna koko komeetan "tuotantoon": noin kolme prosenttia. Vertailutiedot perustuvat mittauksiin, jotka on tehty Rosettan MIRO-mikroaaltoilmaisimella (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

"Rosetta pystyy seuraamaan komeetassa tapahtuvia muutoksia sekä lyhyillä että pitkillä aikaväleillä, joten odotamme innolla pääsevämme yhdistämään kaiken saamamme tiedon ja ymmärtämään paremmin tämän ja muidenkin komeettojen kehitystä", arvioi Rosettan päätutkija Matt Taylor.

Tuloksista kerrottiin ESAn uutissivuilla ja niitä esitellään myös Euroopan planeettatutkimuskokouksessa Nantesissa ensi viikolla. Tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015) // ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

 

 

Rosetta lähtee tutkimaan komeetan pyrstöä

Rosetta ja komeetta kuvakoosteena

Ensi keskiviikkona 23. syyskuuta komeetta Churyumov-Gerasimenkoa tutkiva Rosetta-luotain ottaa etäisyyttä kohteeseensa: se etääntyy komeettaytimestä noin 1500 kilometrin päähän ulottuvalle radalle, jolla se pystyy tutkimaan hyvin komeetan pyrstöä ja lähiavaruutta.

Komeetta oli elokuussa ratansa Aurinkoa lähimmässä kohdassa, perihelissä, ja se oli silloin aktiivisimmillaan. Tämä aktiivisuus jatkuu edelleen ja juuri nyt kannattaa tutkia tarkemmin sitä, kuinka siitä irtoaa kaasua ja hiukkasia – millainen on komeetan pyrstö.

Rosetta on tutkinut komeettaa viime vuoden elokuusta alkaen läheltä (Philae-laskeutuja jopa sen pinnalta) ja tänäkin aikana  se on tutkinut eri asioita. Luotain on kartoittanut pintaa, mitannut siitä irtoavaa ainetta sekä sondannut sen sisäistä rakennetta, ja kun tutkimuksia on tehty jo yli vuoden ajan, ovat tutkijaryhmät päässeet jo havaitsemaan muutoksia komeetassa ja sen toiminnassa.

Nyt kuitenkin komeettaa halutaan katsoa kauempaa. Lähes kaikki luotaimen tutkimuslaitteet jatkavat toimintaansa myös kauempana oltaessa, mutta tällä kertaa magneettikenttää sekä hiukkasia mittaavat instrumentit ovat etusijalla. 

Kun Rosetta lähestyi Churyä, se teki paljon mittauksia, mutta silloin komeetta oli vielä rauhallinen. Nyt se on kuitenkin aktiivisimmillaan: tätä ennen ei aktiivisen komeetan ympäriltä ole saatu tietoja kuin muutaman komeetan ohilennon aikana. Lisäksi nopean läpileikkauksen sijaan Rosetta viipyy nyt usean viikon ajan tutkailemassa komeetan lähiavaruutta eri puolilla ja eri etäisyyksillä.

On erinomaisen jännittävää saada tietoa komeetan ympärillä olevasta kaasun ja pölyn alueesta, niin sanotusta komasta, sekä siitä irtoavasta pyrstöstä. Erityisen kiinnostavaa on koettaa löytää komeetan luona oleva iskuaalto, eli vyöhyke, missä aurinkotuuli, eli planeettainvälisessä avaruudessa vapaasti etenevä, Auringosta peräisin olevien varattujen hiukkasten vuo, törmää komeetan magneettikenttään.

Aalto-yliopiston avaruusplasmaa tutkiva ryhmä osallistuu Rosetta-lennon näihin tutkimuksiin ja heillekin edessä on eräs jännittävimmistä lennon vaiheista.

Kuva: Simulaatio näyttää millaiselta magneettikenttä Churyn ympärillä näyttää. Taustalla olevat viivat ovat planeettainvälistä magneettikenttää ja sokkivyöhykkeen jälkeen olevat haituvat ovat komeettaan ympäröivän magneettikentän kerääntymäalueita. Komeetan ytimen ympärillä olevan koman alueella on magneettinen tasku, missä aine pysyy varsin hyvin “vankina”.

Parin viikon mittainen retki

Se, että komeettaydin on pieni ja sillä on hyvin heikko vetovoima, tekee navigoinnista varsin hankalaa. Rosetta ei ole siksi kiertoradalla komeetan ympärillä samaan tapaan kuin luotaimen voi asettaa kiertämään planeettaa, vaan sen lentäminen vaatii lähes jatkuvaa, aktiivista radan säätöä.

Lähteminen kauemmaksi on samaan tapaan varsin monimutkainen sarja ratamuutoksia, eikä vain kiertoradan nostamista korkeammaksi, kuten planeettojen ympärillä voi tehdä. Kaikki alkaa 23.9. klo 4:30 aamulla Suomen aikaa, kun Rosettan ohjausrakettimoottorit tekevät ensimmäisen polttonsa. Niillä luotain sysätään etääntyvään liikkeeseen komeetasta.

