Pluto

Pluto menetti statuksensa planeettana vuonna 2006, kun Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni IAU ensimmäistä kertaa määritteli virallisesti mikä se "planeetta" oikein onkaan. Äänestyksessä päätettiin se olevan kohde joka kiertää Aurinkoa, dominoi selvästi rataansa, sekä omaa riittävään massan, joka aikaansaa hydrostaattisen tasapainon (eli lähes pallomaisen muodon).

Pluto luokitellaan tällä hetkellä kääpiöplaneetaksi, sillä se jakaa ratansa muiden jotakuinkin samankaltaisten kappaleiden kanssa. Tämä ei kuitenkaan kaikille kelpaa.

Vastikään tiedelehti Icaruksessa julkaistavaksi hyväksytty artikkeli tarkasteli planeetta-käsitteen historiaa. Siinä perehdyttiin tapoihin, joilla tutkijat ovat käyttäneet tuota sanaa 1800-luvun alusta nykyaikaan asti.

Nimiä ehdotti luotaimen tutkijaryhmä ja ne hyväksyi IAU eli Kansainvälinen tähtitieteen unioni, joka vastaa Aurinkokunnan kappaleiden virallisesta nimistöstä.

Osaa nimistä on käytetty epävirallisesti jo aiemmin, osa on peräisin vuoden 2015 alkupuolella järjestetystä kampanjasta, jolla yleisöltä kerättiin nimiehdotuksia Pluton ja sen kiertolaisten pinnanmuodoille.

New Horizons -luotaimen "löytöretken" kunniaksi monet uusista nimistä viittaavat löytöretkeilijöihin, ennakkoluulottomiin visionääreihin ja myyttisiin matkakohteisiin.

Argo Chasma on saanut nimensä kreikkalaisen taruston Jasonin ja argonauttien laivasta, jolla he seilasivat etsiessään kultaista taljaa.

Butler Mons viittaa Octavia E. Butleriin, jonka Xenogenesis-trilogia kuvaa ihmiskunnan lähtöä Maasta ja paluuta takaisin kotiplaneetalleen.

Caleuche Chasma on aavelaiva, joka purjehtii pienen Chiloé-saaren vesillä Chilen rannikon edustalla. Tarun mukaan laiva ottaa matkalaisikseen kuolleita, jotka "elävät" ikuisesti sen kyydissä.

Clarke Montes sai nimensä tieteiskirjailija Arthur C. Clarkelta, joka ei ihmeemmin esittelyjä kaipaa.

Dorothy Crater on nimetty L. Frank Baumin lastenkirjojen päähenkilön, Oz-maassa seikkailevan Dorothy Galen mukaan.

Kubrick Mons liittyy Clarke Montesiin, sillä Stanley Kubrick ohjasi yhdessä Arthur C. Clarken kanssa käsikirjoittamansa 2001: Avaruusseikkailun.

Helmikuussa 1990 eli lähes päivälleen 28 vuotta sitten jättiläisplaneettoja tutkinut Voyager 1 otti kuvan, jossa Maa näkyi "vaaleansinisenä täplänä".

Luotain oli silloin 6,06 miljardin kilometrin etäisyydellä maapallosta, mikä vastaa melkein 41-kertaista Maan ja Auringon välistä etäisyyttä.

Nyt etäisyysennätys on vihdoin rikottu.

Joulukuussa New Horizons -luotain, joka ohitti kääpiöplaneetta Pluton heinäkuussa 2015, otti kuvan Kölin tähdistön suunnassa olevasta tähtijoukosta NGC 3532. Tähtirykelmä tunnetaan myös nimillä "Jalkapallojoukko" ja "Kaikkea hyvää".

Tähtitieteen historiankirjoihin se on jäänyt kohteena, josta Hubble-avaruusteleskooppi otti ensimmäisen kuvansa keväällä 1990.

