Kääpiöplaneetta Cereksen pinta muuttuu: pinnan alta purkautuu ainesta

Kuva: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF
Kuva: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF
Kuva: Carotto et al. 2018

Tutkijat ovat todistaneet kuinka Cereksen pinnan alta purkautuu sekä vettä että soodaista vettä. Pieni kääpiöplaneetta on osoittautunut aktiivisemmaksi maailmaksi kuin aiemmin osattiin kuvitellakaan.

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.

Juling-kraatterin koillisreuna on lähes ikuisessa varjossa. Pohjan muodot taas kertovat jäätikkömäisistä virtauksista.

Löytö on monessa suhteessa outo, sillä vesijää ei ole stabiilia Cereksen pinnalla. Se kyllä säilyy parhaiten juuri varjoisilla ja kylmillä rinteillä, mutta silloinkin se sublimoituu suoraan höyryksi. Jään lisääntymistä voi siis tapahtua vain, jos sitä purkautuu jostain lisää.

Tutkijoiden mukaan syy lienee Cereksen kierrossa Auringon ympäri. Kun pallon pinta lämpenee, sen alta alkaa purkautua vesihöyryä, joka sitten kondensoituu läheisen kraatterin kylmälle rinteelle. Myös lämmityksen mahdollisesti aiheuttamat maanvyöryt saattavat paljastaa lisää tuoretta jäätä.

Vaikka Juling-kraatteri sijaitsee syvällä Cereksen eteläisellä pallonpuoliskolla (noin Australian pääkaupungin leveysasteilla), ei Aurinko nouse kesäisin lämmittämään sen rinteitä juuri talvea paremmin. Kääpiöplaneetan akseli ei nimittäin ole juurikaan kallistunut sen kiertorataan nähden.

Pintaa lämmittävä säteilyannos kuitenkin vaihtelee vuoden mittaan roimasti, koska Aurinko on joskus lähellä (2,56 AU) ja toisinaan kaukana (2,98 AU). Tuo huima 63 miljoonaa kilometrin erotus on paljon suurempi kuin esimerkiksi lyhin matka Marsista Maahan.

(Jo ennen Dawn-luotaimen saapumista vaikutti varmalta, että Cereksen syvyyksistä näyttäisi purkautuvan vettä.)

Toisessa tuoreessa tutkimuksessa perehdyttiin viitteellisempiin todisteisiin muutoksista, mutta sen vaikutukset ovat kauaskantoisempia. Sen mukaan pinnan alta on paljastunut tavaraa geologisessa lähimenneisyydessä.

Jo aiemmin Cerekseltä on löydetty natriumkarbonaattia eli soodaa (Na2CO3, joka eri aine kuin ruokasooda NaHCO3). Kääpiöplaneetan kiehtovat kirkkaat pisteet muodostuvat suurelta osin juuri tästä tavarasta.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa tutkittiin useita paikkoja, joista löytyy soodan hydraatteja. Nämä ovat soodan kidemuotoja, joissa on mukana jonkin verran, joskus paljonkin, vettä. Ne ovat evaporiitteja, joita syntyy vain, kun suolaisesta vedestä haihtuu neste pois ja loppu kiteytyy.

Kuva: Carotto et al. 2018
10-kilometrisen Oxo-kraatterin reunoilta löytyy niin soodaa, sen hydraatteja, kuin vesijäätäkin (Carrozzo et al.).

Tällaiset esiintymät tutkijoiden mukaan häviäisivät vesijään tapaan sublimoitumalla muutamassa miljoonassa vuodessa. Tämä osoittaa, että aineksen on täytynyt ilmaantua pinnalle geologisesti varsin äskettäin.

Soodan hydraatteja tunnetaan nyt vain kahdelta taivaankappaleelta: Cerekseltä ja Maasta. Meillä näistä hydraateista tunnetuin lienee jo antiikin aikana paljon käytetty natron (Na2CO3·10H2O), joka toimii mm. pesuaineena sekä veden pehmentäjänä. Sitä ja muitakin evaporiitteja löytyy kuivuneiden suolajärvien pohjilta.

Dawn-luotain on osoittanut Cereksen pinnan eri alueilla olevan koostumukseltaan erittäin erilainen. Tutkijoiden mukaan vaihtelu on syntynyt joko törmäysten kaivaessa ja levittäessä syvemmältä peräisin olevaa ainetta pinnalle, kryovulkaanisina intruusioina jossa aines tunkeutuu hyvin syvältä pinnalle, tai ehkä jo alkumeren olemassaolon aikana.

Cereksen pinnan uskotaan syntyneen kun koko palloa peittänyt globaali meri jäätyi.

Kääpiöplaneetta on tämän lisäksi yhä aktiivisen ja dynaaminen maailma.

Asiasta kertoivat aiemmin mm. SpaceDaily ja Phys.org.

Lähteet: Raponi ja kumpp., Carrozzo ja kumpp.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF sekä Carrozzo et al. 2018.

