Merkurius

Vaikka Kuun pinta on todellisuudessa hyvin tummaa ainetta ja heijastaa vain kymmenisen prosenttia siihen lankeavasta auringonvalosta, pimeällä taivaalla Kuu näyttää kirkkaalta ja valaisee öistä maisemaa niin, että innokkaimmat ulkoilijat näkevät vaikka hiihtää.

Miltä näyttää täysikuu Kuun toiselta puolelta katsottuna? Silloin kun Kuu on Maasta katsottuna täysi, ei tietenkään miltään, sillä Aurinko paistaa vain meitä kohti olevalle puoliskolle. Mutta kun meillä on uusikuu, Kuun kääntöpuoli kylpee auringonvalossa. Ja näyttää tyystin toisenlaiselta kuin tuttu täysikuu.

Päivän kuvana on Clementine-luotaimen kuvista kootut mosaiikit sekä Kuun etu- että takapuolesta. Siinä missä suuri osa etupuolesta on ”merien” eli laajojen laavatasankojen peittämä, toisella puolella tummia alueita on paljon vähemmän. Ainoa hiukankaan isompi laikku on Mare Moscoviense eli Moskovan meri. 

Jos jonkin kosmisen taikatempun tuloksena Kuu kääntyisikin äkkiä akselinsa ympäri ja ensi yönä täysikuu näyttäisi kuvan oikeanpuoleiselta pallukalta, voisi äkkiseltään tulla mieleen, että Kuu ja Merkurius ovat vaihtaneet paikkaa. Kuun kääntöpuoli muistuttaa huomattavan paljon Aurinkokunnan sisintä planeettaa Merkuriusta, jonka pinta on samaan tapaan pääosin kraattereiden kirjoma.

Kuva: NASA

Vuosittain esiintyvät meteoriparvet ovat seurausta siitä, että Maa kulkee omalla radallaan komeettojen syytämien pölypilvien läpi. Maapallo ei kuitenkaan ole ainoa planeetta, jota pommittavat pyrstötähdistä irronneet hituset.

Viime vuonna komeetta Siding Spring ohitti Marsin alle 150 000 kilometrin etäisyydeltä ja kylvi punaisen planeetan kaasukehään tonneittain pölyhiukkasia. Ilman komeettojen lähiohituksiakin Marsin taivaalla näkyy aika ajoin meteoreja, jopa parviksi asti, vaikka planeetan kaasukehä on paljon harvempi kuin Maan ilmakehä. 

Merkuriuksella ei perinteisesti ajateltuna ole kaasukehää, mutta myös sitä ympäröi eri alkuaineista koostuva eksosfääri. Se on peräisin sekä planeetan pinnasta irronneista että aurinkotuulen tuomista hiukkasista.

NASAn MESSENGER-luotain (MErcury Surface Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) kiersi Merkuriusta yli neljän vuoden ajan ja pystyi tarkastelemaan eksosfäärissä tapahtuvia muutoksia. Yksi niistä liittyi kalsiumiin.

Sen määrässä havaittiin tapahtuvan selvä kasvu 88 vuorokauden välein eli kerran Merkuriuksen vuoden aikana. Selviteltäessä syytä kalsiumin määrän vaihteluun sen arveltiin johtuvan Merkuriuksen kulkemisesta planeettojen ratatasoon levittäytyneen pölypilven läpi. Samainen pilvi aiheuttaa eläinratavalon, kun auringonvalo siroaa pienistä pölyhiukkasista.

Kalsiumia irtoaa Merkuriuksen pinnasta, kun pienet meteoroidit pommittavat planeettaa. Ongelmana oli kuitenkin se, että runsauspiikki havaittiin aina hieman sen jälkeen kun Merkurius ohitti perihelin eli Aurinkoa lähinnä olevan ratansa pisteen. Pölypilvimallin mukaan maksimin pitäisi olla juuri ennen periheliä. Jokin ei täsmännyt.

Selitys löytyi Encken komeetasta. Sillä on tunnetuista komeetoista lyhin kiertoaika, ainoastaan 3,3 vuotta, joten sen radalle on muodostunut varsin tiheä pölyvana. Tutkijat totesivat, että Merkuriuksen kulku Enckestä irronneen pölyn läpi sai aikaan havaitun kalsiumin määrän kasvun.