Näillä näkymin 30. syyskuuta kauemmillaan 1500 kilometrin päässä komeetan ytimestä, jolloin se pystyy mittaamaan hyvin sokkivyöhykettä molemmin puolin.

Vyöhykkeen tarkkaan etäisyyttä ei osata sanoa, koska se riipuu aurinkotuulen voimakkuudesta ja nopeudesta, siitä kuinka paljon komeetta syöksee kaasua sekä planeettainvälisen magneettikentän voimakkuudesta. Arvioiden mukaan etäisyys on kuitenkin noin 1500 kilometriä.

Juuri nyt perihelin aikaan vyöhyke on kaikkein lähimmillään komeettaa ja voimakkaimmillaan, joten tätä retkeä kauemmaksi komeettaytimestä on suunniteltu jo pitkän aikaa. Sen ajankohdaksi valittiin juuri tämä puolisentoista kuukautta perihelin jälkeen siksi, että tärkeimmät havainnot komeetan itsensä toiminnasta ja aktiivisuudesta perihelin aikaan on nyt tehty, mutta sokkivyöhyke on silti nyt edelleen erittäin kiinnostava.

Havainnot tehtyään se sytyttää rakettinsa uudelleen ja aloittaa jälleen lähestyä hitaasti Churyä. Suunnitelman mukaan se saapuu noin 500  kilometrin etäisyydellä olevalle radalle 7. lokakuuta.

Se, kuinka siitä lähestymistä jatketaan, riippuu komeetan aktiivisuudesta. Joka tapauksessa tästä eteenpäin Churyn aktiivisuus on laskemaan päin ja tutkijoiden haaveena olisi päästä lähemmäksi komeetan ydintä mahdollisimman paljon – ei vain parempien mittaustulosten vuoksi, vaan myös siinä toivossa, että yhteys Philae-laskeutujaan saataisiin uudelleen aikaan. Viimeinen yhteys laskeutujaan oli 24. kesäkuuta ja se kesti jopa 17 minuuttia ja 11 sekuntia. 

Teoriassa olosuhteen komeetan pinnalla ovat otolliset Philaen toiminnalle aina tämän vuoden loppuun saakka, joten jos se on kunnossa ja toiminnassa, voi yhteys siihen muodostua uudelleen kunhan Rosetta tulee vain lähemmäksi komeettaa.

Muutoksia pinnalla

Kuva yllä: Rosetta on havainnut lukuisia muutoksia komeetan pinnalla kesän aikana. Yllä näistä eräs.

Huima purkaus Rosettan komeetassa

Chury 22. elokuuta 2015

Komeetta Churyumov-Gerasimenkossa tapahtui viime viikonloppuna huima purkaus, josta komeettaa tutkivan Rosetta-luotaimen ottaman kuvan Euroopan avaruusjärjestö julkaisi tänään.

Rosetta oli kuvan ottamisen aikaan 336 kilometrin päässä komeetan ytimestä, sillä nyt aktiivisuuden ollessa kaikkein voimakkaimmillaan on sitä turvallisinta seurata aiempaa suuremman etäisyyden päästä.

22. elokuuta tapahtunut purkaus osoitti hyvin tämän varovaisen periaatteen tärkeäksi, sillä komeettaytimessä tapahtunut purkaus sinkosi kaasua ja pölyä kauas avaruuteen. Churystä, kuten komeettaa tuttavallisesti kutsutaan, irtoaa nyt koko ajan ainetta, joka muodostaa sille pyrstön. Itse komeetta on kuitenkin sen verran kaukana, että sitä eikä sen pyrstöä voida nähdä maapallolta paljain silmin; Rosettakaan ei näe pyrstöä kunnolla, koska se on sen verran lähellä komeettaa.

Purkaus näytti kuvien mukaan tulleen jo aiemmin aktiivisesti osoittautuneesta paikasta kaksiosaisen komeetan pinnalla sen suuremmasta osasta. Purkauspaikka on Imhotepiksi ja Khepryksi nimettyjen alueiden välissä. Itse purkaus oli sen verran voimakas, että komeettaa jatkuvasti tarkkaileva navigaatiokamera (jonka ottama otsikkokuva on) saturoitui hetkellisesti, eli purkauskohta näyttää sen kuvissa voimakkaan ylivalottuneelta.

Chury oli radallaan Aurinkoa lähimmässä osassa elokuun 13. päivänä ja siksi se on parhaillaan hyvin aktiivisessa vaiheessa. Onkin todennäköistä, että vastaavia purkauksia tapahtuu lähiviikkojen aikana enemmänkin.

Tutkijoiden kannalta juuri tällaiset purkaukset ovat erittäin kiinnostavia, sillä ne kertovat paljon paitsi komeettojen – etenkin tämän jo nyt hyvin jännittäväksi osoittautuneen Churyn – koostumuksesta, niin myös siitä dynamiikasta, mikä saa Auringon lämmityksen voimasta pinnalta räjähdysmäisen purkauksen aikaiseksi.

Usein juuri tällaiset tapaukset ovat olleet syynä siihen, että ennusteet komeettojen kirkkauden kehittymisestä ovat menneet pieleen. Toisinaan erittäin kirkkaaksi näyksi taivalla ennustettu komeetta onkin "lässähtänyt", kun suuri purkaus on kenties rikkonut sen tai sen aktiivisuus onkin lisääntymisen sijaan yllättäen hiipunut. Toisinaan puolestaan komeetta on yllättäen kirkastunut voimakkaasti ja on muuttunut pikavauhtia jopa paljain silmin näkyväksi. 

Purkausten parempi ymmärtäminen auttaisi siis paitsi selittämään komeettoja ja laajasti koko aurinkokunnan historiaa, niin myös tekemään parempia ennusteita komeettojen näkymisestä.

Rosettan ottamia kuvia kannattaa seurata vaikkapa jokainen päivä ESAn Rosetta-galleriassa, sillä tämä lento on ehdottomasti jännittävin meneillään oleva tutkimusmatka avaruudessa!

Alla on vielä animoitu kuva kaasua suihkuavasta komeetasta elokuun 12. päivältä.

Animoitu kuva purkauksesta

Kuvat: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

Et ole koskaan nähnyt Rosetta-komeettaa näin upeasti

Komeetta Churuymov-Gerasimenko sekä sitä tutkiva Rosetta-luotain ovat tänään ratansa Aurinkoa lähimmässä kohdassa, ja Euroopan avaruusjärjestö juhlisti tätä tapahtumaa julkistamalla sivuston, jolla pääsee katsomaan Rosetta-komeettaa paremmin kuin koskaan aikaisemmin.

Rosetta on tutkinut komeettaansa jo viime vuoden alusta alkaen, kun se heräsi pitkän planeettainvälisen lennon horroksesta ja aloitti lähestymisen kohti komeettaa. Kunnollisia kuvia on saatu viime vuoden kesästä alkaen, siis noin vuoden päivät, ja luotaimen navigointikameran ottamia kuvia on julkaistu Creative Commons -lisenssillä viime marraskuusta alkaen.

Parempia, tarkempia ja värikkäitä kuvia julkistetaan vasta myöhemmin, kun niitä ottavien kameralaitteistojen rakentamisesta vastanneet tutkijat ovat saaneet tehtyä niistä ensin omat julkaisunsa.

Koska Rosetta on hyvin lähellä komeettaydintä ja navigointikamera sinälläänkin on erinomainen teleskooppi, ovat nämä mustavalkoiset kuvatkin äärimmäisen jännittäviä. Väri-informaatio ei myöskään anna komeetan tapauksessa paljoakaan lisää, sillä oikeasti pinta on hyvin tumma ja kaikki kuvat ovat enemmän tai vähemmän ”mustavalkoisia” ja käsiteltyjä.

Tällä haavaa yli 6800 navigointikameran kuvaa on vapaasti katsottavissa, ja ongelmana onkin ollut se, että kuvia on jopa liikaa kätevästi selattavaksi. Niitä voi katsoa ESAn nettisivuilla olevalla kuvahaulla, mutta vielä paremmin se onnistuu nyt uudella erityissivustolla.

Uuden Komeettakatsomon idean keksi Oliver Jennrich ja hän teki ensin nopeasti hahmotelman ruotsalaisen Mattias Malmerin sivustolla olevan kuvaselaimen avulla.

Sillä saattoi zoomata kuvia, käännellä komeettaa ja selata sen pintaa, ja tehdä paljon sellaista, mistä jopa Rosetta-lennon tutkijaryhmä oli innoissaan. Tuloksena oli paljon uusia ideoita, joiden perusteella selaimeen tehtiin paljon lisäyksiä: komeetan pintakartta ja nimet, sen rata ja siihen kohdat, missä kukin kuva on otettu, ja lopulta viimeiset viilaukset, jotka tekivät työkalusta helppokäyttöisen.

Vaikka jo tällaisenaan tänään julkistettu komeettakatsomo-ohjelma on jo erinomainen, on se virallisesti vasta koeversio, eli beta. Lopullisesta versiosta tulee siten vieläkin parempi, ja kunhan tarkempia kuvia julkistetaan, voidaan niitäkin liittää tähän.

Mutta nyt klik tänne ja siten pari tuntia hujahtaa kuin siivillä Churyn ja Rosetta-luotaimen komeettamaisissa tunnelmissa!

ESAn komettakatsomo*: http://sci.esa.int/comet-viewer

Huom: Tänään klo 16 ESA järjestää Google Hangoutin Rosettan perihelistä. 

* vaatii WebGL-kykenevän selaimen ja grafiikkakortin tietokoneessa.

Rosetta-lento huipentui nyt aamulla

Tietografiikka Rosetta-lennon vaiheista

Komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenko ja sitä jo vuoden päivät tutkinut eurooppalainen Rosetta-luotain saavuttivat ratojensa Aurinkoa lähimmän pisteen, niin sanotun perihelin nyt aamulla.

Tarkalleen ottaen kaksikko oli nyt torstaina klo 5:03 Suomen aikaa 186 miljoonan kilometrin päässä Auringosta ja nyt etäisyys on jälleen kasvamassa – hitaasti, mutta varmasti komeetta etääntyy Auringosta ja alkaa vähitellen hiipua. Komeetan nopeus radallaan on noin 120 000 km/h ja sitä vajaan 200 km:n etäisyydellä kiertävän Rosetta-luotaimen nopeus on luonnollisesti jotakuinkin saman verran. 

Komeetta ”Chury” ei tule siis radallaan kovin lähelle Aurinkoa, vaan nyt läheisimmilläänkin se on kauempana kuin Maa, mutta lähempänä kuin Mars. Se valittiinkin komeettalennon kohteeksi juuri sen vuoksi, että se muuttuu kunnolliseksi pyrstötähdeksi ja sen toimii aivan samaan tapaan kuin taivaalla komeina joskus näkyvät pitkäpyrstöiset komeetat, mutta on myös turvallinen, tavallinen ja ennustettavasti käyttäytyvä kohde.

Noin kolmen vuoden ja kolmen kuukauden kuluttua komeetta on jälleen ratansa kaukaisimmassa kohdassa Jupiterin radan kauemmalla puolella, missä ei ole tarpeeksi valoa Rosettan toimimiseksi. Siksipä ajatuksena on jatkaa tutkimuksia ensi vuoden syyskuuhun saakka: näin Rosetta olisi nähnyt Churyn heräämisen ja sammumisen, sekä koko aktiivisen ajan siinä välissä. Ja tuon aktiivisimman ajan kaikkein tapahtumarikkain jakso on juuri nyt komeetan ollessa lähimmillään Aurinkoa.

Tällä haavaa luotain toimii erinomaisesti, eikä sillä ole todennäköisesti mitään vaikeuksia jatkaa vielä pitkäänkin. Philae-laskeutujasta puolestaan ei ole kuultu mitään sitten viime kuun alun, ja on varsin todennäköistä, että sen toiminta jäi suunniteltuun kolmeen vuorokauteen viime vuoden marraskuussa.

Tämä hieman harmittaa tutkijoita ja insinöörejä, sillä he ovat ennättäneet jo tottua siihen, että Rosetta on tehnyt enemmän ja paremmin kuin odotettiin.

Chury on nyt oikea pyrstötähti

Komeetat ovat ratansa kaukaisimmissa kohdissa vain ”kuolleita” jään, kiven ja pölyn muodostamia möhkäleitä, mutta kun ne tulevat lähemmäksi Aurinkoa, saa lisääntyvä lämpö ja säteily niiden pinnan muuttumaan. Niistä suihkuaa kaasua ja pölyä, jotka muodostavat pyrstön.

Juuri näin on Churyllekin käynyt ja viime kuukausina sen pinnalta suihkuavan aineen määrä on lisääntynyt olennaisesti.

Nyt, kun Aurinko paistaa pisimpään ja voimakkaimmin komeetan pintaan, tapahtuu komeetasta silloin tällöin upeita kaasupurkauksia. Yht’äkkiä pinnalta ulospäin suihkuavien hiukkasten nopeudet nousevat alle kymmenestä noin 30 metriin sekunnissa, kuten viime viikkoina on havaittu ajoittain.

Tätä samaa tapahtunee myös lähiviikkoina. Yllättävät purkaukset ovat jännittäviä luotaimen ohjaamisen kannalta, sillä sen ei haluta joutuvan kaasu- ja pölysuihkuun kahdestakin syystä: siinä olevat kappaleet voivat osua luotaimeen ja rikkoa sen, minkä lisäksi luotaimen ympärillä avaruudessa olevat hituset voivat sokaista sen asennonsäädöstä huolehtivat tähtietsimet. Siksi lennonjohto pitää luotainta nyt turvallisella etäisyydellä, mistä komeetan toimintaa on hyvä tarkkailla.

Aktiivisuuden hiipuessa Rosetta voidaan ohjata jälleen lähemmäksi pintaa, ja kenties myöhemmin se pystyy myös vielä ottamaan yhteyttä laskeutujaankin - joskin toivo on varsin pieni. Joka tapauksessa se pystyy kuvaamaan tarkasti komeetan pintaa ja onkin jännittävää nähdä mitä muutoksia pinnalla on tapahtunut perihelin aikana.

Lopulta Rosetta todennäköisesti ohjataan hitaasti lähestymään komeettaa ja ikään kuin laskeutumaan sen pinnalle. Siellä se pystynee toimimaan vielä jonkin aikaa, ennen kuin Auringon valo vähenee niin paljon, että se ei saa enää tarpeeksi sähköä toimiakseen. Myös antennin suuntaaminen Maahan pinnalta on vaikeaa, ellei jopa mahdotonta.

Vaikka lennossa onkin edessä vielä huikeita hetkiä, voi hyvinkin sanoa, että tänään periheliaikaan on Rosetta-lennon kohokohta. 

Komeetasta irtoavan kaasun koostumus

Yllä oleva kuva: Rosettan ROSINA-mittalaitteen havaitsema komeettaytimestä tulevan kaasun koostumus 29. heinäkuuta 2015. Se osoittaa, että pyrstö on varsinainen cocktail erilaisia molekyylejä: vettä, hiilidioksidia, metaania ja muita hiilivetyjä – jopa metanolia ja rikkivetyä. Palkit ilmaiseva kuinka paljon enemmän aineita on verrattuna kahta päivää aikaisempaan tilanteeseen. Musta viiva ilmaisee vesihöyryä.

Miten komeetta sai pyrstönsä?

Kun Rosetta aloitti Chury-komeetan tarkan seurannan noin vuosi sitten, suihkusi siitä jo hieman kaasua avaruuteen. Kun kaasu, pöly ja mukana oleva jäästä peräisin oleva vesihöyry nousivat ylemmäs komeetan pinnalta, ne osuivat lähes välittömästi Auringosta pakenevaan hiukkasvirtaan, aurinkotuuleen.

Komeetan pyrstö tuleekin juuri siitä, että pinnalta irronnut kaasu ja pöly puhaltuvat pyrstömäiseksi vanaksi, joka osoittaa poispäin Auringosta. Tai tarkalleen ottaen pyrstöjä on kaksi: yksi on komeetan taakseen sen kiertoradalle jättämää ainetta ja toinen aurinkotuulen puhaltamaa plasmaa.

Teoriassa kumpikin on pisimmillään nyt tänään, ja samalla myös komeetan pinnalla aktiivisuus on suurimmillaan.

”Kukaan ei ole ennen seurannut tapahtumia yhtä läheltä”, iloitsee Aalto-yliopistossa professori Esa Kallion avaruustutkimusryhmässä Churyn plasmaympäristöä tutkiva Cyril Simon Wedlund

Kuva kaasun ja aurinkotuulen vuorovaikutussimulaatiostaAallon tutkijat analysoivat Rosetta-luotaimella olevan ICA-hiukkasmittalaitteen keräämää aineistoa kolmiulotteisten tietokonesimulaatioiden avulla. Simulaatiot ovat tärkeitä, sillä kokonaiskuvaa komeetan tapahtumista ei saada yksittäisistä paikoista tehdyistä mittauksista eikä myöskään yhdellä mittalaitteella, vaan se vaatii tietojen yhdistämistä ja mallintamista.

Mukana työssä on oikealla olevan kuvan tehnyt tohtoriopiskelija Markku Alho ja tutkijatohtori Guifré Molera Calves, jonka työsarkaa ovat puolestaan komeetan hiukkasympäristön tutkiminen radioteleskoopilla.

”Mittaukset auttavat meitä ymmärtämään entistä paremmin aurinkotuulen komeettaan aikaansaamia muutoksia”, sanoo Molera Calves.

Havainnoista ja simulaatioista on tehty alla oleva animaatio, missä oleva sinivalkoinen pilvi kuvaa komeetan läheisyydestä syntyviä vesi-ioneja. Oikealta kuvaan tulevat sinivalkoiset viivat näyttävät aurinkotuulen ionien virtauksen kulun sen kohdatessa komeetasta purkautuneet hiukkaset.

Vuorovaikutuksen seurauksena aurinkotuuli kääntyy ja hidastuu (siniset värit). Sini-kelta-punaiset, aurinkotuulta vastaan kohtisuorat viivat näyttävät aurinkotuulen mukanaan kantaman magneettikentän ja sen, miten se taipuu ja pinoutuu komeetan eteen.

Mitä Philae-laskeutujalle on tapahtunut?

Piirros heräävästä laskeutujasta

Komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalla käkkivä pesukoneen kokoinen Philae-laskeutuja on vähän kuin kirjoittaja maanantaiaamuna: herää, mutta nukahtaa uudelleen, kunnes herää jälleen ja kenties ottaa vielä pienet torkut.

Nyt Philae on ollut jälleen pitkän aikaa hiljaa, ja lennonjohdossa huolestutaan – taas kerran.

Edellisen kerran laskeutujasta kuultiin 9. heinäkuuta, jolloin saadut tiedot olivat erittäin lupaavia: silloin näytti silta, että pätkittäin toiminut yhteys laskeutujan ja sen tietoja Maahan välittävän Rosetta-luotaimen välillä alkaisi toimia luotettavammin, laskeutujan olisi hyvässä kunnossa ja että sen aurinkopaneelit keräisivät sen verran runsaasti sähköä, että laskeutuja olisi päässyt tekemään tutkimustakin pian.

Nyt näin ei ole käynyt, sillä yhteyttä ei ole saatu uudelleen. Tämä on herättänyt huolestumista lennonjohdossa ja tutkijoissa, sillä Rosetta-luotain oli varta vasten siirretty sellaiselle radalle, mistä se voisi olla paremmin yhteydessä laskeutujaan.

Rosettan ratakorkeus oli jo matalimmillaan vain noin 153 km ja lentänyt suoraan laskeutumispaikan päältä.

Tämä tosin osoittautui liian matalaksi, sillä aktiivisuutensa lähes huipussa olevasta komeetasta irtaantuu runsaasti kaasua ja pölyä, jotka häiritsevät luotaimen navigointilaitteita; Rosetta suunnistaa ja määrittää asentonsa tähtien avulla, ja jos sen näkökentässä on kovasti muita kirkkaita pisteitä, se menee sekaisin. 

Aikaisemmin tämä sai aikaan luotaimen menon ns. turvatilaan, eli keskeyttämään kaikki toimintansa ja odottamaan ohjeita Maasta, mutta nyt tähtietsinten häiriöitä osattiin odottaa, ja ennen kuin tilanne tuli vakavammaksi, päätettiin ratakorkeutta nostaa noin 180 kilometrin tienoille.

Sieltä valitettavasti yhteydenpito laskeutujaan on jälleen heikompaa.

Lennonjohdon mukaan pelkkä suurempi etäisyys ei kuitenkaan selitä  Philaen hiljaisuutta. Aurinkopaneelien keräämän auringonvalon määrä on muuttunut laskeutujasta saatujen tietojen mukaan eri tavalla kuin teoreettiset mallit olisivat antaneet aiheen olettaa, joten voi olla, että Philae on siirtynyt komeetan pinnalla. Tai että pinta sen ympärillä muuttuisi.

Laskeutumisen jälkeen saatujen kuvien mukaan laskeutumispaikka on hyvin rosoinen ja epätasainen, minkä lisäksi Philae oli pinnalla varsin vinossa. Komeettaytimen ollessa aktiivinen sen pinnalla tapahtuu muutoksia ja sen sisältä purkautuu kaasua, ja voi hyvinkin olla niin, että laskeutumisalueella tapahtuu jotain juuri nyt.

Jos antennin suunta siirtyy olennaisesti, ei Rosetta välttämättä pysty ottamaan yhteyttä niin hyvin kuin aikaisemmin nykyiseltä radaltaan.

Myös Philaessa on havaittu yksi selvästi yhteydenpitoa haittaava vika: yksi sen kahdesta radiolähettimestä ei toimi kunnolla, minkä lisäksi jo aiemmin tiedettiin, että toinen vastaanottimista on rikkoontunut. Ohjelmointinsa mukaisesti laskeutuja vaihtaa automaattisesti laitteita ja siten se pystyisi aina välillä kuulemaan ja lähettämään viestejä.

Philaen Maassa olevalla kaksoiskappaleella tehdään parhaillaan testejä, joiden avulla voitaisiin keksiä tapoja saada jälleen yhteys komeetan pinnalle. Mikäli se onnistuu, aikoo lennonjohto aktivoida ensinnä laskeutujan passiiviset laitteet, joissa ei ole liikkuvia osia. Suomalaistekoinen pinnan sähkönjohtavuutta mittaava laite on eräs näistä.

Koska virtaa näyttää laskeutujassa olevan niiden toimintaan riittävästi, on tarkoitus lähettää Philaeen käskyjä mittausten tekemiseen ”sokkona” ja toivoa, että laskeutuja kuulee ja tottelee. Sen jälkeen toivotaan, että yhteys saataisiin sen verran luotettavaksi, että mittaukset saataisiin muistiyksiköstä Rosetta-luotaimen kautta Maahan.

Sen jälkeen se mahdollisesti voisi jatkaa muitakin tutkimuksia, mutta tällä haavaa tärkeintä on saada yhteys toimimaan paremmin.

Philae näyttää kuitenkin olevan edelleen toimintakuntoinen, mutta sen yhteydenotot ovat olleet ”epäsäännöllisiä ja yllättäviin aikoihin”, kuten laskeutujan projektipäällikkö Stephan Ulamec sanoo ESAn blogitekstissä.

”Olemme jo useampaan kertaan pelänneet, että laskeutuja on vaiennut, mutta kerta toisensa jälkeen se on ottanut uudelleen yhteyttä.”

Itse komeetta on lähestymässä parhaillaan ratansa Aurinkoa lähintä pistettä ja siksi Rosetta tutkii sitä hyvin aktiivisesti. Lähimmillään Aurinkoa komeetta on elokuun puolivälissä. Siksi Rosetta ei voi keskittyä pelkästään yhteyden saamiseen Philaen kanssa, vaan se vuorottelee näitä sopivalla tavalla. 

Komeettaydin kuvattuna 7. heinäkuuta 2015

Kuva yllä: Komeettaydin kuvattuna 7. heinäkuuta 2015 (ESA/Rosetta/NAVCAM). Muuta kuvat: ESA ja DLR.

Ma’atin ja Maftetin rajamailla

Päivän kuva

Nyt kun koko maailman huomio on kiinnittynyt kaukaiseen Plutoon ja sen ohi kiitäneeseen New Horizons -luotaimeen, on hyvä muistaa, että Rosetta ja Philae jatkavat edelleen Churyumov–Gerasimenko-komeetan tutkimista. Päivän (tai kahden) kuvana on otos viime lokakuulta, jolloin Rosetta oli ainoastaan kahdeksan kilometrin päässä – tai korkeudella – komeetan pinnasta. Kumiankkaa muistuttavan pyrstötähden pääpuolella on Ma’at- ja Maftet-alueiden rajalla selvä siirtymä paksusta pölyvaipasta ohuempaan kerrokseen. Maftetin puolella pölyn alta pilkistää lohkareista ja epätasaisempaa maastoa, kun taas Ma’atin alueella pölykerros on kuoppaista. Se saattaa johtua pölyn seassa olevan jään paikoittaisesta sublimoitumisesta.

Kuva: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

 

Kuisketta komeetalta: Philae otti jälleen yhteyttä

Saksan avaruuskeskus DLR:ssä voidaan hengittää taas hiukan vapautuneemmin, sillä Philae antoi eilisiltana kuulua itsestään. Laskeutuja oli yhteydessä Rosetta-luotaimeen parinkymmenen minuutin ajan, ja lähetti CONSERT-mittalaitteen (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) tuloksia. 

"Tuorein elonmerkki Philaelta osoittaa, että ainakin yksi laskeutujan viestiyksiköistä on toiminnassa ja ottaa vastaan komentoja", totesi Philaen ohjaustiimiin kuuluva Koen Geurts.

Edellisen kerran Philaeen oltiin yhteydessä 24. kesäkuuta, joten lennonjohdossa on eletty hermoille käyviä päiviä ja viikkoja. Kun laskeutujalle lähetettiin 5. heinäkuuta komento käynnistää ytimen rakennetta luotaava CONSERT-mittalaite, se ei vastannut. Nyt näyttää kuitenkin siltä, että Philae on yhä voimissaan, ehkä heikoissa, mutta silti toimintakunnossa.

Laskeutujan sisälämpötila on tällä hetkellä nollan tienoilla, joten tutkijat ovat toiveikkaita sen suhteen, että aurinkopaneelit pystyvät lataamaan akkua. Silloin Philae pystyisi toimimaan riippumatta komeetalla vallitsevasta "vuorokaudenajasta".

Eilen lähetetty uusi komento mittalaitteen käynnistyksestä meni perille, mutta lennonjohdossa ollaan ymmällään yhteydenpidon satunnaisuudesta. "Meillä ei ole vielä käsitystä, miksi laskeutuja otti yhteyttä nyt, mutta ei edellisinä päivinä", Geurts aprikoi. 

Philae käyttää Rosettaa viestilinkkinä Maahan, joten luotaimen liike komeetan ympärillä sanelee mahdollisuudet olla siihen yhteydessä. Rosettan rata on ollut kuitenkin viimeiset kolme viikkoa muuttumaton, joten luotaimen ja laskeutujen keskinäinen asema ei selitä ongelmia yhteyksissä.

Uutinen Rosetta-komeetan elämästä on täysi ankka

Chury ja ankka

Uutisissa on tänään raportoitu laajasti aamulla The Guardian -lehdessä olleesta artikkelista, missä esitettiin Rosetta-luotaimen ja Philae-laskeutujan tutkittavana olevan Churyumov-Gerasimenko -komeetalla olevan mahdollisesti elämää.

Väite esitetyssä muodossaan on varsin kaukaa haettu ja heijastelee esittäjänsä professori Chandra Wickramasinghen kauan vaalimaa ajatusta panspermiasta – siitä, että elämä on levinnyt komeettojen mukana avaruudessa.

"Tiedeyhteisö ei innostu median tavoin villeistä huhuista, sillä tieteessä kun vaaditaan jotain oikeita todisteitakin", toteaa Tiedetuubin toimituskunnan jäsen, planetologi Jarmo Korteniemi.

Wickramasinghe on pamspermia-terminkin keksineen tähtitieteilijä-kirjailija Fred Hoylen oppilas ja hän on esittänyt muitakin varsin lennokkaita biologian alaan kuuluvia ajatuksia mm. SARS-viruksen saapumisesta Maahan avaruudesta.

Rosettan tapauksessa Wickramasinghe ja oppilaansa Max Wallis esittävät, että komeettaytimellä on jäätyneitä järviä ja niiden pinnan alla voisi olla kehittynyttä elämää.

Komeettaydintä on kuitenkin tutkittu jo erittäin tarkasti, eikä sieltä ole havaittu minkäänlaisia merkkejä jäätyneistä järvistä. Itse asiassa pinnalla on näkyvissä erittäin vähän jäätä.

Sen sijaan on mahdollista, että komeetan pinnalla on orgaanisia molekyylejä. Philae-laskeutuja havaitsi niistä merkkejä ja on täysin mahdollista, että tummalla pinnalla on runsaastikin orgaanisen kemian yhdisteitä.

Orgaaniset yhdisteet ovat elämän peruspalikoita, mutta matka niistä edes alkeelliseen elämään on hyvin pitkä ja vaatii sopivia olosuhteita. Komeetoilla todennäköisesti sellaisia ei ole, koska ne ovat hyvin kylmiä, Aurinko lämmittää niiden pintaa vain ajoittain ja ne ovat koko ajan alttiita avaruudessa olevalle säteilylle. Orgaaniset aineet syntyvät pitkälti Auringon valon vaikutuksesta hiilestä ja vedestä, joita komeettaytimellä on, minkä vuoksi komeetan sisäosissa orgaanisia aineita ei todennäköisesti ole. 

Myös Rosetta-lennon tieteellinen johtaja Matt Taylor pitää ajatuksia elämästä Churyumov-Gerasimenkolla varsin epätodennäköisenä. "Se on pelkkää spekulaatiota."

Rosetta-luotaimen ja Philae-laskeutujan tuloksia esitellään Llandudnossa, Walesissa tällä viikolla olevassa konferenssissa ja aiheesta varmaan kuullaan lisää lähipäivinä. Mutta elämää, tuskin edes yksinkertaista, tuskinpa kokouksessa tullaan raportoimaan.

Komeettalaskeutuja Philae on pahaenteisesti hiljaa

Komeetta Chury kuvattuna 23. kesäkuuta 2015

Noin kolme viikkoa sitten ilo oli ylimmillään, kun marraskuusta alkaen mykkänä komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalla ollut laskeutuja Philae otti viimein yhteyttä komeettaa kiertävään Rosetta-luotaimeen. Sen jälkeen yhteys on saatu muutamia kertoja ja Rosetta-luotainta on ohjattu radalle, mistä se saa periaatteessa paremmin muodostettua yhteyden Philaeen, mutta silti yhteys on ollut pätkittäinen ja 24. kesäkuuta jälkeen ei yhteyttä ole ollut lainkaan.

Laskeutujan Saksassa, sikäläisen ilmailu- ja avaruustutkimuskeskus DLR:n tiloissa oleva lennonjohto onkin huolestunut siitä, että onko Philae nyt oikeasti sammunut tai onko komeetan koko ajan lisääntyvä aktiivisuus vaikuttanut siihen. Se onkin lähettämässä huomenna sunnuntaina Rosetta-luotaimesta Philaeen käskyn, joka käynnistäisi sen Concert-radiotutkimuslaitteen: se lähettää jatkuvaa signaalia ja jos signaali saadaan, niin sen avulla voidaan paitsi varmistaa kuuleeko Philaen Rosettan radioviestejä ja samalla sen avulla voidaan mahdollisesti määrittää paremmin Philaen sijaintia.

Rosetta on nyt noin 160 kilometrin etäisyydellä komeetasta ja ja periaatteessa se lentää nyt säännöllisesti Philaen laskeutumispaikan päältä siten, että yhteyden muodostuminen olisi helppoa. Ensi viikolla etäisyyttä pienennetään edelleen noin 155 kilometriin.

Lennonjohto ei uskalla ohjata luotainta paljoa lähemmäksi, koska komeetta "Chury" muuttuu koko ajan aktiivisemmaksi sen lähestyessä ratansa Aurinkoa lähintä kohtaa.;

Komeetan pinnalta on havaittu esimerkiksi kuoppia, joista kaasua ja ainetta näyttää purkautuvan avaruuteen.

Rosettan OSIRIS-kameran kuvista on paikannettu 18 tällaista aktiivista kuoppaa komeettaytimen pohjoiselta puolelta. Ne ovat kooltaan kymmenistä metreistä satoihin metreihin halkaisijoiltaan ja niiden alla oleva aktiivinen alue näyttää tunkeutuvan noin 210 metrin syvyyteen. Osa näistä havaituista kuopista on edelleen aktiivisia: niistä purkautuu selvästi kaasua ja ainetta pois pinnalta ja ne näyttävät kasvavan sekä muuttuvan.

Aktiivisimpia alueita kuopissa ovat niiden reunat ja joissain olevat halkeamat. Nämä rikkoutumat pinnassa ovat joko syntyneet siten, että kaasu on purkautunut niistä ulos, tai sitten ne ovat syntyneet pinnan rikkoonnuttua lämmössä ja niiden kautta kaasu pääsee vain purkautumaan helpommin ulos. 

Ma’at -alueella (kaikki komeettaytimen pinnalla oleville alueille annetut nimet ovat egyptiläisiä) olevat purkauskuopat 1, 2 ja 3 näyttävät todennäköisen kuoppien kehityskulun: nuorien, aktiivisten kuoppien reunat ovat jyrkkiä, kun taas vanhempien sekä vähemmän aktiivisten kuoppien reunat ovat loivempia tai lähes kokonaan pölyn täyttämiä. Keski-ikäisissä on pohjalla erilaisia kappaleita, kun taas vanhemmissa nämä kappaleet ovat todennäköisesti hienojakoisen pölyn peitossa. Nämä kuvat otettiin OSIRIS-kameralla Rosettan ollessa 28 kilometrin päässä ytimen pinnasta.

"Kuoppien avulla on mahdollista arvioida pinnan ikää", selittää Jean-Baptiste Vincent Max Planck -instituutin aurinkokuntatutkimuksen osastolta. "Mitä enemmän kuoppia on alueella, sitä nuorempaa ja vähemmän muuttunutta pinta on."

"Tätä oletusta tukevat viime aikoina tehdyt havainnot komeettaytimen eteläpuolelta. Siellä pinta on huomattavasti muuttunutta, koska kyseinen puoli komeetasta saa paljon enemmän energiaa Auringosta kuin pohjoinen puoli. Siellä ei näytä olevan niin paljon purkauskuoppia."

Tutkimus kuopista julkaistiin Naturessa heinäkuun 2. päivänä