Painottomuus muuttaa silmän rakennetta

Kansainvälisellä avaruusasemalla viipyneet astro- ja kosmonautit ovat huomanneet näkökykynsä muuttuvan. Joissakin tapauksissa muutokset ovat ilmeisiä jo avaruudessa, joskus ne ilmenevät vasta paluun jälkeen.

Houstonin yliopiston tutkijan Nimesh Patelin johdolla on selvitetty, mitä silmässä oikein tapahtuu painottomuudessa.

Ilmiölle on annettu nimilyhenne SANS (Space flight-Associated Neuro-ocular Syndrome) ja sitä on tutkittu jo pitkään. Nyt siitä on saatu uutta ja entistä tarkempaa tietoa OCT-kuvauksen (Optical Coherence Tomography) keinoin.

"Tutkimme 15 ISS-astronauttia ennen ja jälkeen lennon, ja totesimme heidän silmiensä rakenteessa todella tapahtuneen muutoksia", Patel.

Kaikkien tutkittujen näkökyky oli hyvä sekä ennen lentoa että sen jälkeen, mutta monilla oli silti havaittavissa rakenteellisia muutoksia silmissä.

Tutkimuksessa käytetyllä OCT-tekniikalla saadaan poikkileikkauskuvia silmästä, tässä tapauksessa verkkokalvosta. Patelin kehittämällä ohjelmistolla kuvista saatiin selvitettyä, että pitkien lentojen seurauksena silmissä tapahtuu kolmenlaisia muutoksia.

"Tutkimuksessa kävi ilmi, että pitkään jatkuva oleskelu mikrogravitaatiossa saa aikaan muutoksia Bruchin kalvossa olevan näköhermon aukon sijainnissa, verkkokalvon paksuuden kasvua näköhermon läheisyydessä ja suonikalvon lisääntynyttä poimuttuneisuutta", Patel listaa.

Osa näistä muutoksista oli odotettavissa, kun kallonsisäinen paine kasvaa, mutta niissä oli kuitenkin merkittäviä yksilökohtaisia eroja. Esimerkiksi suonikalvon poimuttuneisuus ei ollut niin yleistä, jos verenpaine oli koholla.

Muutosten syistä ei ole vielä tarkkaa tietoa, mutta oletettavasti taustalla on painottomuuden aiheuttama kehon nesteiden kertyminen yläruumiiseen ja erityisesti päähän.

Tutkimuksen perusteella näyttää siltä, että ainakin osa pitkien avaruuslentojen aiheuttamista muutoksista palautuu ennallaan vasta pitkän ajan kuluessa.

Patelin johtamalla tutkimuksella ei ole merkitystä pelkästään avaruuslentojen kannalta. Hänen kehittämillään algoritmeilla voidaan jatkossa tutkia myös "tavallisia" potilaita ja kenties havaita hyvin pieniä silmissä tapahtuvia muutoksia, jotka muuten jäisivät huomaamatta.

Tutkimuksesta kerrottiin Houstonin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu JAMA Ophthalmology -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA

Kiinan holtiton avaruusasema sinnittelee vielä, mutta putoaa aprillipäivän tienoilla

Kuva: Wikimedia Commons / Jarmo Korteniemi
Kuva: Wikimedia Commons / Jarmo Korteniemi

Kiinan ensimmäinen miehitetty avaruusasema on putoamassa alas. Näillä näkymin ohjauskyvytön avaruusasema palaa ilmakehässä huhtikuun alussa.

Aprillipäivänä saattaa näkyä komeita kiinalaisia "ilotulituksia", jos vain sattuu olemaan oikeassa paikassa. Kiinan 8,5-tonninen avaruusasema Tiangong-1 on viimein putoamassa maahan. Se on sinnitellyt radallaan yllättävän pitkään, sillä alunperin sen piti tuhoutua jo vuodenvaihteessa.

Arvio voi tosin mennä muutaman päivän sinne tai tänne. Aerospace Corporation ennustaa putoamisen sattuvan 31.3.–3.4., Euroopan avaruusjärjestön hieman vanhempi arvio taas kertoi sen tapahtuvan 29. ja 9. päivän välillä.

Asema alkanee hajota kunnolla noin 70–80 kilometrin korkeudella. Tapahtuman saattaa pystyä näkemään noin 500 kilometrin päästä.

Aseman mitattu ja ennustettu korkeus (Aerospace Corp.)

Putoamispaikka on vielä lähes täysin auki ja kattaa käytännössä yhä koko 43. leveyspiirien välisen alueen. Paikka varmistuu muutaman tuhannen kilometrin tarkkuudella vasta tunteja ennen putoamista, tai vasta itse tapahtuman aikana. Myös se, putoaako osia maahan asti, on epävarmaa.

Tiangong-1 on kiertänyt Maata jo yli kuusi vuotta. Se laukaistiin avaruuteen syyskuussa 2011, minkä jälkeen siellä on vieraillut kaksi miehistöä. Nyt asema on tyhjillään. Vuoden 2016 alun jälkeen asema ei ole ollut lennonjohdon hallinnassa.

Aseman putoamisesta, tarkan ajankohdan ennustamisesta, sekä mahdollisista haitoista on kerrottu tarkemmin kahdessa aiemmassa jutussamme. Tuoreimmista aika-arvioista kertoi nyt ensimmäisenä Suomen kuvalehti.

Taivas täynnä revontulia! Tänäänkin kannattaa katsoa ylöspäin.

Revontulet Tromsøn all-sky -kamerassa. Kuva: NIPR
Revontulet Tromsøn all-sky -kamerassa. Kuva: NIPR
Aurinko SDO:n kuvaamana 15. maaliskuuta 2018

Eilen illalla näkyi pitkästä aikaa revontulia myös eteläisessä Suomessa. Otolliset olosuhteet niiden näkymiseen jatkuvat vielä vähän aikaa, joten vaikka todennäköisyys komeisiin taivaan tuliin on tänään pienenpi kuin eilen, kannatta taivasta tähytä myös tänään illalla ja yöllä – etenkin kun säätila täällä Maan päällä näyttää olevan suotuisa.

Ilmatieteen laitoksen mainio Avaruussääpalvelu povasi jo eilen revontulia ja niin kävikin: illalla vihertävät, kauniisti elävät revontulet olivat taivaalla jopa eteläisessä Suomessa, mutta pohjoisessa näytös oli luonnollisesti parempi.

Otsikkokuvassa on esimerkkinä Japanin kansallisen napatutkimuslaitoksen Tromsøssa olevan revontulikameran kuva, joka näyttää koko taivaan peittäneitä revontulia. Paikan päällä katsottuna ne olivat varmasti sykähdyttävän kauniit, kuten tämä kooste viime yöstä näyttää.

Aurinko on parhaillaan noin 11-vuotisen aktiivisuussyklinsä rauhallisessa vaiheessa, minkä vuoksi sen pinnalta roihahtelee varsin harvoin sellaisia purkauksia, jotka saisivat aikaan vipinää täällä maapallon seutuvilla. 

Mutta aina silloin tällöin näin käy. Nyt Auringossa on niin sanottu korona-aukko, nimensä mukaisesti Aurinkoa ympäröivässä kaasukehässä oleva reikä, jonka kautta suihkuaa ulos avaruuteen kaasua. Tämä on ihan tavallista, joskin nyt tämän aurinkotuulen nopeus on suurehko ja se osuu juuri meidän suuntaamme avaruudessa.

Siksi maapalloa suojaavaan magneettikenttään osuessaan se saa aikaan geomagneettisen häiriön, pientä myrskyä avaruussäässä, jolloin napa-alueiden ympärillä olevat rengasmaiset revontulialueet pääsevät aktivoitumaan normaalia enemmän ja levittäytyvät myös etelämpään. Ja etelänavan ympäristössä pohjoisempaan.

Avaruussäätä tarkkaillaan ja ennustetaan koko ajan, koska sillä voi olla vaikutuksia satelliittien toimintaan ja joskus jopa täällä Maan pinnalla.

Tämä eilinen myrsky oli vain pieni, luokkaa G1, ja vastaavan laatuinen taivasnäytelmä saattaa olla tiedossa vielä tänäänkin, vaikkakin todennäköisyys on hieman pienempi. Joka tapauksessa nopean aurinkotuulen hiukkasvirtauksen vaikutus jatkunee kolmesta viiteen päivää hiljalleen heiketen.

Aurinko SDO:n kuvaamana 15. maaliskuuta 2018
Aurinko eilen SDO-satelliitin kuvaamana.
Korona-aukko näkyy siinä hyvin – osoittamassa suoraan kohti meitä. Kuva: NASA /SDO

Löpö loppuu – Kepler alkaa olla finaalissa

Eksoplaneettoja sinnikkäästi etsinyt Kepler-avaruusteleskooppi on taas vaikeuksissa. Yhdeksän vuoden aikana se on kokenut kovia, mutta kekseliäillä kikoilla toimintaa on onnistuttu jatkamaan niin ohjausjärjestelmän osittaisesta vikaantumisesta kuin kosmisen säteilyn pommituksesta huolimatta.

Nyt lopullinen loppu alkaa kuitenkin olla lähellä. Teleskoopin asennonsäätöön tarvittava polttoaine vetelee viimeisiään. Kun Keplerin kolmesta gyroskoopista toinen rikkoutui vuonna 2013, alkuperäinen havaintosuunta jouduttiin hylkäämään ja tarkkailtavaa taivaanaluetta vaihtamaan kolmen kuukauden välein.

Tuolloin arvioitiin, että teleskoopin asentoa pystyttäisiin muuttamaan ehkä kymmenen kertaa. Aiemmin tässä kuussa se tehtiin jo 17. kerran eikä suotta. Alkuperäisen havainto-ohjelman aikana Kepler löysi yli 2 300 eksoplaneettaa ja jatko-ajallakin löytöjä on kertynyt jo reilut 300.

Kaikella on kuitenkin rajansa.

Sen lisäksi, että Kepleriä ei polttoaineen loputtua pystytä enää kääntämään uuteen, havaintojen kannalta sopivaan suuntaan, myös tietoliikenneyhteys katkeaa, kun antennia ei saada suunnattua Maahan. Sitä ennen on saatava imuroitua kaikki mahdollinen data Keplerin muistista.

Ongelmana on se, että teleskoopissa ei ole bensamittaria. Polttoaineen määrää joudutaan arvioimaan säiliössä vallitsevan paineen ja ohjausmoottoreiden toiminnan perusteella. Eikä kumpikaan keino anna kovin tarkkaa tietoa jäljellä olevan polttoaineen määrästä.

Sitä pitää kuitenkin olla riittävästi vielä vihoviimeiseen asennonsäätöön, jotta teleskooppi ja sen antenni ehditään suunnata Maahan vihoviimeistä tiedonsiirtoa varten. Lennonjohto joutuu olemaan lähiviikot ja -kuukaudet varpaillaan, sillä kun polttoaineesta on käytetty viimeinenkin pisara, Keplerin ohjaaminen käy mahdottomaksi.

Kepler-avaruusteleskoopin taru on siis lopuillaan, mutta se saa jatkoa toivon mukaan jo kuukauden kuluttua. 16. huhtikuuta on määrä laukaista avaruuteen TESS eli Transiting Exoplanet Survey Satellite. Toisin kuin Kepler, joka tarkkaili ensin Joutsenen tähdistön tienoilla ollutta aluetta ja sitten vajaata kahtakymmentä samankokoista palasta taivaasta aina kolme kuukautta kerrallaan, TESS käy läpi lähes koko taivaankannen ja etsii kirkkaita tähtiä kiertäviä planeettoja 300 valovuoden säteellä.

Keplerin hupenevasta polttoaineesta kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: NASA

Maan myrskyt ovat Jupiterin rinnalla pientä ohimenevää tuulenvirettä

Pioneer 10 -luotaimen pikaisesta Jupiter-ohilennosta 45 vuotta sitten on tultu pitkälle. Heinäkuusta 2016 lähtien jättiläisplaneettaa on kiertänyt Juno-luotain, joka sukeltaa lähimmillään 3 500 kilometrin etäisyydelle Jupiterin pilviverhosta. Planeetasta saadaan aivan uutta tietoa.

Jupiterin kaasukehä on tiedetty tuuliseksi paikaksi jo entuudestaan, mutta uusien mittausten perusteella tuiverrukset ulottuvat hyvin syvälle ja myrskyt kestävät paljon pidempään kuin maapallolla.

Scott Boltonin, Juno-luotaimen päätutkijan, mukaan kaikki tämä on vasta alkua. "Junolla on takanaan tutkimustensa päävaiheen ensimmäinen kolmannes ja nyt jo näemme merkkejä uudenlaisesta Jupiterista."

Junon mittausten mukaan Jupiterin gravitaatiokenttä on pohjois–eteläsuunnassa epäsymmetrinen samaan tapaan kuin pilvivöiden ja -vyöhykkeiden järjestelmä. Niiden synty on seurausta itä–länsisuuntaisista suihkuvirtauksista, jotka ulottuvat syvälle kaasukehään.

Mitä syvemmältä ne kumpuavat, sitä enemmän niiden kuljettamana liikkuu kaasua. Kun kyse on jättiläisplaneetasta, virtausten mittakaava näkyy jopa gravitaatiokentän voimakkuudessa. Tutkimalla siinä esiintyvää epäsymmetrisyyttä saadaan tietoa syvyydestä, jolle suihkuvirtaukset pystysuunnassa ulottuvat.

Jupiterin pilvivöiden  ja -vyöhykkeiden olemassaolo on tiedetty jo vuosisatojen ajan, mutta niiden tuntemus on ollut hyvin ylimalkaista. Käytännössä niiden olemuksesta on voitu tehdä päätelmiä ainoastaan kaasukehän yläosien pilvimuodostelmista.

"Junon gravitaatiomittausten ansiosta tiedämme nyt, kuinka syvälle suihkuvirtaukset ulottuvat ja millainen niiden rakenne on näkyvän pilviverhon alapuolella. Aivan kuin olisimme siirtyneet 2D-kuvista huipputarkkaan 3D:hen", havainnollistaa syvemmän kaasukehän sääilmiöitä koskevaa tutkimusta johtanut Yohai Kaspi.

Saadut tulokset olivat yllätys, mikä ei tarkkuuden parantuessa ja näkökulman vaihtuessa – Juno kiertää Jupiteria napojen kautta kulkevalla radalla – ole ollenkaan yllättävää. Jättiläisplaneetan kaasukehän kerros, jossa pinnalle asti ulottuvat sääilmiöt esiintyvät, on paljon massiivisempi kuin aiemmin arveltiin. Sillä on paksuutta peräti 3 000 kilometriä.

Kerrokseen sisältyvä massa on "vain" prosentti Jupiterin koko massasta, mutta se tarkoittaa kolminkertaista määrää Maan massaan verrattuna. Määrä on suhteellisestikin suuri, sillä Maan ilmakehä muodostaa ainoastaan miljoonasosan koko planeettamme massasta.

Jupiterin massasta sadasosa kiertää planeetan sisäosia itä–länsisuuntaisissa virtauksissa. Niiden alapuolella Jupiter pyörii kuin kiinteä kappale, vaikka kiinteää ainetta on vasta paljon syvemmällä. Tällä hetkellä tutkijoita askarruttaa monen muun seikan ohella se, millaisia ilmiöitä esiintyy kiinteän kappaleen tavoin pyörivien sisäosien ja alati myrskyävien kaasukehän ulompien kerrosten rajapinnalla.

Junon infrapuna-alueella toimivalla JIRAM-revontulikameralla (Jovian Infrared Auroral Mapper) pystytään tarkastelemaan sääilmiöitä sekä päivä- että yöpuolella 50–70 kilometriä pilviverhon yläosien alapuolella. Ja mikä tärkeintä, se onnistuu myös napa-alueilla, joiden sääolot ovat aiemmin olleet hämärän peitossa.

Pohjoisnavan ympäristössä on tiuhassa pyörremyrskyjä, joilla on läpimittaa lähes 5 000 kilometriä, ja eteläisillä napaseuduilla niillä on kokoa vielä enemmän. Niissä esiintyy 350 kilometrin tuntinopeudella puhaltavia tuulia, jotka eivät tunnu lainkaan laantuvan.

Pohjoisnavan kohdalla on suuri sykloni, jolla on ympärillään kahdeksan hieman pienempää myrskyä. Eteläistä vastinetta ympäröi viisi pyörrettä. Myrskyjä on niin tiuhassa, että ne ovat käytännössä kiinni toisissaan. Siitä huolimatta ne pysyttelevät erillään – tai ovat pysytelleet ainakin niiden seitsemän kuukauden ajan, mikä niitä on pystytty tarkkailemaan.

"Kysymys kuuluukin, miksi ne eivät sulaudu yhteen", aprikoi tutkimukseen osallistunut Alberto Adriani. "Tiedämme Cassini-luotaimen havaintojen perusteella, että Saturnuksella on kummallakin navallaan ainoastaan yksi sykloni. Meille alkaa hiljalleen hahmottua, että kaikki kaasujättiläiset eivät todellakaan ole samanlaisia."

Jupiterin kaasukehän tutkimuksesta kerrottiin NASAn uutissivuilla ja Nature-tiedelehdessä (maksullinen), jonka tuoreimmassa numerossa on kaikkiaan neljä Juno-luotaimen tuloksia esittelevää artikkelia.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Eksoplaneetan kaasukehästä löytyi vettä – ja paljon

WASP-39b on vuonna 2011 löytynyt "kuuma Saturnus", joka sijaitsee noin 700 valovuoden etäisyydellä meistä. Planeetta kiertää Neitsyen tähdistöön kuuluvaa tähteä, joka muistuttaa Aurinkoa ja on vain hieman omaa keskustähteämme pienempi.

Planeetalla on massaa reilu neljäsosa Jupiterista eli suunnilleen Saturnuksen verran, mutta halkaisijaltaan se on neljänneksen Jupiteria suurempi. WASP-39b on siis kuin turvonnut Saturnus.

WASP-39b kiertää tähteään vain 7,3 miljoonan kilometrin etäisyydellä, joten se on hyvin kuuma. Helteisyyttä lisää se, että planeetan pyörimisliike on lukkiutunut eli se kääntää aina saman puolen kohti tähteä.

Päiväpuolella lämpötila kohoaakin lähes 800 celsiusasteeseen. Tosin yöpuolen ikuisessa pimeydessä on miltei yhtä kuuma, sillä pimeän ja valoisan alueen rajan eli terminaattorin yli puhaltaa voimakkaita tuulia, jotka kuljettavat lämpöä öiselle pallonpuoliskolle.

Silti planeetan kaasukehässä on runsain mitoin vettä, joskin korkean lämpötilan seurauksena se ei ole nestemäisessä olomuodossa, vaan vesihöyrynä.

Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopeilla tehtyjen spektrihavaintojen perusteella WASP-39b:n kaasukehässä on vettä kolme kertaa enemmän kuin Saturnuksessa.

Tutkijat olivat aavistelleet jo ennalta, että planeetan kaasukehässä voisi olla vettä, mutta sen määrä yllätti. Sitä on niin paljon, että WASP-39b ei ole voinut syntyä niillä nurkilla, missä se nyt kiertää tähteään.

Veden arvellaan olevan peräisin jäisistä kappaleista, jotka pommittivat planeettaa sen syntyvaiheissa. Alle kymmenen miljoonan kilometrin etäisyydellä auringonkaltaisesta tähdestä ei voi vaellella jäisiä kappaleita, joten WASP-39b on muotoutunut paljon kauempana ja vasta myöhemmin vaeltanut nykyiselle kiertoradalleen.

"WASP-39b osoittaa, että eksoplaneetat voivat poiketa koostumukseltaan huomattavasti Aurinkokunnan kiertolaisista. Toivon mukaan eksoplaneetoissa näkemämme monimuotoisuus antaa meille vihjeitä siitä, miten erilaisilla tavoilla planeetat voivat syntyä ja kehittyä", toivoo tutkimuksessa mukana ollut David Sing.

WASP-39b:stä tehdyt spektrihavainnot ovat jokseenkin yksityiskohtaisimpia, joihin nykytekniikalla on mahdollista päästä. Hannah Wakefordin johtama tutkijaryhmä odottaakin malttamattomana Webb-avaruusteleskoopin laukaisua avaruuteen – joka näillä näkymin lykkääntyy ensi vuoden loppuun tai peräti vuoden 2020 alkupuolelle.

Webb-teleskoopin havaitseman infrapunasäteilyn aallonpituuksilla on mahdollista tutkia esimerkiksi hiilen mahdollista esiintymistä planeetan kaasukehässä. Hiilen ja myös hapen runsaudet kertovat vesihöyryn ohella siitä, missä ja miten WASP-39b aikoinaan syntyi.

Löydöstä kerrottiin NASAn uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astronomical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/ESA/G. Bacon & A. Feild (STScI)/H. Wakeford (STScI/University of Exeter)

Nasa tunaroi: uusi avaruusteleskooppi JWST taitaa myöhästyä vieläkin lisää

JWST testissä
JWST testissä

Hubble-avaruusteleskoopin seuraaja, James Webb Space Telescope, eli JWST, näyttää olevan yksi ikuisuushankkeista. Sen piti päästä taivaalle vuonna 2010, mutta nyt alkaa näyttää siltä, että tämänhetkinen tavoite 2019 voi olla aika optimistinen arvio.

Nasa on julkaissut viime aikoina usein otsikkokuvanammekin olevan kuvan kaltaisia otoksia teleskoopista testattavana, mutta kuvateksteissä ei ole puhuttu paljoakaan vielä edessä olevista ongelmista ja testaamisen aikana tulleista uusista hankaluuksista.

JWST on kerrassaan upea tähtitieteellinen havaintolaite. Samalla se on hyvin monimutkainen ja lähes kaikki, mitä sitä varten on tehty, on ainutlaatuista ja parempaa, suurempaa tai hankalampaa kuin aikaisemmin. Siksi ei ole mikään ihme, että sen tekeminen on kestänyt paljon suunniteltua pitempään – eivätkä Yhdysvaltain avaruuspolitiikassa tapahtuneet heilahdukset ole yhtään auttaneet asiaa.

Tuorein takaisku Space News -avaruusuutissivuston mukaan tulee myös Yhdysvaltain hallintokoneiston suunnalta, mutta kyseessä on lähinnä tilannekartoitus: tilintarkastajien eilen luovuttaman raportin mukaan todennäköisyys sille, että hanke viivästyy, on erittäin suuri.

Avaruusteleskoopin testaaminen on sujunut hyvin ja työt testaamisen aikana ilmenneiden pienten ongelmien kanssa etenevät. On normaalia, että testaamisen aikana löytyy korjattavaa; itse asiassa olisi huolestuttavaa, jos mitään ei löytyisi.

Erityisesti teleskoopin avaruudessa avautuvat suuret rakenteet ovat olleet hankaluuksissa. Raportti nostaa esiin purjeen tapaan levittäytyvän suuren aurinkosuojan, jonka varjossa teleskoopin on määrä toimia.

Aurinkosuoja koostuu viidestä päällekkäisestä Kaptonista tehdystä tenniskentän kokoisesta kerroksesta. Sen avaaminen testeissä sujui oikein hyvin, eikä sen suhteen näytä olevan huolia avaruudessakaan, mutta varjon saaminen takaisin pakattuun muotoon vie paljon enemmän aikaa kuin kaavailtiin.

Avatusta varjosta löydettiin myös valmistusvirheitä, jotka pitää korjata. Samoin systeemiä, joka kiristää kerrokset tiukoiksi, pitää hieman muuttaa. 

Lisäksi avaamista varten piti teleskoopista poistaa muutamia osia, jotka pitää nyt kiinnittää uudelleen.

Kun laukaisuajankohtaa siirrettiin viimeksi lokakuusta 2018 kesään 2019, jätettiin aikatauluun neljä kuukautta varaa viivästyksiin. Aurinkosuojan kanssa tarvitaan todennäköisesti ainakin kolme kuukautta lisäaikaa, eikä lisäajan tarve lopu tähän.

Ongelmana on myös se, että lisätöistä tulee koko ajan lisää kustannuksia, ja on mahdollista, että viimeisin kustannuskatto tulee vastaan. JWST:n hintalapuksi on sovittu kahdeksan miljardia dollaria, eikä nykytaloustilanteessa sitä voida varmasti kasvattaa.

Nasa ei ole vielä kommentoinut tilannetta muuten kuin toteamalla, että aikataulu on haasteellinen. 

Näillä näkymin hankkeen aikataulussa pysymisestä pitää tehdä uusi ajantasainen arvio – ja se osaltaan saattaa myös lisätä paineita laukaisun lykkäämiseen vuoden 2019 lopulle, tai jopa vuoden 2020 puolelle.

JWST laukaistaan avaruuteen eurooppalaisella Ariane 5 -kantoraketilla. Sen suhteen onneksi ei ole tiedossa ongelmia.

Salaisuus paljastui: SpaceX:n laukaisemassa satelliitissa suomalaisia osia

Sinänsä ei ole mikään salaisuus, että Forssassa päämajaansa pitävä DA-Group on tehnyt ja tekee monenlaisia huippuluokan mikroaaltotekniikkaa myös avaruuslaitteisiin, mutta harva sitä vain tietää. Eräs näistä avaruuslaitteista oli viikko sitten avaruuteen lähetetty PAZ-satelliitti, jonka tutkan tekemiseen suomalaiset osallistuivat tärkeässä osassa.

DA-Group suunnitteli ja valmisti PAZ-satelliittiin SAR-tutkan alijärjestelmiä ja instrumentteja vuosien 2009 - 2012 aikana, jolloin se oli alihankkijana nykyisin Airbus-konsernin avaruus- ja puolustusosastoon kuuluvalle, silloiselle EADS CASA Espacio -yhtiölle.

PAZ on Espanjan tilaama edistyksellinen tutkasatelliitti, joka kuvaa Maata ns. synteettisen apertuurin mikroaaltotutkalla. Siis periaatteessa samanlaisella laitteella kuin suomalaisen Iceyen X1-satelliitti, paitsi että PAZ on suurempi ja myös sen tutka on kookkaampi.

Koska PAZ palvelee espanjalaisia ja eurooppalaisia puolustus- ja pelastusorganisaatioita (siviilikäyttäjien ohella), on sen tutka myös tehty huomattavasti suomalaissatelliittia toimintavarmemmaksi.

Tarkalleen ottaen PAZ-satelliitin tutka on X-taajuuskaistalla toimiva SAR-tutka (Synthetic Aperture Radar, synteettisen apertuurin tutka), ja DA-Groupin toimittamat tutkan alijärjestelmät jakavat tutkan lähetyssignaalin hyvin stabiilisti eri antennielementeille sekä yhdistävät eri antennielementeiltä tulevat tutkasignaalit. 

PAZ on osa kolmen satelliitin konstellaatiota yhdessä saksalaisten TerraSAR-X ja TanDEM-X –satelliittien kanssa; DA-Group toimitti myös niihin alijärjestelmiä satelliitit rakentaneen Airbus Defence and Spacen saksalaisosan alihankkijana. 

Noin viisi metriä pitkä ja 2,4 metriä halkaisijaltaan olevan pötkylän kokoinen, laukaisun aikaan 1,3-tonninen PAZ-satelliitti laukaistiin onnistuneesti SpaceX Falcon 9 –kantoraketilla Vandenbergin lentotukikohdasta Kaliforniasta viime torstaina 22.2. klo 16:17 Suomen aikaa ja sen ylimmän vaiheen palauttaminen takaisin Maahan (ilmakehässä tuhoutumaan) sai aikaan upean valoilmiön, joka näkyi myös Suomen taivaalla.

PAZ-satelliitti puhdastilassa rakentamisen aikana.

 

Suomalainen suuri, mutta hiljainen avaruusosaaja

DA-Group on eräs harvoista pitkään avaruusalalla olleista suomalaisyhtiöistä. Se on tehnyt osia mm. Planck-avaruusteleskooppiin ja Saturnuksen Titan-kuuhun laskeutuneeseen Huygens-luotaimeen.

Suurin osa yhtiön työstä on kuitenkin alijärjestelmien ja instrumenttien suunnittelu sekä valmistaminen tutkasatelliitteihin. Tekeillä juuri nyt on osia kymmeneen eri satelliittiin muun muassa ESA:n Sentinel- sekä MetOp-SG -ohjelmissa. Yhtiö esimerkiksi tekee Sentinel-1 –tutkasatelliitteihin täydelliset tutkasignaalin jakojärjestelmät; kahden jo taivaalla olevan satelliitin jatkoksi on jo valmisteilla kaksi lisää.

Uuden sukupolven MetOp-SG –sääsatelliitteihin yhtiö toimittaa 89 GHz:n vastaanottimet meteorologisiin ilmakehän mittauksiin. Ensimmäinen MetOp-SG –satelliitin laukaisu on vuonna 2021 ja viimeisin samasta satelliittiperheestä vuonna 2036. 

DA-Group on eräs parhaimmista eurooppalaisyhtiöistä, kun kyse on radioaaltoteknologiasta sekä mikroaalto- ja millimetriaaltoteknologioista.

Kuten aina avaruuslaitteilla, pelkkä suunnittelu ei riitä: tuotanto sisältää vaativan tarkkuusmekaniikan valmistuksen ja elektroniikka-asennuksen sekä toiminnalliset testaukset ja ympäristötestit. Näitä ovat esimerkiksi tyhjiötestaus, sähkömagneettisen yhteensopivuuden ja häiriösiedon testaus sekä täristystestit.

”Laatuvaatimukset ovat äärettömän korkeat. Huoltokeikkoja yli 500 kilometrien korkeudessa maapalloa kiertäviin laitteisiin ei tehdä”, toteaa toimitusjohtaja Sami Kotiniemi yhtiön tiedotteessa.

”Avaruushankkeiden pitkä prosessiaika asettaa konsernin toiminnalle merkittäviä haasteita. DA-Groupilla on kuitenkin poikkeuksellisen kokonaisvaltainen osaaminen avaruuslaitteista, ja tuotantoprosessi laitteiden suunnittelusta testaukseen pystytään hoitamaan lähes kokonaan talon sisällä. Avaruusalalla laadunvalvonta on keskeisessä asemassa. Luotettavuus on helpompi taata, kun koko toimitusketju on oman kokeneen henkilökunnan käsissä.”

DA-Group osti 2015 Sanoma-konsernin entisen painotalon Forssassa, jolloin avaruuselektroniikan komponenttien vaatiman puhdastilan koko voitiin nelinkertaistaa. Lisäksi yhtiöllä on toimipiste Tampereella.

Samalla kun hurrataan uusille avaruusalan start-up -yrityksille, kannattaa pitää mielessä, että konkaritkin jatkavat työtään – vaikka hieman taka-alalla.

*

Jutun pohjana on DA-Groupin tiedote.

Yhtiön yhdessä VTT:n kanssa tekemiä Planck-satelliitin mikroaalto-osia on nähtävissä kirjoittajan kuratoimassa Avaruusasema WeeGee -näyttelyssä Espoossa, näyttelykeskus WeeGeessä aina 2.4.2018 saakka.

Kosmisia karkotuspäätöksiä galaktisessa mitassa – Linnunrata lemppaa tähtiä ulos

Robert Heinlein julkaisi vuonna 1966 tieteisromaanin The Moon Is a Harsh Mistress, joka sittemmin suomennettiin nimellä Kuu on julma. Eipä ole Linnunratakaan erityisen lempeä.

Kotigalaksimme kierteistä kiekkoa ympäröi pallomainen halo, jossa on harvakseltaan tähtiä, kaasua ja pölyä. Max Planckin tähtitiedeinstituutin tutkijat ovat nyt selvittäneet, missä halosta löytyvät tähdet – tai ainakin jotkut niistä – ovat syntyneet.

Halon tähdet muodostavat ryppäitä, jotka kiertävät Linnunradan keskusta. Ne eivät ole kuitenkaan syntyneet siellä, missä ne nykyisin majailevat, vaan galaksin kiekossa. Sittemmin ne ovat saaneet häädön syntysijoiltaan.

Aiemmin arveltiin, että tähtiryhmittymät olisivat jäänteitä pienemmistä seuralaisgalakseista, jotka ovat sulautuneet Linnunrataan. Ilmeisesti tähdet ovat kuitenkin lähtöisin Linnunradasta, mutta kääpiögalakseilla on silti oma roolinsa näytelmässä.

"Kun massiivinen kääpiögalaksi kulkee galaksimme kiekon läpi, se tuuppaa tällaiset ryhmittymät pois Linnunradan tasosta. Ohikulku saa aikaan värähtelyitä, aaltoja, jotka sinkoavat tähtiä joko tason ylä- tai alapuolelle riippuen siitä, mihin suuntaan häiriöitä aiheuttava massa liikkuu", selventää tutkimuksessa mukana ollut Judy Cohen.

Värähtelyiden olemassaolo on ennustettu jo vuosikymmeniä sitten, mutta nyt niistä saatiin toistaiseksi vankin todiste. Oskillaatiot saavat Linnunradan "soimaan" ja samaan tapaan kuin maapallon tapauksessa, kotigalaksimme läpi kulkevista aalloista voidaan tehdä "galaktisen seismologian" keinoin päätelmiä sen rakenteesta.

Maria Bergemannin johtama ryhmä sai nyt ensimmäisen kerran määritettyä yksityiskohtaisesti halotähtien kemiallisen koostumuksen. Linnunradan kiekossa, halossa ja pallomaisissa tähtijoukoissa sekä lähiympäristön kääpiögalakseissa tähtien koostumus on hyvin erilainen.

Tutkijat tarkastelivat 14 tähteä kahdessa eri ryhmittymässä, joilla on nimet Triangulum-Andromeda (Tri-And) ja A13. Ne ovat vastakkaisilla puolilla Linnunrataa noin 14 000 valovuoden etäisyydellä kiekon tasosta.

Tutkijoiden verratessa kahden ryhmittymän kemiallista koostumusta paitsi toisiinsa myös Linnunradan kiekon tähtiin ne osoittautuivat lähes samanlaisiksi. Niinpä halosta löytyneiden tähtien täytyy olla peräisin Linnunradan kiekosta.

Toistaiseksi ei tiedetä, milloin kaukaiset tähdet joutuivat häädetyiksi Linnunradasta. Tutkijoiden tavoitteena on seuraavaksi määrittää näihin kahteen ryhmään kuuluvien tähtien massat ja iät, jolloin saataisiin tietoa myös ajankohdasta, jolloin Linnunrata heitti tähdet kylmästi pihalle.

Tutkimuksesta kerrottiin Keck-observatorion uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: T. Mueller/C. Lporte/NASA/JPL-CALTECH