Ongelma ei kuitenkaan ollut vielä sillä selvitetty. Merkurius on lähimpänä Encken rataa vasta viikko kalsiummaksimin jälkeen. Edelleenkään jokin ei täsmännyt. 

Tutkijat laativat simulaation, jossa tarkasteltiin Enckestä irronneen pölyn liikettä kymmenientuhansien vuosien aikana. Kävi ilmi, että pölyvana vaeltaa hitaasti hieman erilleen komeetan radasta. Syynä on Poyntingin-Robertsonin-ilmiö, joka johtuu auringonvalon ja pölyhiukkasten vuorovaikutuksesta.

Kun Auringosta tuleva säteily lämmittää hiukkasta, siitä puolestaan lähtee lämpösäteilyä, joka jarruttaa hieman hiukkasen liikettä. Vaikutus on hyvin vähäinen, mutta pitkien aikojen kuluessa ilmiö voi muuttaa huomattavasti pölyhiukkasten ja siten koko pölyvanan sijaintia suhteessa Aurinkoon ja planeettoihin.

Muutokseen suuruuteen vaikuttaa hiukkasten koko ja kulunut aika. Tutkijoiden tekemän simulaation mukaan noin millimetrin läpimittaiset hiukkaset, jotka ovat irronneet Encken komeesta 10 000–20 000 vuotta sitten, pommittavat Merkuriusta sen jokaisella kierroksella juuri oikeaan aikaan, jotta kalsiumin määrässä tapahtuu havaittu kasvu. 

Tutkimuksesta kerrottiin American Astronomical Societyn parhaillaan käynnissä olevassa vuosikokouksessa sekä NASAn uutissivuilla ja se on julkaistu Geophysical Research Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/Goddard

Aurinkokunnan pienin ja samalla sisin planeetta on juuri nyt hyvin näkyvissä aamutaivaalla. Tai niin hyvin kuin se ylipäätään voi näkyä. 

Vanhan tarinan mukaan planeettaliikkeen salat 1600-luvun alussa selvittänyt Johannes Kepler ei ikinä nähnyt omin silmin Merkuriusta. Tosin hänen näkönsä oli kehno lapsena sairastetun isorokon seurauksena.

Merkurius ei ole taivaalla koskaan kovin kaukana Auringosta, mutta tänä aamuna se oli suurimmassa läntisessä elongaatiossaan eli suomeksi sanottuna kauimpana Auringosta sen länsipuolella.

Etäisyyttä on nyt kulmamitoissa 18 astetta. Koska Aurinko ja kaikki muutkin taivaankappaleet nousevat Suomen leveysasteilta melko loivasti, Merkurius ei näy meiltä koskaan pimeällä taivaalla. Nytkin se ehätti vaivoin puidenlatvojen yläpuolelle ennen kuin lähestyvä aamunkoitto valaisi taivaan niin, ettei planeetta enää erotu.

Lähipäivinä Merkurius alkaa taas lähestyä Aurinkoa – toki vain näennäisesti – mutta samalla se kirkastuu. Sitä kannattaa siis väijyä tulevana viikonloppuna ja vielä ensi viikollakin, jos vain sää on suosiollinen.

Havaintopaikka on syytä valita siten, että näkymä idän suuntaan on mahdollisimman esteetön. Merihorisontti tai isohkon järven länsiranta olisi ihanteellisin. 

Vaikka Merkurius on melkein yhtä kirkas kuin taivaan kirkkaimmat tähdet, vaalenevalta taivaalta sitä voi olla vaikea erottaa. Apuna kannattaa käyttää kiikaria. Merkuriuksesta yläoikealle loistelevat edelleen Jupiter ja Mars, jotka ovat lähellä toisiaan, sekä kaikkein kirkkaimpana Venus. 

Moni on ehkä kiinnittänyt huomiota aamuvarhaisella itäkaakon suunnalla loistavaan kirkkaaseen valopisteeseen. Venushan se siellä kerjää huomiota itselleen. "Aamutähti" ei kuitenkaan ole ainoa planeetta, jota voi ihailla aamunkoiton taivaalla.

Ennen auringonnousua Venuksesta itään eli sen vasemmalta puolelta hieman alaviistosta löytyvät myös Mars ja Jupiter. Selkeästi himmeämpi Mars erottuu punaisen värinsä ansiosta, mutta Jupiter on Venuksen jälkeen kirkkain planeetta, joten selkeällä säällä sen löytäminen ei ole vaikeaa.

Otsikkokuva on otettu tänään maanantaina aamuseitsemän aikoihin. Venus – ja myös Kuu – näkyivät silloin vielä hyvin, mutta taivas oli jo sen verran valoisa, että Mars oli hävinnyt näkyvistä ja Jupiter oli piilossa puun takana. Kuvaan on kuitenkin merkitty kaikkien kolmen planeetan paikat: tällaista muodostelmaa voi haeskella taivaalta.

Lokakuun aikana kolmikko lähestyy toisiaan ja vähenevä Kuukin piipahtaa niiden seurassa. Tulevana torstaina eli 8. lokakuuta kapeneva kuunsirppi ohittaa Venuksen – tosin ne ovat lähimmän ohituksen aikaan horisontin alapuolella – ja seuraavana päivänä Kuu kulkee Marsin ja Jupiterin ohi – jälleen taivaanrannan takana.

Kaikkein tiiveimmän ryppään kolme planeettaa muodostaa 26. lokakuuta, jolloin ne ovat alle viiden asteen sisällä toisistaan. Jupiter ja Venus ovat silloin vieretysten vaihtamassa paikkaa ja seuraavina päivinä Venus on Marsin ja Jupiterin välissä.

Koko lokakuun lopun ajan planeettojen etäisyys toisistaan on vain muutaman asteen luokkaa. Kuu tulee samaan sakkiin vielä 7. marraskuuta, mutta sen jälkeen planeettojen välimatkat kasvavat siten, että marraskuun lopussa Venuksen ja Jupiterin välinen etäisyys on jo yli 30 astetta. Mars on silloin kahden muun planeetan välissä.

Lokakuussa on mahdollista bongata auringonnousua edeltävältä taivaalta myös Merkurius. Aurinkokunnan pienin planeetta on aina melko lähellä Aurinkoa eikä Suomen leveysasteilta näy koskaan täysin pimeällä taivaalla.

Tällä kertaa Merkurius on kauimpana Auringon länsipuolella eli suurimmassa läntisessä elongaatiossaan 16.10. Silloin se nousee pari tuntia ennen Aurinkoa. Jos hakeutuu aukealle paikalle, jolta on esteetön näkymä itäiseen horisonttiin, pienen valopisteen erottaa melko helposti. Silloin voi ihastella samanaikaisesti peräti neljää planeettaa.

Aurinkokunnan sisintä planeettaa yli neljä vuotta kiertänyt MESSENGER-luotain teki monen muun asian ohella mittauksia myös Merkuriuksen pyörimisliikkeestä. Se ei suinkaan ole tasaista, vaan siinä on säännöllistä vaihtelua 88 vuorokautta kestävän kierroksen aikana.

Merkurius on muodoltaan aavistuksen pitkulainen, joten Auringon vetovoima vuoroin hidastaa ja vuoroin nopeuttaa planeetan pyörimisliikettä sen mukaan, missä kohtaa soikeaa rataansa se liikkuu.

Pyörimistä ja siinä esiintyviä vaihteluita on tutkittu aiemminkin Maasta käsin, mutta nyt saatiin ensimmäisen kerran tarkkoja, planeetan kiertoradalta tehtyjä mittauksia. Niiden avulla on voitu selvittää Merkuriuksen sisäistä rakennetta. 

Uusien mittausten mukaan Merkurius pyörähtää akselinsa ympäri noin yhdeksän sekuntia nopeammin kuin aiemmin oli laskettu. "Ero ei ole suuri, ainoastaan miljoonasosia, mutta se oli odottamaton", toteaa tutkimusryhmään kuulunut Jean-Luc Margot.