Luotain otti joukosta kalibrointikuvan LORRI-kameralla (Long Range Reconnaissance Imager). Tuolloin New Horizons oli 6,12 miljardin kilometrin etäisyydellä Maasta, joten se oli kauimpana Maasta otettu kuva.

Amerikan geofysiikan unioni piti viime viikolla vuosikokoustaan ja perinteiseen tapaan päivillä kerrottiin monista uusista, jännistä löydöistä.

Yksi näistä oli se, että 2014 MU69:lta on löytynyt pieni kuu. 

MU69 on parikymmentä kilometriä halkaisijaltaan oleva kappale, joka kiertää Aurinkoa 44 kertaa Maata kauempana. Sen etäisyys on siis noin 6,5 miljardia kilometriä. 

Se on eräs aurinkokunnan ulko-osissa olevista varsin vähän tunnetuista kiertolaisista, jotka ovat todennäköisesti rippeitä Aurinkokunnan syntyajoilta. Sen tutkiminen New Horizons -luotaimella tulee olemaan todella kiinnostavaa, sillä voi olla, että MU69 yllättää samaan tapaan kuin Pluto.

Ennen uudenvuodenpäivänä 2019 tapahtuvaa ohitusta on MU69 luonnollisesti monien maanpäällisten teleskooppien kohteena, jotta ohilento voidaan suunnitella mahdollisimman hyvin.

Esimerkiksi viime kesänä sitä havaittiin hyvin tiiviisti, koska se kulki kaksi kertaa täsmälleen tähtien edestä. Tutkimalla tarkasti tähden valossa tapahtuvia muutoksia voitiin päätellä monia asioita MU69:n muodosta, koosta ja sen kiertoradasta.

Ensimmäisellä kerralla havainnot antoivat ymmärtää, että kappale voisikin olla komeetta Churyumov-Gerasimenkon tyyliin maapähkinämäinen kahdesta yhteenliittyneestä osasta muodostunut möhkäle. Jos näin on, niin MU69:n pituus olisi 15-20 kilometriä ja leveys kymmenkunta kilometriä. Jos se onkin jokseenkin pyöreä "perinteinen" asteroidi, niin sen halkaisija olisi noin 30 km.

Toisen tähdenpeiton, niin sanotun okkultaation, tuloksena oli epäilys MU69:n vieressä olevasta kuusta. Tyynen valtameren päällä lentäneen, Boeing 747:stä tehdyn lentävän observatorion SOFIAn havainnoissa oli selvä pieni merkki kuusta, ja kun mukaan otettiin Euroopan avaruusjärjestön Gaia-teleskoopin tekemät tarkat paikkamittaukset, oli havainto vieläkin todennäköisempi.

Jo epäilys kuusta on erittäin hyödyllinen sen vuoksi, että luotaimen tarkka lentorata MU69:n luona voidaan nyt suunnitella sellaiseksi, että kuustakin saadaan havaintoja – ja myös siten, että New Horizons ei tule törmäämään kuuhun ohilentonsa aikana.

Ohilento tapahtuu siis tammikuun ensimmäisenä päivänä vuonna 2019, siis noin vuoden ja kahden viikon päästä.

Konserttiflyygelin kokoinen, ydinparistolla toimiva New Horizons asetti itsensä automaattisesti niin sanottuun varotilaan torstaina, kun sen tietokoneet eivät kyenneet toteuttamaan normaalisti sille lähetettyjä käskyjä. 

Varotilassa avaruusalus sammuttaa kaikki ylimääräiset alijärjestelmät, suuntaa antenninsa kohti Maata ja jää odottamaan ohjeita lennonjohdosta.

Näin kävi nytkin, ja Johns Hopkins -yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella oleva lennonjohto lähetti heti tilanteen huomaamisen jälkeen luotaimelle uudet käskyt, joilla se saatiin pois varotilasta ja aloittamaan normaalitoimintaan palaamista. 

Yhteydenpitoa luotaimen kanssa haittaa sen suuri etäisyys, sillä radiosignaalilta kestää kulkea Maasta luotaimeen 10,5 tuntia – ja vastaukselta saman verran takaisin.

New Horizons -luotain suoritti sensaatiomaisen Pluton ohilentonsa heinäkuun 2015 puolivälissä. Sen jälkeen luotain on keskittynyt lähettämään keräämäänsä aineistoa Maahan.

Luotaimen laitteet keräsivät ohilennon aikana yhteensä huimat 50 gigatavua. Niiden siirto tutkijoiden käyttöön kesti noin 450 vuorokautta.

Välittömästi ohilennon jälkeen New Horizons heitti Maahan vain muutamat, kaikkein tärkeimmiksi oletetut kuvat ja mittaustulokset. Näin turvattiin selusta, jos yhteys luotaimeen olisi yllättäen menetetty.

Lopun, eli koko jättimäisen tietopaketin siirtourakka alkoi syyskuussa 2015. Projekti saatiin päätökseen tiistaina 25.10.2016.

Pluton 600-kilometrinen kuu Kharon on yllättänyt monipuolisuudellaan. Eräs mielenkiintoisimmista piirteistä on sen laaja tumma ja punertava alue. Se sijaitsee kuun pohjoisnavalla, ja poikkeaa väritykseltään täysin muusta pinnasta.

Uusi tutkimus paljastaa punaisen aineen tulevan kaukaa. Värittömänä.

Punaisen aineen alkuperä näyttää olevan naapurissa, Plutossa. Kääpiöplaneetta ei pysty pitämään kaasukehästään kunnolla kiinni, vaan sen aineet leviävät hitaasti avaruuteen. Osa metaanista, typestä ja muista kaasuista kulkeutuu 19 600 kilometrin päähän, Kharonin lähelle.

Alla: Keskilämpötilat Kharonin vuoden aikana eri alueilla. Pystyakseli kertoo lämpötilan, vaaka-akseli ajankohdan.

Pluto ja Flagstaff kuuluvat siis yhteen. Tätä kaukaista taivaankappaletta on tutkittu siellä tarkasti ja osin tästä syystä keväällä 1978 tähtitieteilijä James Christy otti kuvia Plutosta paikkakunnalla sijaitsevalla Yhdysvaltain laivaston observatorion 1,55 metriä halkaisijaltaan olevalla peilillä varustetulla teleskoopilla. 

Christy tutki 22. kesäkuuta 1978 kaksi kuukautta aikaisemmin ottamiaan, tänään päivän kuvana olevia kuvia ja huomasi, että niissä oli omituinen muhkura. Se oli selvästi Plutoa varsin lähellä kiertävä kuu, ja kun sama omituinen, venynyt Pluton muoto näkyi  muissakin kuvissa ja toisissa taas ei, oli asia selvä: Plutoa kiertää kuu.

Pian huomattiin, että Kharon olisi voitu löytää jo keväästä 1965 alkaen otetuissa Pluto-kuvista, kunhan vain niihin olisi kiinnitetty tarpeeksi huomiota. Ongelmana vain oli tuolloin se, että Pluto näkyi kuvissa parhaimmillaankin vain valopisteenä taivaalla, eikä suuremmillakaan kaukoputkilla siitä nähty olennaisesti enemmän. Kuu näkyi siis vain pientä täplää kovasti suurennettaessa, ja hieman levinnyttä pistettä olisi voinut pitää myös seeingistä johtuvana vääristymänä.

Logiikka paiseen takana oli selvä: kun Plutoa kiertävä kuu on radallaan kohdassa, missä se näyttää Maasta katsottuna olevan aivan Pluton vieressä, on tuloksena kuhmura Pluton valopisteen luona. Pluton edessä tai takana ollessaan kuu ei näy, ja myös ollessaan kauempana se oli liian heikko näkyäkseen kunnolla. Kun ajankohdat, jolloin Plutossa oli muhkura, ja paikat, missä muhkura oli laitettiin ylös ja hieman laskeskeltiin, oli selvää, että Plutoa kiersi kohtalaisen kookas toinen taivaankappale.

