Jupiter

(2) Avaruuteen meno ei tietystikään ole kaikille mahdollista. Toinen vaihtoehto on paljon helpompi, ja mahdollistaa kuunpimennyksen katselun huomattavasti useammin kuin normaalisti. Kuunpimennys-termi täytyy vain ymmärtää laajemmin ja suunnata katse kauemmas avaruuteen.

Jupiteria kiertävät "Galilein kuut" erottuvat selvästi neljänä pienenä valopisteenä emoplaneettansa vieressä jo hyvillä kiikareilla. Aika ajoin, tarkkaan katsottuna, joku niistä kuitenkin voi näyttää sammuvan. Tuolloin kyseinen kuu on joutunut joko Jupiterin tai jonkun kanssakuunsa varjon peittämäksi - eli emoplaneetta tai joku toinen kuu on mennyt "sammuneen" kuun ja Auringon väliin. Kyse on siis kuunpimennyksestä aivan toisaalla. Ja, koskapa tilanteen näkee Maasta katsottuna hieman vinosti, kuu ei meiltä katsottuna ole aivan täysi.

Esimerkki Jupiterin Europa-kuun rengasmaisesta pimennyksestä.

Lisää Jupiterin kuiden tapahtumia (okkultaatioita, ylikulkuja ja pimennyksiä) voi tarkastella joko Project Pluton tai Sky and Telescopen taulukoista. Niitä on itse asiassa yllättävän usein. Aikoja kannattaa kuitenkin verrata Jupiterin näkymiseen Suomessa, esimerkiksi Ursan tähtikartan avulla.

(3) Kolmas keino on sijoittaa käytetty apuväline hieman eri paikkaan kuin missä itse on. Näin pimennyksiä voi nähdä vieläkin enemmän, ja erilaisia.

Marsin kaksi kuuta joutuvat aika ajoin punaisen planeetan varjoon. Pienen kokonsa vuoksi ne kuitenkin uppoavat kokonaan näkymättömiin. Curiosity-mönkijän ottamassa kuvasarjassa näkyy oivasti kuinka Phobos himmenee hiljalleen Marsin kaasukehän vaikutuksesta ja lopulta sammuu täysin päästessään itse planeetan taa.

Planeettojen kummajainen on Uranus. Sen kuiden kiertotaso on kohtisuorassa planeetan kiertorataan nähden: Kuut siis kiertävät ikään kuin pystysuorassa planeetan ympäri. Siksi sen kuiden pimennyksiä sattuu vain muutamien kymmenien vuosien välein. Tällä hetkellä Uranus lähestyy vuonna 2028 koittavaa päivänseisausta, jolloin sekä Uranuksen että sen kuidenkin pohjoisnavat osoittavat kohti Aurinkoa. Seuraavan kerran kuunpimennyksiä voi sattua vasta vuonna 2049, päiväntasauksen aikaan - eli silloin, kun kuiden kiertotaso pyyhkäisee Auringon yli eli on linjassa sekä Auringon että Uranuksen kanssa. Edellisen kerran näin kävi vuonna 2007.

Aurinkokunnassa on lukemattomia muitakin kuunpimennyksiä. Kuita löytyy paitsi kuudelta planeetalta, myös sadoilta muilta kappaleilta. Niitä on useimmilla kääpiöplaneetoilla ja ainakin 300 muulla pienkappaleella. Useimmat kuista joutuvat aika ajoin joko toistensa tai emokappaleensa varjoon. Voi kysyä filosofisesti: tapahtuuko kuunpimennys, jos kukaan ei ole sitä näkemässä?

Kuunpimennyksiä ainakin löytyy, jos vain tietää mistä hakea.

Kaikki riippuu kuitenkin näkövinkkelistä - sieltä pimentyneestä kuusta katsottuna kun kyse on aina auringonpimennyksestä. Otsikkokuvana on Rudauxin maalaus aiheesta.

Otsikkokuva: Lucien Rudaux (1874–1947)

Europan pahimmat säteilyalueet sinisellä. Jupiterin puoleinen puoli on keskellä, radalla johtava puoli on vasemmalla ja Jupiterista näkymätön puoli on kartan laidoilla.

Osoittautui, ettei säteily suinkaan ole samanlaista joka puolella kuuta. Ylivoimaisesti rauhallisin säteily-ympäristö löytyy korkeilta leveysasteilta läheltä Europan napoja. Päiväntasaajan ympäri ulottuva vyömäinen alue saa sitä paljon suuremman säteilyannoksen. Ylivoimaisesti huonoimmat olosuhteet ovat kuitenkin ellipsin muotoisissa läiskissä, Jupiterista katsoen kuun sivuilla. Europa kiertää Jupiteria lukkiutuneena, aivan kuten Kuu Maata.

Tutkimuksen perusteella tiedetään, mitkä alueet ovat vähiten säteilyn piiskaamia.

Samalla mallinnettiin, kuinka syvälle pinnan alle säteily ulottuu, ja millä syvyydellä se vielä onnistuu rikkomaan tai muuttamaan aminohappoja. Aminohapot ovat ehkäpä yksinkertaisimpia elämän mahdollisuuksista kertovia rakennuspalikoita. Rankimpien säteilyalueiden mallinnus osoitti, että jo 10 - 20 sentin syvyinen pintajääkerros suojaisi aminohapot. Napojen lähellä tähän riittäisi vain sentti.

Tieto auttaa tulevien luotainten suunnittelussa. 2020-luvun alkupuoliskolla laukaistava Europa Clipper tulee keskittymään juuri Europan tutkimukseen. Sen on suunniteltu tekevän kuun lähiohituksia lähes 50 kappaletta. Luotaimessa on monia laitteita, joilla pystytään perehtymään Europan pintamaterian koostumukseen, tulkitsemaan mitä pinnan alla on, sekä myös analysoimaan pinnasta irronnutta ainetta.

Nyt julkaistu tutkimus auttaa suunnittelemaan Europa Clipperin lähiohitukset niin, että ne kulkevat vähän säteilyä saavien alueiden ylitse. Näin päästään käsiksi mahdollisimman tuoreisiin ja muuttumattomiin meren loiskeisiin.

Europa on pienin Jupiterin neljästä suuresta "Galilein kuusta". Ne kaikki näkyvät meille asti hyvällä kiikarilla.

Europa on läpimitaltaan 3120 kilometriä, eli hieman omaa Kuutamme (3474 km) pienempi. Europa kiertää Jupiteria lähes kaksi kertaa niin kaukana kuin Kuu on Maasta, mutta jättiläisplaneetan sekä kolmen muun suuren kuun vuorovesivoimat riittävät pitämään Europan oletetun meren sulana.

Lähteet: Jet Propulsion Laboratoryn tiedote; Nordheim, Hand & Paranicas: "Preservation of potential biosignatures in the shallow subsurface of Europa (Nature Astronomy, 2018, maksumuurin takana).

Otsikkokuva: NASA/JPL-Caltech. Kartta: U.S. Geological Survey, NASA/JPL-Caltech, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Nature Astronomy

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

Jupiterin etelänapa ja sen ympäristö 2. helmikuuta olleen ohilennon aikana kuvattuna Junocam-kameralla 101 000 kilometrin etäisyydeltä.

Koska luotain on hyvässä kunnossa ja se pystyy tekemään havaintojaan myös ennen sekä jälkeen lähiohitusten, se pystyy luonnollisesti tekemään paljon kiinnostavia tutkimuksia myös nykyradallaan. Havaintoja ei kuitenkaan voida tehdä niin jatkuvasti ja monipuolisesti kuin tutkijat toivoivat.

Hyvä puoli päätöksestä on se, että luotaimella voidaan tehdä enemmän havaintoja Jupiterin lähiavaruudesta, eikä luotain joudu niin suuren säteilykuormituksen kohteeksi kuin se olisi joutunut lähemmällä radallaan.

Tämän ansiosta lentoa voidaan kenties pidentää suunnitellusta noin puolestatoista vuodesta; nykyinen lennon rahoitus jatkuu kesään 2018 saakka, mutta sitä saatetaan nyt jatkaa luotaimen kunnosta riippuen.

Seuraava lähiohitus tapahtuu 27. maaliskuuta.

Tutkijaryhmä on pantannut suurinta osaa aikaisemmilla tutkimusrupeamilla saaduista tiedoista toistaiseksi, mutta lupaa niiden perusteella tehtyjä tutkimuksia lähikuukausina. Jo laajakulmaisen, "epätieteellisen" Junocamin ottamat kuvat ovat olleet varsin huikeita!

Nyt luotain on etääntymässä jälleen Jupiterista radallaan, jolla se kiertää planeetan kerran hieman yli 53 Maan vuorokaudessa. Rata on hyvin soikea, sillä kauimmillaan Juno on 8,1 miljoonan kilometrin päässä Jupiterista.

Jalkapalloon suhteutettuna Juno käy siitä 13,3 metrin etäisyydellä.

Näin kaukana Jupiterista luotain ei voi tehdä siitä yksityiskohtaisia havaintoja, joten vaikka planeettaa on toki kiinnostavaa kuvata kauempaakin ja sitä ympäröivää avaruutta on jännää tutkia paikan päällä, on rata tieteellisesti varsin epäkiinnostava. 

Luotaimen olikin tarkoitus muuttaa rataansa paremmaksi viime lokakuussa, mutta kuten useissa jutuissamme (linkit alla) olemme kertoneet, se ei onnistunut. 

Ratamuutos on mahdollista tehdä vain silloin, kun luotain on lähellä Jupiteria. Samalla myös tutkijat haluaisivat pitää kaikki tutkimuslaitteet toiminnassa, ja parhaimmassa tapauksessa nämä kummatkin asiat voitaisiin yhdistää.

On kuitenkin todennäköistä, että ratamuutoksen riskien ja ilmenneiden teknisten ongelmien vuoksi lennonjohto ei uskalla tehdä ratamuutosta ja tieteellisiä havaintoja samanaikaisesti, joten edessä on merkittäviä päätöksiä: nykyisellä radallaan luotain tuottaa hyviä havaintoja, mutta harvoin, mutta kiinnostavammalle radalle siirtymisen yrittäminen saattaa koitua luotaimen kohtaloksi. 

Joka tapauksessa seuraavaan perijoveen, radan lähinnä Jupiteria olevaan kohtaan, on vielä aikaa: ohilento tapahtuu 27. maaliskuuta.

Sitä ennen kiinnostavin päivämäärä on 6. helmikuuta, jolloin tutkijatiimi on luvannut julkistaa Junocam-kameralla yleisön pyyntöjen mukaan otetut kuvat. Kuvat tulevat tälle sivulle: www.missionjuno.swri.edu/junocam

Tarkoituksena oli muuttaa rata lokakuussa pyöreämmäksi, jolloin Jupiteria voitaisiin havaita koko ajan. Tällä radalla kiertoaika olisi 14 vuorokautta. Ratamuutos voidaan tehdä vain silloin, kun luotain on radan Jupiteria lähimmässä kohdassa – valitettavasti siis juuri silloin, kun tutkijat haluaisivat käyttää samanaikaisesti kaikkia kameroita ja tutkimuslaitteita.

Ensimmäisen kerran Juno oli lähellä Jupiteria alkuperäisellä radallaan elokuussa, jolloin luotain viiletti planeetan pilviä lähes hipoen ja lähetti Maahan jonkin verran kiinnostavia tietoja. 

Lokakuussa tarkoituksena oli siis muuttaa rataa paremmaksi, mutta ratamuutoksesta päätettiin luopua viime hetkillä ennen ohilentoa, koska rakettimoottoriin polttoainetta johtavien putkien venttiilit eivät käyttäytyneet normaalisti; niiden epänormaali toiminta voisi saattaa koko luotaimen ja sen lennon vaaraan. Niinpä luotaimen annettiin tehdä "vain" ohilento tutkimuslaitteet surraten.