Vanhastaan on tiedetty, että Merkurius pyörähtää akselinsa ympäri kolmesti samassa ajassa kuin se tekee kaksi kierrosta Auringon ympäri. Planeetan pyörimisliike ei kuitenkaan ole näin yksinkertaista. Yhdeksän sekunnin ero aiempaan pyörähdysajan arvoon verrattuna johtuu tutkijoiden mukaan todennäköisesti Jupiterista.

Jättiläisplaneetan vetovoima saa Merkuriuksen etäisyyden Auringosta vaihtelemaan hieman, jolloin Auringon vetovoiman vaikutus on eri aikoina aavistuksen erilainen. Uuden tutkimuksen mukaan Jupiter aiheuttaa Merkuriuksen pyörimisliikkeen vaihteluissa esiintyvän 12 vuoden jakson. Sen vuoksi tuore mittaus sen pyörähdysajasta poikkeaa aikaisemmasta arvosta.

Teorialle toivotaan varmistusta seuraavalta Merkurius-luotaimelta. Euroopan avaruusjärjestön BepiColombo laukaistaan kohti planeettaa vuonna 2017.

Uuden tutkimuksen mukaan Merkuriuksen pyörimisliike jätättää sen kiertoradan äärilaidalla niin paljon, että täysi pyörähdys jää liki puoli kilometriä vajaaksi. Kun planeetta lähestyy Aurinkoa, pyörimisliike nopeutuu ja Merkurius kuroo syntyneen eron umpeen.

Erotus on noin kaksi kertaa suurempi kuin sen pitäisi olla, mikäli Merkurius olisi kauttaaltaan kiinteä. Havainto varmistaa aiemman arvelun siitä, että planeetan ulompi ydin on nestemäinen. Jos se pitää paikkansa, Merkuriuksen sisus ja ulkokerrokset eivät välttämättä pyöri samaan tahtiin, joten Auringon vetovoima voi vaikuttaa huomattavan paljon planeetan kuorikerroksen ja vaipan liikkeeseen.

Tutkimuksesta kerrottiin AGU:n (American Geophysical Union) sivuilla ja se on julkaistu Geophysical Research Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/DLR

Päivitys perjantaina aamulla:

MESSENGER-luotain törmäsi Merkuriuksen pintaan odotetusti – ja täysin hallitusti suunnitelman mukaan – eilen torstaina illalla klo 22:26 Suomen aikaa. Törmäys tapahtui Maasta katsottuna piilossa planeetan kääntöpuolella, joten lennonjohto julisti luotaimen lennon virallisesti päättyneeksi vasta 22:40, jolloin se olisi tullut jälleen kuuluviin, mikäli se ei olisikana törmännyt pintaan, vaan jatkanut lentoaan kiertoradalla Merkuriuksen ympärillä. 

Viimeinen kuva luotaimelta saatiin ennen kuin se siirtyi radallaan Merkuriuksen taakse klo 18:15 Suomen aikaa; Deep Space Networkin Madridissa, Espanjassa, sijaitsevan antennin kautta saatu kuva on yllä ja sen tarkkuus on 2,1 metriä pikseliltä. 

Alla on alkuperäinen juttumme keskiviikolta.

Merkuriusta kiertävä MESSENGER-luotain hiljenee huomenna. Se ohjattiin kuudella ratamuutoksella syöksymään hallitusti kohti planeettaansa ja arvioiden mukaan se syöksyy sen pintaan huomenna torstaina 30.4.

Laskelmien mukaan luotain törmää 14 076 kilometrin tuntinopeudella ja se synnyttää Merkuriuksen rokonarpiseen pintaan 16 metriä halkaisijaltaan oleva kraatterin.

Luotaimen tutkimusmatka Aurinkoa lähimmän planeetan ympärillä vuodesta 2011 alkaen, jolloin sen toivottiin toimivan yhden Maan vuoden ajan. Sen jälkeen lentoa pidennetty kaksi kertaa, koska luotain toimi hyvin ja sen lentoa pystyttiin pidentämään myös ratamuutoksissa tarvittavan polttoaineen loppumisen jälkeen kikalla: polttoainetankkien paineistamiseen käytettyä heliumia oli vielä jäljellä, joten sen avulla pystyttiin ohjaamaan myös alusta suihkuttamalla sitä rakettimoottoreista. Ohjausteho on tällöin vain murto-osa normaalista, mutta silti parempi kuin ei mitään.