Virallisesti havainto kerrottiin julkisuuteen Kansainvälisen tähtitieteellisen unionin sähkeessä heinäkuun 7. päivänä tuolloin 1978.

Koska kuu näytti olevan vielä suhteettoman suuri planeetan (kuten Pluto oli silloin) kokoon verrattuna ja kiertävän sitä vielä hyvin lähellä, pidettiinkin havaintoa hieman kyseenalaisena aina 1980-luvun loppuun saakka, jolloin kuusta saatiin parempia havaintoja. Silloin kuun ratataso osoitti suoraan maapalloon, jolloin se näkyi varsin hyvin.

Havaintojen perusteella pystyttiin laskemaan viimein kunnolla kuun kiertoaika (6,4 vuorokautta) ja sen keskimääräinen etäisyys Plutosta (19600 km). Näiden perusteella puolestaan saatettiin määrittää tarkemmin Pluton koko, mikä osoittautui oletettua pienemmäksi ja johti lopulta siihen, että Pluto "alennettiin" planeetasta kääpiöplaneetaksi. Tähän päätökseen vaikutti toki myös se, että muitakin saman kokoluokan kappaleita löydettiin Aurinkokunnan ulko-osista.

Nimen Kharon kuu sai kreikkalaisesta mytologiasta: Kharon oli lautturi, joka kuljetti kuolleiden ihmisten sieluja Styx-joen yli tuonelan jumalan Pluton alamaailmaan.

NASAn New Horizons -luotain lähestyi vuosi sitten kesällä Plutoa ja lensi sen ohitse heinäkuun 14. päivänä 2015. Pluton lisäksi se kuvasi myös Kharonia ja neljää muuta sittemmin löydettyä pienempää kuuta. Alla on ohilennon aikana otetuista kuvista tehty kooste Kharonista eri puolilta nähtynä.

On huimaa ajatella, että otsikkokuvaa ja alla olevaa kuvaa erottaa toisistaan vain 38 vuotta.

Kaukaisella kääpiöplaneetalla on oletettua enemmän vesijäätä. Luotaimen LEISA-instrumentilla (Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array) tehty infrapunakartoitus osoittaa, että vesijäätä on runsaasti ja laajoilla alueilla.

Instrumentti rekisteröi Pluton infrapunaspektrin vartin välein, kun luotain oli runsaan 100 000 kilometrin etäisyydellä. Yksittäiset mittaukset on nyt yhdistetty kartaksi, joka kertoo veden määrän koko pallonpuoliskolla, jota luotain ohilennon aikana pystyi tarkastelemaan. 

Vesijää muodostaa Pluton ”peruskallion”, jonka päällä olevien muiden jäisten yhdisteiden esiintymisessä tapahtuu vuodenaikojen mukaisia vaihteluita. Vasen kartta kuvaa spektrihavaintoihin perustuvaa puhtaan vesijään määrää, mutta mittauksia on sotkenut etenkin metaanijää: se peittää vesijään spektrijäljet alleen.

Oikeanpuoleisessa kartassa pohjana on mallinnus, jossa on otettu huomioon myös muiden jäiden osuus. Silloin niiden vaikutus voidaan eliminoida ja tuloksena on vesijään todellinen runsaus. Ja se osoittautui huomattavasti aiemmin arveltua suuremmaksi. 

Joillakin alueilla vesijäätä ei näy tarkemmankaan kartoituksen perusteella. Esimerkiksi Pluton "sydämen" eli Sputnik Planumin kohdalla sitä ei näyttäisi esiintyvän käytännössä lainkaan. Tutkijoiden mukaan syynä on se, että syvällä olevan vesijään päällä on paksu kerros metaani-, typpi- ja hiilimonoksidijäätä.

Vesijään kartoituksesta kerrottiin New Horizons -luotaimen kotisivulla.

Kuva: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute