Ceresin pinnalla havaitut omalaatuiset kirkkaat pisteet ovat saamassa selityksen.

Ne eivät ole (yllätys, yllätys!) keinotekoisia valoja, vaikka sellainen ylivalotettuja kuvia katsellessa tulee helposti mieleen, vaan niillä on vähemmän yllättäen täysin luonnollinen selitys. Tai tässä vaiheessa vielä virallisesti pari varteenotettavaa teoriaa: joko ne ovat pinnan alla olevasta jäästä pilkistäviä kohtia tai esimerkiksi suolaa, joka heijastaa hyvin valoa. Nämä heitettiin ilmaan heti sen jälkeen, kun NASAn Dawn-luotain havaitsi nämä omalaatuisesti valoa heijastavat alueet Ceresin pinnalla.

Dawnilla on kameroiden lisäksi joko joukko muita tutkimuslaitteita, kuten esimerkiksi infrapunaspektrometri, joka voisi saada hyvinkin nopeasti tietoja pilkkujen alueella olevan maaston koostumuksesta, mutta toistaiseksi sillä ei ole voitu saada kunnolla havaintoja näistä alueista. Kuten aiemmin Vesta-asteroidia tutkittaessa, on spektrometrissä ollut nytkin jostain syystä toimintahäiriöitä, mikä on rajoittanut havaintojentekoa olennaisesti.

Kuten kerroimme viime viikolla, on Dawn siirtymässä parhaillaan lähemmäksi kääpiöplaneettaa ja elokuusta alkaen se pystyy analysoimaan paremmin myös pintaa. Sen lentokorkeus pinnasta tulee olemaan vain noin 1500 km.

Christopher Russell, luotaimen päätutkija, kertoi tuoreimpia mietteitään pilkuista eilen NASAn Amesin tutkimuskeskuksessa pidetyssä kokouksessa, ja hän otti esiin vanhoja, eurooppalaisen Herschel-avaruusteleskoopin viime vuonna tekemiä havaintoja (ks. graafi oikealla). Niiden mukaan vähintään neljäsosa Ceresin massasta on vettä, eli Ceresissä olisi vettä olennaisesti enemmän kuin muissa havaituissa asteroideissa.

Lisäksi havaintojen mukaan Ceresin pinnalta purkautuu sen ympärille vesihöyryä, joka muodostaisi paikallisesti enemmän tai vähemmän ohuen kaasukehän Ceresin ympärille.

Tuoreiden Dawnin tekemien havaintojen mukaan kaikkein kirkkaimpien pisteiden kohdalla Ceresin pinnalla on kaasua. Nämä pisteet sijaitsevat kraatterissa, joka on nimetty epävirallisesti Occatoriksi.

Russelin mukaan Dawnin ottamissa kuvissa näkyy tietyistä kulmista katsottaessa selvästi sumumaista usvaa pisteiden yläpuolella, ja usvaa näyttää tulevan lisää aina säännöllisin väliajoin. Se peittää noin puolet kraatterista ja rajautuu selvästi korkeampien reunojen sisäpuolelle. 

Osa tutkijoista pitää edelleen suolapitoista, valoa heijastavaa materiaalia todennäköisempänä kirkkaiden pisteiden selityksenä, mutta nämä usvahavainnot yhdessä Herschelin tietojen kanssa viittaavat enemmän kiiltävään jäähän ja siihen, että se höyrystyy muodostaen kraatteriin usvamaisen paikallisen kaasukentän. Tämä osaltaan selittää pisteiden utuisuutta.

Ceresin pinnalla on muuallakin selvästi kirkkaita pisteitä, mutta Occatorin sisällä oleva rykelmä on suurin ja selvin.

Lisätietoja myös ”pyramidista”

Russell kertoi esityksessään myös muita alustavia tuloksia. Esimerkiksi Dawnin mittausten mukaan Ceres on hieman oletettua pienempi, ja sen vuoksi se on neljä prosenttia aiemmin laskettua tiheämpi. 

Ceresin pinnalla oleva pyramidin muotoinen vuori on noin viisi kilometriä korkea ja saattaa olla hyvinkin sukua Plutosta löytyneille vuorille. Vuori saattaa olla jäätä, joka puskee pinnalla olevan tummemman kiviaineksen läpi. 

Kenties nämä kaksi kääpiöplaneettaa paljastuvat muutenkin kaukaisiksi serkuksiksi keskenään. Aikaisemmin planeetaksi tituleerattu Pluto luokitellaan nyt kääpiöplaneetaksi, kun taas aiemmin vain asteroideista suurimpana tunnettu Ceres on nyt myös kääpiöplaneetta. 

Onkin erinomaisen kiinnostavaa saada tuoreita tietoja näistä molemmista juuri nyt samaan aikaan. Kun näihin yhdistetään vielä Rosetta-luotaimen tutkimukset omalaatuiseksi komeetaksi osoittautuneesta Churyumov-Gerasimenkosta, ei planeettakunnan tutkimusta voi sanoa nykyisin ainakaan tylsäksi!

Samalla kun avaruuslentoja seuraavan yleisön huomio on kiinnittynyt Plutoon, on NASAn Dawn-luotain tutkimassa toista kääpiöplaneettaa. Ceres on halkaisijaltaan vajaat puolet Plutosta, 975 km siinä missä Pluto on 2 370 km, mutta olennainen ero näiden kahden välillä on myös sijainti: Ceres kiertää Aurinkoa Marsin ja Jupiterin välissä, kun Pluto on aurinkokunnan ulkolaidalla.

Kuten kuvatkin osoittavat, ovat nämä kaksi maailmaa varsin erilaisia ja niiden historiat poikkeavat täysin toisistaan. Mutta niitä yhdistää kuitenkin yllätyksellisyys.

Pluto on aktiivisempi kuin arveltiin ja Ceresin pinnalta on havaittu omituisia kirkkaita pisteitä. Toistaiseksi kaikkein kuuluisimmista pisteistä Ceresin pinnalla olevan kraatterin sisältä ei ole saatu lähikuvia, mutta samankaltaisista pisteistä muualla on sen sijaan saatu parempia kuvia.

Yksi näistä kuvista on yllä: se otettiin jo 25. kesäkuuta noin 4400 kilometrin etäisyydeltä ja siinä näkyy 410 metriä kooltaan olevia yksityiskohtia.  Kuva näyttää selvästi, että alue, missä kirkas piste on havaittu, on vaaleahuippuinen vuori. Vuori on mahdollisesti kraatterin keskusvuori – yleensä niissä on sellainen, koska kraatterin synnyttäneen törmäyksen iskukohta nousee vähän ajan kuluttua ylöspäin – ja vuoren huippu olisi joko jotain valoa hyvin heijastavaa mineraalia tai jäätä. Tämän selvittämiseen tarvitaan vielä parempia kuvia ja mittauksia muilta instrumenteilta, jotka sondaavat pinnan koostumusta.

Parempia kuvia ja tarkempia tietoja on tulossa piankin, sillä Dawn on siirtymässä parhaillaan korkeammalta kiertoradalta matalammalle Ceresin ympärillä. Se tekee spiraalimaista manöveeriään hitaasti, mutta varmasti ionimoottorinsa avulla ja saavuttaa uuden radan elokuussa. Silloin ratakorkeus tulee olemaan hieman alle 1500 km Ceresin pinnan päällä.

Tällä haavaa korkeus on noin 3900 km ja jos kaikki sujuu hyvin, tulee lennonjohto ohjaamaan Dawnin myöhemmin vielä tulevaa rataansa lähemmäksi kääpiöplaneettaa.

Tämä kesäkuu on kerrassaan upeaa aikaa aurinkokunnan tutkimuksessa, koska kolme luotainta lähettää koko ajan hämmästyttäviä kuvia kohteistaan.

New Horizons lähestyy Plutoa ja jokainen kuva sieltä on hämmästyttävä ja uusi – se on tutkimusmatkailua parhaimmillaan, sillä opimme nyt koko ajan lisää tästä omituisesta taivaankappaleesta.

Rosetta kuvaa puolestaan komeetta Churyumov-Gerasimenkoa ja vaikka näitä kuvia on saatu jo lähes vuoden ajan, tulee kuvissa koko ajan esille jotain uutta ja ihmeellistä. Lisäksi komeetta lähestyy edelleen Aurinkoa ja on ratansa sitä lähimmässä kohdassa elokuussa. Komeetan ydin muuttuu siis edelleen aktiivisemmaksi ja voimme seurata jatkuvasti aitiopaikalta ensimmäistä kertaa ikinä tällaista näytelmää. Kunhan yhteys Philae-laskeutujaan saataisiin vielä pysyväksi ja luotettavaksi (siinä on vielä häiriöitä), niin sitten voisimme seurata menoa myös komeetan pinnalla. Tämä on aivan uskomatonta!

Ja lisäksi Ceresiä kiertävä NASAn DAWN lähettää myös koko ajan tuoreita kuvia, joista löytyy uusia, kiinnostavia yksityiskohtia.

Kuten esimerkiksi vuori, joka näyttää pyramidilta. Se on arviolta viisi kilometriä korkea, ja se pullahtaa selvästi esiin muuten varsin tasaisesta Cereksen pinnasta. Todennäköisimmin se on ammoisen törmäyskraatterin keskusvuori, mutta kraatteri on ajan kuluessa kadonnut sen ympäriltä.

Ceresin pinnalla on nimittäin useita kraattereita, joilla on samankaltaisia keskusvuoria (tosin pienempiä), ja koska pinnalla on selviä merkkejä suhteellisen viimeaikaisista tapahtumista, on hyvinkin mahdollista, että korkea vuori olisi sinällään ainoa jäänne ammoisesta kraatterista. Ceresistä on havaittu maanvyöryjä, laavavirtauksia ja pinnan romahtamisia; Ceres on selvästi aktiivisempi paikka kuin DAWN-luotaimen aiemmin tutkima Vesta.

Myös Ceresin omituisista kirkkaista pisteistä on saatu lisää tietoa. Ensinnäkin niitä on pinnalla siellä täällä, eikä suurin noin 90-kilometrisen kraatterin sisällä oleva kirkas alue ole mikään poikkeus. Se tosin on alueista kaikkein kookkain ja siksi sitä on tutkittu toistaiseksi parhaiten. Alueella on selvästi kahdeksan kirkkaampaa aluetta keskuskohdan ympärillä. Keskus on noin yhdeksän kilometriä halkaisijaltaan.

Todennäköisimmät selitykset kirkkaille pisteille ovat jää tai suolapitoinen maa-aines, jotka heijastavat paljon ympäröivää pintaa paremmin valoa. 

DAWN-luotain on nyt siirtymässä lähemmäksi Cerestä. Se oli parin kuukauden ajan noin 4400 km:n korkeudessa olleella radalla Ceresin ympärillä, ja elokuun alusta alkaen se kiertää Cerestä vain noin 1450 kilometrin korkeudessa.

Saamme siis sieltäkin nyt kesän aikana koko ajan parempia ja tarkempia kuvia sekä tietoja!

Sitä mukaa kun NASAn Dawn-luotain on lähestynyt Cerestä, ovat sen pinnan piirteet tulleet tarkemmiksi. Eräs jännittävimmistä löydöistä kääpiöplaneetan pinnalta on ollut kraatteri, jonka sisällä on “kirkkaita” pisteitä. Niitä näytti olevan aluksi vain kaksi, mutta nyt kun Dawn kiertää Cerestä ja ottaa siitä kuvia lähempää, ne ovat paljastuneet useiden pilkkujen rykelmiksi.

Tuoreimmat kuvat, jota julkistettiin eilen (otsikkokuvana), on otettu noin 4400 kilometrin korkeudelta, kun Dawn tekee toista laajaa kierrostaan Ceresin ympärillä.

Kraatteri on halkaisijaltaan noin 90 kilometriä. Kirkkaat pisteet ovat eri kokoisia ja ryhmittyneet siis selvästi kahteen osaan. 

Tutkijat eivät osaa vielä sanoa varmasti, mistä on kyse, mutta luonnollisesti teorioita on jo useita. Yksi niistä on ylitse muiden: “Valon heijastuminen jään pinnalta on mielessäni todennäköisin vaihtoehto, mutta tutkimme myös muita vaihtoehtoja, kuten esimerkiksi sitä, että kirkkaat alueet ovat suolaa”, sanoo lennon päätutkija Chris Russell Kalifornian yliopistosta.

“Nämä pisteet tekevät Ceresistä aivan omalaatuisen ja erilaisen koko aurinkokunnassa. Emme ole nähneet mitään tällaista aiemmin.”

Tutkijat odottavat nyt lisää kuvia, eri kuvakulmista ja lähempää, jotta pisteistä saataisiin lisää tietoa.

Dawn-luotain on ottanut Cereksestä entistä yksityiskohtaisempia kuvia. Toukokuun alussa luotain oli "kartoitusradalla", jolla sen etäisyys kääpiöplaneetasta oli 13 600 kilometriä. Kuvien erotuskyky on 1,3 kilometriä pikseliä kohti. 

Erilaisten pinnanmuotojen ohella Dawn kuvasi arvoituksellisia valkoisia laikkuja, jotka ovat aiheuttaneet tutkijoille päänvaivaa. Pohjoisella pallonpuoliskolla sijaitsevassa kraatterissa oleva tuplalaikku näyttää koostuvan useista pienemmistä, kirkkaista alueista. Niiden luonteesta ei kuitenkaan ole saatu vielä varmuutta. 

Vahva epäilys kuitenkin on: "Tutkijat pystyvät nyt päättelemään, että näiden laikkujen kirkkaus johtuu auringonvalon heijastumisesta jostakin pinnalla olevasta voimakkaasti heijastavasta aineesta, mahdollisesti jäästä", toteaa Christopher Russell, Dawn-lennon päätutkija.

Dawn on nyt saanut päätökseen ensimmäisen kartoitusrupeamansa, kun se kiersi Cereksen kertaalleen 15 vuorokaudessa. 9. toukokuuta luotain käynnisti ionimoottorinsa siirtyäkseen alemmas toiselle kartoitusradalle, jolle se asettuu 6. kesäkuuta. 

Uudella radalla Dawn kiertää Cereksen 4 400 kilometrin korkeudessa kerran kolmessa vuorokaudessa. Pinnanmuotojen kartoituksen lisäksi luotain selvittää Cereksen geologista historiaa ja sen mahdollista aktiivisuutta. Aiemmin kääpiöplaneetasta on havaittu tihkuvan vesihöyryä.

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

Cerestä kiertävälle radalle maaliskuun alussa asettunut Dawn-luotain on viime viikot lähestynyt kääpiöplaneettaa yöpuolelta, joten kuvatarjonta on ollut niukkaa. 10. huhtikuuta luotain kuitenkin kuvasi Auringon valaisemaa pohjoista napaseutua ollessaan noin 33 000 kilometrin etäisyydellä. Tuloksena oli toistaiseksi tarkimmat kuvat kraattereiden kirjomasta maailmasta.

Ennätys rikkoutuu kuitenkin pian, sillä Dawn lähestyy kaiken aikaa Cerestä suunnatessaan ensimmäiselle "tiederadalle". Ensi viikon torstaina eli 23. huhtikuuta luotain asettuu ionimoottorinsa avulla 13 500 kilometrin etäisyydelle kohteestaan. Dawn pysyttelee tällä kiertoradalla toukokuun 9. päivään saakka, jolloin se siirtyy jälleen hieman lähemmäs kääpiöplaneettaa.

Yllä näkyy ensimmäinen kattava kartta kääpiöplaneetta Cereksen pinnasta. Kartta on käytännössä tehostettu väärävärikuva, jossa on paljon ihmissilmälle normaalisti erottumattomia yksityiskohtia. Kuva julkistettiin tänään 13.4.2015 European Geosciences Unionin vuotuisessa konferenssissa Wienissä.

Kartta on kollaasi useista VIR-spektrometrin kuvista. Niiden avulla voidaan havaita paitsi silmin näkyvät värit, myös pinnan lämpötila.

Silmälle näkyvät värierot eivät ole kuvasta juurikaan tulkittavissa. Kuvassa värejä on visuaalisuuden vuoksi tehostettu huomattavasti, ja lisäksi värit on käännetty. Infrapunakanavan värit näkyvät sinisinä, kun taas sinisellä kanavalla kuvatut erottuvat punaisena. Vihreän kanavan informaatio taas näkyy keltaisena. Kuvauskanavien aallonpituudet ovat 440 nanometriä (sininen), 550 nm (vihreä ) ja 920 nm (IR).

Tänään iltapäivällä vähän kello kahden jälkeen Dawn asettui Ceres-kääpiöplaneettaa kiertävälle radalle. Tosin jos joku olisi ollut luotaimen kyydissä, sitä ei olisi edes huomannut. Tässä tapauksessa kiertoradalle asettuminen tarkoittaa sitä, että luotain joutui Cereksen vetovoimavaikutuksen piiriin siten, ettei se pääse "karkuun" ilman moottoreidensa apua. 

Se ei kuitenkaan ole tarkoituskaan, sillä tulevien kuukausien, mahdollisesti jopa parin vuoden ajan, Dawn tutkii tarkoin Aurinkokunnan sisintä kääpiöplaneettaa. Jo nyt luotaimen välittämät kuvat ovat muuttaneet Cereksen varhaisissa otoksissa erottuvasta pienestä valopisteestä – alla oleva kuva on Dawn-luotaimen ensimmäinen kuva Cereksestä heinäkuulta 2010 – maailmaksi, jonka pinnanmuodot ovat vähintään yhtä arvoituksellisia kuin luotaimen aiemmin tutkiman Vesta-asteroidin. 

Ensi perjantaina Dawn-luotain asettuu Cerestä kiertävälle radalle. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun kääpiöplaneettaa päästään tutkimaan lähietäisyydeltä. Samalla Dawnista tulee ensimmäinen luotain, joka on kiertänyt kahta Aurinkokunnan kappaletta, joista kumpikaan ei ole Maa. Dawn tutki yli vuoden ajan Vestaa, joka on asteroideista suurin. Tosin se sai tittelin lahjaksi, kun asteroidivyöhykkeen ylivoimaisesti suurin kiertolainen Ceres ylennettiin kääpiöplaneetaksi.

Samalla Pluto sai arvonalennuksen planeettojen joukosta samaan ryhmään Cereksen kanssa. Pluton statuksen muuttaminen herätti paljon kritiikkiä etenkin Yhdysvalloissa – koska Pluto oli ainoa amerikkalaisastronomin löytämä planeetta – eivätkä kaikki sikäläiset tutkijat edelleenkään suostu käyttämään siitä nimitystä kääpiöplaneetta.

Uuden luokittelun ansiosta kahden luotaimen välille kehkeytyi kilpailu siitä, kumpi ehtii ensin tutkimaan tarkasti kääpiöplaneettaa. Tammikuussa 2006 laukaistu New Horizons lähetettiin alkujaan ulointa planeettaa eli Plutoa kohti, mutta saman vuoden elokuussa kaukainen pienkappale luokiteltiin uudelleen.

Dawn laukaistiin matkaan syyskuussa 2007. Luotaimen ensimmäisenä kohteena oli kuitenkin Vesta. Dawn saapui Vestan luo heinäkuussa 2011 ja asettui asteroidia kiertävälle radalle. Reilun vuoden kestäneiden tutkimusten jälkeen Dawn jatkoi matkaansa ja suuntasi kohti Cerestä.

Vaikka lähtö Vestan luota viivästyi reilulla viikolla, oli selvää, että New Horizons on hävinnyt kisan. Fysiikan ja taivaanmekaniikan lait ovat lahjomattomia. Pluto-luotain oli radalla, joka veisi sen kaukaisen kiertolaisen ohi täsmälleen tiedettynä päivänä – 14. heinäkuuta 2015. Kun Dawn irtautui Vestan heikosta vetovoimakentästä syyskuussa 2012, sen rata johtaisi yhtä täsmällisesti Cereksen luo 6. maaliskuuta 2015.

Voittaja on siis ollut selvillä jo yli kahden vuoden ajan.

Hitaasti mutta varmasti

Dawnin vuosia kestävä kiertely asteroidivyöhykkeellä ja ohjausmanööverit sekä Vestan että Cereksen lähistöllä ovat mahdollisia ainoastaan sen ionimoottorin – tai tarkemmin sanottuna kolmen ionimoottorin –ansiosta. Perinteiset rakettimoottorit kuluttavat polttoainetta niin ahnaasti, että Dawn-luotaimen olisi pitänyt olla käytännössä pelkkää polttoainesäiliötä.

Ionimoottori rinnastuu räjähtävää työntövoimaa tuottavaan kemialliseen rakettimoottoriin kuin muinaisen antiikin tarun kilpikonna jänikseen. Se on hidas, mutta etenee vakaasti ja varmasti kohti maalia. Ja kuten tarun kilpikonna voitti jäniksen, Dawn päihittää New Horizons -luotaimen – olkoonkin, että jälkimmäisellä on ollut paljon pidempi matka kuljettavanaan.

Ionimoottori perustuu siihen, että moottorin ajoaineen xenon-atomeilta riistetään elektroneja ja näin syntyneet sähköisesti varautuneet ionit kiihdytetään sähkön avulla suureen nopeuteen. Moottorin työntövoima on samaa suuruusluokkaa kuin tukankuivaajan puhallus, mutta kun se jatkuu vuosien ajan, luotaimen vauhti ehtii kasvaa riittävän suureksi planeettainvälisessä avaruudessa vaeltamiseen.

Matkalla kohti Vestaa Dawn nappasi kertaalleen lisävauhtia Marsin lähiohituksesta, mutta jälkimmäisen etapin Cerekseen se on taittanut pelkästään ionimoottoreidensa turvin. Aurinkopaneelien tuottamalla sähköllä toimiva ionimoottori on myös luotettava, sillä liikkuvia ja muitakin osia on vähän verrattuna kemialliseen rakettimoottoriin polttoainesäiliöineen ja -putkineen, venttiileineen sun muineen.

Ionimoottorin voi huoletta sammuttaa ja käynnistää useita kertoja, ja se lähtee käyntiin aina yhtä varmasti kuin vanhan Kuplavolkkarin ilmajäähdytteinen takamoottori hyytävän kylminä pakkasaamuinakin.