Noin 500 kiloa laukaisun aikaan painaneesta luotaimesta yli puolet oli polttoainetta.

Viimeinen kuudesta ratamuutoksesta tehtiin 25.4. ja sen avulla rataa nostettiin sen verran ylemmäs, että luotain pysyi kiertoradallaan vielä viiden päivän ajan.

Viimeisten kierrosten aikana luotaimella on lennetty hyvin lähellä Merkuriuksen pintaa – niin lähellä kuin on mahdollista turvamarginaalejakin rikkoen. Koska MESSENGER on joka tapauksessa tuhoutumassa, voitiin sillä ottaa riskejä. 

Sen rata oli lähimmillään vain kahdeksan kilometrin korkeudessa ja siitä pystyttiin tekemään erittäin tarkkoja havaintoja Merkuriuksen pinnasta. Alla on eräs näistä: se otettiin viime sunnuntaina 26.4. ja sen resoluutio on 6,7 metriä/pikseli; kuvan leveys etualalla on siis vain noin seitsemän kilometriä – siis vain hieman vähemmän kuin luotaimen korkeus oli Merkuriuksen pinnasta!

Tutkijat ovat päässeet kosmisen vandalismin jäljille. Yksi Merkuriuksen arvoituksista on sen tumma pinta. Vaikka lähinaapurimme Kuu, joka muistuttaa monin tavoin Merkuriusta, heijastaa keskimäärin vain 12 prosenttia siihen lankeavasta valosta, Aurinkokunnan sisin planeetta on vielä tummempi.

Kuun ja muiden Aurinkokunnan kaasukehättömien kappaleiden pintaa tummentaa jatkuva mikrometeoriittien ja aurinkotuulen hiukkasten pommitus. Ne saavat aikaan ohuen raudan nanohiukkasten muodostaman kerroksen, joka heijastaa kehnosti valoa.

Merkuriuksesta tehtyjen spektrihavaintojen perusteella sen pinnalla on hyvin vähän nanorautaa, ei läheskään riittävästi selittämään planeetan tummuutta. Tuoreen tutkimuksen mukaan selitys saattaakin olla komeetoissa: ne kylvävät Merkuriuksen pinnalle hiiltä.

Merkuriuksen kiertoradan tienoilla Aurinkoa lähestyvät komeetat alkavat murentua vauhdilla. Niistä irtoavan pölyn massasta voi jopa neljäsosa olla hiiltä. Megan Bruck Syal laski mikrometeoriittipommituksen arvioidun voimakkuuden perusteella, kuinka paljon Merkuriuksen pinnalle on miljardien vuosien kuluessa kertynyt komeetoista irronnutta hiiltä. Tuloksen mukaan Merkuriuksen pintamateriaalissa on hiiltä 3–6 prosenttia.

Seuraavaksi tutkijoiden oli selvitettävä, kuinka paljon moinen määrä hiiltä tummentaisi Merkuriuksen pintaa. Sitä varten NASAn Ames-tutkimuskeskuksessa olevalla "tykillä" singottiin pieniä ammuksia Kuun basalttia muistuttavaan kiveen yli 25 000 kilometrin tuntinopeudella eli noin seitsemän kilometrin sekuntinopeudella.

"Käytimme mallina Kuun basalttia, sillä halusimme tehdä kokeen jollakin valmiiksi tummalla aineella ja katsoa, saisimmeko muutettua sen vielä tummemmaksi", toteaa tutkimukseen osallistunut Peter Schultz.

Joulunpyhinä voi viettää laatuaikaa tähtitieteellis-kartografisissa merkeissä. Garnegie-tiedeinstituutti on julistanut kilpailun, jossa haetaan nä viidelle Merkuriuksen kraatterille. Niiden koot vaihtelevat välillä 34–105 kilometriä ja ne sijaitsevat eri puolilla Aurinkokunnan sisintä planeettaa.

Kraatterit, joista löytyy enemmän tietoa täältä, on kuvannut MESSENGER-luotain (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging). Se on kiertänyt Merkuriusta maaliskuusta 2011 lähtien. Alkuperäisenä tavoitteena oli saada planeetasta 2 500 kuvaa, mutta tähän mennessä niitä on kertynyt jo satakertainen määrä eli yli 250 000.

Ihan millaiset nimet tahansa eivät kelpaa. Kansainvälisen tähtitieteellisen unionin IAU linjauksen mukaan Merkuriuksen kraatterit nimetään taiteilijoiden, säveltäjien tai kirjailijoiden mukaan. Kuka tahansa ei heistäkään ole kelvollinen, sillä kyseisen henkilön on pitänyt olla kuuluisa yli 50 vuoden ajan ja kuolleena vähintään kolme vuotta.

Nimellä ei saa olla minkäänlaisia kytkentöjä politiikkaan, uskontoon tai sodankäyntiin, eikä se saa olla minkään toisen Aurinkokunnan kappaleen pinnanmuodon nimenä. Jälkimmäisen ehdon täyttymisen voi tarkistaa kattavasta nimiluettelosta ja Merkuriuksen nykyiseen nimistöön voi tutustua täällä.

Asiaan kannattaa paneutua huolella, sillä ehdotuksen mukana on oltava lyhyt luonnehdinta ehdotettua nimeä kantaneen henkilön tekemisistä sekä luotettava lähde kerrotuille tiedoille.

Kilpailu on avoin kaikille paitsi luotaimen tiedotustiimin jäsenille ja ehdotukset on jätettävä 15. tammikuuta 2015 mennessä. Tehdyistä ehdotuksista 15 valitaan loppukilpailuun ja lopullinen valinta tehdään IAU:ssa. Voittaneet nimet julkistetaan maalis–huhtikuun vaihteessa, kun MESSENGER-luotain ohjataan lentonsa päätteeksi törmäämään Merkuriuksen pintaan.

Kilpailuun pääsee osallistumaan Carnegie-instituutin sivuilla.

Onnea matkaan!

Aurinkoa lähestyvä ISON-komeetta ohitti 19. marraskuuta sisimmän planeetan Merkuriuksen noin 36 miljoonan kilometrin etäisyydeltä. Kyseessä ei ollut kovin likeinen ohitus, sillä lokakuun alussa komeetta ohitti Marsin vain runsaan 10 miljoonan kilometrin päästä. Silloin MRO-luotain (Mars Reconnaissance Orbiter) sai komeetasta muutaman suttuisen kuvan. Merkuriusta kiertää tällä hetkellä MESSENGER-luotain, jonka kamerat käännettiin niin ikään kohti ISON-komeettaa. Tulos ei ollut kovin paljon kummoisempi kuin Mars-luotaimen otoskaan: komeetta näkyy pienenä, utuisena läikkänä, joka liikkuu tähtien suhteen. Planeettojen pinnanmuotoja yksityiskohtaisesti kuvaavien luotainten kameroita ei ole suunniteltu mustalla taivaalla viilettävien kaukaisten komeettojen ikuistamiseen, joten mikä tahansa kuvallinen rekisteröinti on merkittävä tai ainakin mielenkiintoinen saavutus. Oheisessa kuvasarjassa ISON-komeettaa on kuvattu 9.–11. marraskuuta.

Kuva: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/Southwest Research Institute

Jos ISON-komeetan bongaaminen ei lähipäivinä ota onnistuakseen, kannattaa vilkaista aamutaivaalla samalla suunnalla kimmeltävää Merkuriusta. Aurinkokunnan sisin planeetta on tällä kertaa suurimmassa läntisessä elongaatiossaan eli etäisimmillään Auringon länsipuolella huomenna 18. marraskuuta. Tällä kertaa Merkurius loittonee vain 20 asteen päähän keskustähdestämme, kun etäisyys voi olla suurimmillaan 28 astetta. Suomen leveysasteilla Aurinko nousee ja laskee niin loivasti, että Merkurius ei näy koskaan pimeällä taivaalla. Vaikka se on Siriusta lukuun ottamatta kaikkia taivaan tähtiä kirkkaampi, se ei ole mikään helppo havaintokohde. Etsinnässä kannattaa käyttää apuna kiikaria, jolla pieni valopiste erottuu selvästi melko vaalealtakin taivaalta. Päivän kuva on otettu eilisaamuna Lontoossa.