Kaksi tuoretta tutkimusta osoittaa, kuinka sisemmän aurinkokunnan ainoa kääpiöplaneetta Ceres muuttuu koko ajan. Löydöt julkaistiin 14.3.2018 Science Advances -tiedelehdessä.

Toinen tutkimuksista keskittyy suoriin havaintoihin. Tutkijat tarkastelivat siinä 12-kilometrisen Juling-kraatterin (otsikkokuvassa) jyrkkien reunamien varjoisia rinteitä. He huomasivat, kuinka reunavallia peittävän jään määrä kasvoi aikaa myöten. Muutokset tapahtuivat vain muutaman kuukauden aikana.

Kyse on ensimmäisestä kerrasta, kun kääpiöplaneetalla on huomattu tapahtuneen muutoksia kahden kuvan oton välillä. Löytö tehtiin Dawn-luotaimen visuaalisen ja lähi-infran aluella toimivalla VIR-spektrometrillä.

Cereksen kirkkaista pisteistä on julkaistu uusia kuvia. Optimoitu valotus näyttää nyt ensi kertaa kirkkaiden kohteiden pinnanmuotoja.  Aiemmissa kuvissa kohteet olivat joko liian pieniä tai ylivalottuneita. Uusien kuvien erotuskyky yltää 35 metriin kuvapistettä kohden. Cereksen pinnalla kurvaileva bussi tai näköalapaikalle rakennettu kesämökki saattaisivat siis erottua jo – vaikkeivät välttämättä kokonaista pikseliä täyttäisikään.

Tämän tarkempia kuvia Cereksen pinnalta ei näillä näkymin saada. Dawn-luotain on saavuttanut kääpiöplaneettaa lähimpänä olevan kartoitusratansa, ja sen lento lähestyy loppuaan.

Otsikkokuvassa uusi tarkka kuva on yhdistetty aiemmin otettuun väärävärikuvaan alueesta. Alla kirjoittajan hahmotelma kuvassa näkyvistä piirteistä.

Yksi arvoituksellisimmista yksityiskohdista on Ahuna Mons, yksinäinen vuori, joka erottui jo 46 000 kilometrin etäisyydeltä otetuissa kuvissa, kun Dawn-luotain oli vasta lähestymässä Cerestä. 

Tuoreimmat, viime joulukuulta otetut kuvat ovat 120 kertaa lähempää eli alle 400 kilometrin etäisyydeltä. Kuvien erotuskyky on noin 35 metriä pikseliä kohti.

Vuoren korkeus on keskimäärin neljä kilometriä, mutta jyrkimmän rinteen puolella huippu kohoaa noin viiteen kilometriin. Vuorella on läpimittaa noin 20 kilometriä. Rinteitä  peittää osittain vaalea materia, joka näyttää valuneen alaspäin.

Kääpiöplaneetta Ceres ja sen kummalliset kirkkaat alueet saavat viimein selityksen: DAWN-luotaimen tutkijaryhmän tekemässä ja Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissa kerrotaan, että syynä on magnesiumsulfaatti, karvassuola, eli magnesiumin, rikin ja hapen yhdiste (MgSO₄).

DAWN on saavuttanut nyt pitkään alaspäin hivuttauduttuaan lopullisen kiertoratansa 385 kilometrin korkeudella Cereksen pinnasta ja ottaa nyt kuvia, joiden tarkkuus on parhaimmillaan 35 metriä pikseliltä. Lisäksi luotain tekee mittauksia ja muita havaintoja.

Luotaimen lähettämien kuvien mukaan kääpiöplaneetan pinnalla on yli 130 tällaista kirkasta aluetta, joista suurin ja kiinnostavin on Occator-nimisen kraatterin sisällä. 

Monissa paikoin näyttää siltä, että suolainen pinta on paljastunut vesijään sublimoiduttua pois pinnalta. Asteroidien ja muiden törmääjien iskut ovat myös saaneet pinnan alla olevaa suolaista ainesta paljastumaan. Osa tästä on suolan ryydittämää jäätä.

Noin 90 kilometriä halkaisijaltaan olevan Occator-kraatterin sisällä olevat kirkkaat läikät ovat kaikkein suurimmat ja näyttävimmät suolapaljastumat. 

Ne heijastavat parhaimmillaan noin 50% niihin osuvasta valosta.

Kraatterin keskellä oleva noin 10 kilometriä kooltaan oleva ja noin 500 metriä syvä painautuma on lähes kokonaan kirkkaan aineen peittämä. Siinä on tummia halkeamia ja aivan keskellä noin 500 metriä korkea kohoutuma, kuten yleensä kraattereissa on.