Paitsi että Juno meni varotilaan juuri ennen ohilentoa, ja näin tilaisuus tutkimuksiin jäi kokonaan käyttämättä. Syynä oli nähtävästi tiedonsiirtovirhe yhden tutkimuslaitteen ja luotaimen tietokoneen välillä. Tämä sai luotaimen sen verran sekaisin, että se jäi odottamaan apua Maasta. 

Joulukuussa ratamuutosta ei haluttu edes yrittääkään, koska venttiiliviasta ei ollut vielä selvyyttä. Sen sijaan luotain käytti yhtä lukuun ottamatta kaikkia tutkimuslaitteitaan ja kameroitaan, mutta vain Junocam-kameran kuvia on julkaistu tähän mennessä.

Nyt tänään Juno käyttää kaikkia kameroitaan ja tutkimuslaitteitaan, eikä ratamuutosta yritetä vieläkään.

Nasan tuoreimmassa tiedotteessa ei enää kerrota enempää ratamuutoksesta tai sen yrittämisestä, vaan todetaan yksinkertaisesti, että Juno pysyy toistaiseksi alkuperäisellä radallaan. Valitettavasti tämä tarkoittaa sitä, että kiinnostavia tietoja saadaan vain noin 53 vuorokauden välein.

"Teoriassa rakettimoottori voisi vielä toimia, mutta meidän täytyy vielä selvittää mikä sen tilanne on", totesi luotaimen tieteellinen johtaja Scott Bolton joulukuussa pidetyssä Yhdysvaltain geofysikaalisen unionin vuosikokouksessa.

Aivan tyhjänpäiväinen ei Junon lento tähän saakka suinkaan ole ollut, vaikka näyttäviä kuvia on julkaistu varsin vähän. 

Bolton ja tutkimusryhmä lupaavat tarkempia tietoja ja kuvia vasta muutaman kuukauden kuluttua, kun varsinaisia tietojen perusteella tehtyjä tutkimuksia julkistetaan. Mediarummutuksen ja kuvajulkistusten puuttuminen kuitenkin kertoo selvästi, että Junon tuotokset ovat olleet varsin vähäisiä. 

Kiinnostavimpia tietoja tähän mennessä lienevät olleet magneettikenttämittaukset ja Jupiterin navoilla olevien revontulten kuvat. Myös Jupiterin kaasukehässä olevien pilvien ja pilvivöiden olemuksesta on saatu jänniä, uusia tietoja.

Kivoimpia kuvia on toistaiseksi tullut Junocam-kamerasta, joka ottaa laajakulmakuvia Jupiterista. Kamera on tarkoitettu juuri suurta yleisöä varten, ja sen ottamia kuvia on esillä osoitteessa www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing.

Yksi parhaimmista käsitellyistä kuvista on otsikkokuvana: siinä näkyy erinomaisesti Jupiterin pilvien pyörteitä sekä niin sanottu Pieni punainen pilkku. Se on suuri pyörremyrsky, jonka on havaittu olleen Jupiterissa ainakin 23 vuoden ajan. Junocam otti kuvan joulukuun 11. päivänä, kun luotain oli 16 600 kilometrin päässä Jupiterin pilvien yläpuolella.

Otsikkokuva: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstaedt/John Rogers
Kuva alla: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt

Gerald Eichstädt on eräs Junocam-kuvia käsitelleestä harrastajista. Yllä olevassa kuvassa näkyy hyvin etelänapaa ympäröivä kaasukehässä korkealla oleva usva sekä Suuri punainen pilkku.

Naapuriplaneettoja ihastellessa kannattaa välillä vilkaista myös itäkaakkoiseen taivaanrantaan: Sieltä nousee komea Orion, jonka vyön tähdet ovat kirkkaudeltaan samaa luokkaa Marsin kanssa.

Aamuvirkuillekin on luvassa herkkua: heidän talvisella taivaallaan näkyy Jupiter. Kirkas jättiläisplaneetta on korkeimmillaan aamuseitsemän tienoilla suoraan etelässä. Talven ja kevään myötä Jupiter nousee aina vain aiemmin, häviten vasta kesän myötä valaistuvalle taivaalle.

Kaamosalueen taivaalla näkyy lähes koko ajan jokin näistä kirkkaista planeetoista. Puoliltapäivin, Jupiterin vaivuttua mailleen lounaaseen, kuluu vain hetki ennen Marsin ja Venuksen nousua kaakosta. Naapuriplaneettamme näkyvätkin sitten läpi koko iltapäivän ja illan.

Muutakin nähtävää on, jos vain sää sallii

Ursidien meteoriparvi saattaa tarjota hieman tavallista enemmän meteoreja aina tapaninpäivään asti.

Välipäivät 2016 ovat oivaa aikaa ohuen kuunsirpin bongailulle. Uusikuu sattuu 29.12. hieman ennen aamuyhdeksää. Edeltävinä päivinä pienenevä kuunsirppi löytyy aamuhämärästä, ja uuden vuoden puolella kasvava sirppi iltaruskosta. Ohuen sirpin lisäksi myös loppu Kuu voi näkyä himmeänä, sillä sitä valaisee täysi maatamo. Otsikkokuvassa esimerkki tällaisesta (kuva: Jean-Daniel Pauget / Flickr).

Jos satunnainen matkailija sattuu pääsemään valosaasteettomaan paikkaan, kannattaa kokeilla Andromedan galaksin tiirailua. Se on toiseksi kaukaisin kohde, jonka tältä pallolta pystyy paljain silmin näkemään. Sumea kohde lymyää sektorissa, joka muodostuu jatkamalla Kassiopeian tähdistön "W"-kuvion kahta oikeanpuolimmaista viivaa alaspäin. Etäisyyttä galaksiin on suunnilleen W:n leveyden verran. Kassiopeiaa kannattaa etsiä korkealta, lähes suoraan yläpuolelta.

Kiikaribonus: Apuvälineitä käyttäen huomaa, että Jupiterin kuut vilisevät silmissä, että Venuksella on vaiheet, ja että Andromedan galaksi löytyy paljon helpommin. Orionin vyöstä roikkuvaa läikkää katsellessa kannattaa miettiä, että kyse on Maata kaikkein lähimmästä tähtihautomosta, Orionin tähtisumusta.

Planeettojen paikkoja ja muitakin näkyvyystietoja voi etsiskellä vaikkapa Ursan tähtikartalla. Pilvisyystilanne kannattaa tarkistaa Ilmatieteen laitoksen sivuilta.

Ainoa tutkimuslaite, jonka kuvia sunnuntaiselta ohilennolta on toistaiseksi julkistettu, on JunoCam. Se on kameralaitteisto, joka ei ole varsinaisesti osa luotaimen tutkimuslaitepakettia, vana laitettiin mukaan tuottamaan kauniita kuvia lähinnä netissä jaettavaksi. Silti se tuottaa tieteellisestikin kiinnostavia kuvia – ja juuri kuten haluttiin, siltä saadaan nopeasti kauniita kuvia.

Nyt eilen julkistetut kuvat näyttävät Jupiteria peittävässä pilvikerroksessa olevia pyörteitä. Mukana on myös valkoinen vastapäivään pyörivä pyörremyrsky, joita on tällä haavaa kahdeksan näkyvissä planeetan eteläpuolella. 

Määrä vaihtelee, joskin vuodesta 1986 niitä on ollut kuudesta yhdeksään.

Otsikkokuvana on alla olevasta, kokonaisesta kuvasta napattu suurennos. Myös raakakuvat on julkaistu JunoCamin kuva-arkistossa.

Koska JunoCam ottaa laajakulmakuvia, on selvää, että tätä kuvaa ei ole otettu silloin, kun luotain oli kaikkein lähimmillään planeettaansa: se otettiinkin sunnuntaina päivällä, kun luotain oli lähestymässä Jupiteria 24 600 kilometrin päässä.

Nyt jäämme odottelemaan kuvia luotaimen “kunnollisilta” kameroilta. Ne ovat toivottavasti vieläkin upeampia!