Tutkijat olettavat, että Occator on eräs tuoreimmista piirteistä Cereksen pinnalla; sen ikä olisi noin 78 miljoonaa vuotta.

Tieteellä on se ikävä piirre, että se selvittää mysteerejä. Niin nytkin: kääpiöplaneetta Cereksen pinnalla kraatterin sisällä olevat omituiset valot eivät ole alienien lukulamppuja tai jotain muuta ihmeellistä.

Mutta samalla vastaus yhteen kysymykseen tuo eteen monta uutta ongelmaa, ja nytkin Occatoriksi kutsutun kraatterin kirkkaiden pisteiden takaa saattaa löytyä jotain todella jännää – paljon kummallisempaa kuin oli ajateltukaan.

Jäätä vai suolaa?

Pitkään tutkijoilla on ollut tarjottavana kaksi todennäköistä selitystä näille kirkkaille pisteille, joita itse asiassa on pinnalla muuallakin.

Niiden arveltiin olevan joko jäätä tai suolaa, joka pilkistää pinnan alta ja heijastaa valoa ympäristöään paremmin.

Nämä kirkkaat alueet havaittiin ensimmäisen kerran keväällä, kun NASAn Dawn-avaruusluotain lähestyi Cerestä. Kesän aikana luotain on hivuttautunut lähemmäksi ja nyt se kiertää kääpiöplaneettaa enää noin 1500 km:n korkeudella olevalla radalla. Parhaillaan luotain on muuttamassa rataansa vielä alemmas ja pian etäisyyttä on enää noin 375 kilometeriä.

Ensimmäinen teoria kirkkaista laikuista oli jää, mutta nyttemmin tehdyissä havainnoissa on huomattu heijastuvan valon aallonpituuksien olevan sellaisia, ettei jää olekaan todennäköinen selitys.

Sen sijaan hyvin suolapitoinen pinta-aines on. Tämä kävi ilmi syyskuun lopussa olleessa Eurooppalaisessa planeettetiedekongressissa, missä Dawnin tiedejohtaja Chris Russell piti esitelmän. Hänen mukaansa on todennäköistä, että kirkkaat läikät ovat suolakerääntymiä, mutta “emme osaa vielä sanoa tarkasti minkätyyppistä suolaa ne ovat”.

Luento on nyt julkaistu YouTubessa ja se on myös jutun lopussa.

Ceres-kääpiöplaneettaa kiertävän Dawn-luotaimen tutkijaryhmä esitteli tänään uusia kuvia, joissa näkyy myös yhä vain tarkemmin ja paremmin myös hämmästystä herättäneet kirkkaat pisteet kraatterin sisällä.

Valitettavasti vain uudetkaan kuvat eivät vielä paljasta pisteiden salaisuutta: Occatoriksi nimetty kraatteri sisuksineen näkyy kyllä paremmin, kuten myös kirkkaat laikut sen sisällä, mutta mistä paikoitellen kirkastuminen johtuu, on edelleen epävarmaa.

Teorioita toki, on ja niistä johtava – ja yhä enemmän todennäköinen – on jää. Kirkkailla alueilla on pinnalle pilkistävää vesijäätä, joka heijastaa voimakkaasti valoa, ja etenkin sopivasti valotetuissa ja käsitellyissä kuvissa laikut hohtavat huomiota herättävän kirkkaina. Tosin ne ovat kirkkaita juuri siksi, että niiden paremman tutkimisen vuoksi ne on näin saatu näyttämään kirkkailta.

Dawn-luotain kiertää parhaillaan Cerestä noin 1500 kilometrin etäisyydellä olevalla radalla ja alkaa nyt lokakuussa hivuttautua vieläkin lähemmäksi. Joulukuussa luotaimen on tarkoitus olla enää 375 kilometrin korkeudessa kääpiöplaneetan pinnasta, joten tiedossa on lähiaikoina kuvia ja mittaustietoja, jotka varmasti paljastavat kirkkaiden pisteiden olemuksen. Salaisuuden aika on siis pian ohitse.

Occator-kraatteri kirkkaine läikkineen ei kuitenkaan ole ainoa Cereksen pinnan kiinnostava kohde.

Cereksen pinnalta huomattiin jo Dawn-luotaimen varhaisissa kuvissa useita selittämättömiä kirkkaita alueita. Vastikään pari niistä saatiin kuvattua entistä tarkemmin (katso eilinen juttumme aiheesta). Tässä jutussa katsotaan, mitä siellä tarkalleen näkyy.

Kuvaa hallitsee 92-kilometrinen törmäyskraatteri nimeltään Occator. Se on varsin tyypillinen kompleksinen kraatteri, joka ei enää pienten kraatterien tavoin ole maljamainen. Sen pohja on jokseenkin tasainen, reunat ovat laajalta alueelta romahtaneet terasseiksi, ja keskeltä löytyy jonkinmoinen kohouma. (Lisää Cereksen kraattereita voi muuten katsella Emily Lakdawallan blogista.)

Occatorin pohjalla on kaksi kirkasta läiskää. Jotta tiedämme missä mennään, ristimme kirkkaamman ja keskellä olevan tässä jutussa Laikuksi. Himmeämpi kohde koillisessa olkoon Suttu.

Mitä Laikku ja Suttu sitten ovat? Esitän alla muutaman valistuneen arvauksen niiden alkuperästä. Kirkkaus kuitenkin johtuu jokaisessa aivan samasta asiasta: jäästä (tai jostain suolaisesta jääliuoksesta). Kaikissa tuo tavara on peräisin pinnan alta.

Vaihtoehto 1: Törmäyskraattereita?

Aivan Laikun keskellä on lähes täydellisen pyöreä, kolmekilometrinen rinkula. Se voisi hyvin olla törmäyskraatteri (sellainen maljamainen), jolloin mutkikkaampi kirkas alue ympärillä olisi pinnalle lentänyttä jääpitoista tavaraa. Sutun taas voi nähdä rykelmänä pikkukraattereita, jotka syntyivät pääkappaleesta irronneiden palasten (tai ehkä vain sitä seuranneiden kuiden?) törmäyksissä.

Mutta suuremmillakin Cereksen kraattereilla on ympärillään jäinen heittelekenttä. Kuvia parista löytyy täältä. Vastaavia tuoretta jäätä paljastaneita törmäyksiä on löydetty useita esimerkiksi Marsista. Niissä kraattereiden läpimitta on tosin ollut paljon pienempi, yleensä vain kymmeniä metrejä.

Törmäysidea ei ole aivan ongelmaton. Laikku on tismalleen keskellä Occatoria. Vaikka tämä on tietysti mahdollista (törmäykset kun ovat satunnaisia), se on myös epätodennäköistä. Ja lisäksi Occatorin pohjan suuri halkeamamäärä johdattaa ajatukset toisaalle.

Vaihtoehto 2: Tulivuoria ja purkausaukkoja?

Occatorin oudoin piirre on suuri halkeamavyöhyke. Se lähtee viuhkamaisena eteläiseltä seinämältä ja ulottuu selvästi törmäysaltaan keskelle asti. Halkeamat kiertävät Laikkua samankeskisinä kaarina, lähes ympyröinä. Osa niistä kääntyy koilliseen, muuttuu epäselvemmiksi viivoiksi, ja päätyy keskelle Suttua. Sutun kirkkaat alueet vieläpä keskittyvät viivojen ympärille.

Ceres-kääpiöplaneetan pinnalla olevan kraatterin keskeltä löytyneet kummalliset kirkkaat pisteet ovat hämmästyttäneet aina siitä alkaen, kun Cerestä nyt kiertävä NASAn Dawn-luotain kuvasi ne kesällä kääpiöplaneettaa lähestyessään.

Nyt Dawn kiertää Cerestä varsin lähellä ja sen ottamat kuvat Occatoriksi nimetystä kraatterista ovat jo tarkkuudeltaan 140 metriä per pikseli. Nyt siis kuvista näkee jo jotain oikeasti kiinnostavaa.

Kuvissa ei ole varsinaisesti mitään uutta: yhden pisteen sijaan kyse on pisteiden rykelmästä, missä on keskellä yksi kirkas alue ja sen ympärillä muita, heikommin valoa heijastavia alueita. Päältä otetun, otsikkokuvanammekin olevan kuvan lisäksi alueesta on tehty 3D-mallinnus, joka on alla.

Toistaiseksi yksityiskohtaisimmat kuvat Ceres-kääpiöplaneetasta on julkaistu vastikään. 19. elokuuta otetussa otsikkokuvassa on kartiomainen vuori, joka sijaitsee Cereksen eteläisellä pallonpuoliskolla. 

Vuorella on korkeutta noin kuusi kilometriä ja sen rinteillä on vaaleita raitoja. Ne eivät ilmeisesti ole ainakaan valumajälkiä, sillä vuoren juurelle ei ole kasautunut juurikaan irtonaista ainesta.

"Luotaimen kuvat ovat nyt kolme kertaa tarkempi< kuin aikaisemmalla kartoitusradalla, joten saamme nähdäksemme uusia, jännittäviä yksityiskohtia", iloitsee Marc Rayman, Dawn-luotainprojektin pääinsinööri.

Nykyisellä radallaan Dawn on 1 470 kilometriä etäisyydellä Cereksestä. Luotain kuvaa kääpiöplaneetan koko pinnan 11 vuorokaudessa, missä ajassa se tekee 14 kierrosta. Syys–lokakuun aikana Ceres tulee kartoitettua kokonaan kuuteen kertaan.

Samalla Dawn-luotain tekee näkyvän valon ja infrapuna-alueella toimivalla spektrometrillä havaintoja, joiden avulla tutkijat pystyvät selvittämään pinnan mineraalikoostumuksen. 

Cereksen painovoimakentästä tehtyjen mittausten avulla suunnitellaan luotaimen matka seuraavalle, kaikkein alimmalle kiertoradalle. Lokakuun lopulla Dawn alkaa taas vähitellen lähestyä Cerestä, kunnes radalla on korkeutta enää 375 kilometriä.

Dawn-luotaimen välittämien tietojen pohjalta on laadittu uusi kartta kääpiöplaneetta Cereksen pinnanmuodoista. Värikoodatussa kartassa korkeimmat kohdat ovat punaisia, matalimmat – tai syvimmät – sinisiä. Korkeuserot ovat suurimmillaan jopa 15 kilometriä.

"Cereksen kraatterit ovat syvyytensä ja läpimittansa puolesta hyvin samanlaisia kuin Dionella ja Tethyksellä, kahdella Saturnuksen jäisellä kuulla. Ne ovat kooltaan ja tiheydeltään samaa luokkaa kuin Ceres. Pinnanmuodot viittaavat vahvasti kuorikerrokseen, jossa on runsaasti jäätä", päättelee Dawn-luotaimen tiederyhmään kuuluva Paul Schenk.

Uudessa kartassa on myös joidenkin kraattereiden nimiä, jotka Kansainvälinen tähtitieteen unioni IAU (International Astronomical Union) on virallistanut. Ne pohjautuvat maanviljelykseen liittyviin henkiolentoihin ja jumaliin eri kulttuureissa. 

Ehkä eniten kiinnostusta herättänyt kraatteri, jonka pohjalla on valkeita laikkuja, on nimeltään Occator. Sen läpimitta on 90 kilometriä ja syvyys noin neljä kilometriä. Occator oli antiikin Roomassa äestämisen jumala.

Pienempi kraatteri, jossa on vaalea laikku, on nyt nimeltään Haulani, joka on havaijilainen kasvien jumala. Haulanin läpimitta on noin 30 kilometriä. Dawn-luotaimen mittausten mukaan kraatteri on selvästi ympäristöään viileämpi.

Dantu-kraatteri on saanut nimensä ghanalaiselta maissinkylvön jumalalta. Sen läpimitta on 120 kilometriä ja syvyys viisi kilometriä. Ezinu on kooltaan suunnilleen samaa luokkaa. Se on nimetty sumerien viljan jumalan mukaan.

Vielä tuplasti isompia kraattereita ovat Kerwan, hopi-intiaanien maissin itämisen jumala, ja Yalode, afrikkalaisen Dahomeyn kuningaskunnan sadonkorjuuseen liittyvä jumalatar.

"Dantu ja Ezinu ovat hyvin syviä törmäyskraattereita, mutta paljon suuremmat Kerwan ja Yalode ovat matalampia. Se viittaa jään lisääntyvään liikehdintään kraatterin koon kasvun ja vanhemman iän myötä", selittää Ralf Jaumann, niin ikään Dawn-luotaimen tiedetiimin jäsen.

Lähes suoraan etelään Occatorista on Urvara-kraatteri, joka on saanut nimensä intialaisten ja irakilaisten kasvien ja peltojen jumalalta. Kraatteri on läpimitaltaan noin 160 kilometriä ja syvyydeltään kuusi kilometriä. Sen keskellä on vuori, jonka huippu kohoaa kolmen kilometrin korkeuteen.

Dawn-luotain on parhaillaan lähestymässä Cerestä ja suuntaamassa kohti kolmatta "tiederataansa", jolla sen etäisyys kääpiöplaneetan pinnasta on alle 1 500 kilometriä. Luotain asettuu uudelle radalle elokuun puolivälissä.

Cereksen uudesta kartasta ja nimistöstä kerrottiin JPL:n (Jet Propulsion Laboratory) nettisivulla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA