Enceladus

Kummat ovat vanhempia: dinosaurukset vai Saturnuksen renkaat?

Ti, 03/29/2016 - 08:47 By Markus Hotakainen
Saturnuksen renkaat

Muistatko, kun maapallolla rymysivät dinosaurukset? Ei se mitään, mutta silloin Saturnuksella ei ehkä ollut vielä kuuluisia renkaitaan.

Uuden tutkimuksen mukaan Saturnuksen renkaiden lisäksi myös jättiläisplaneetan jäiset kuut ovat melko tuoreita tulokkaita – siis tähtitieteellisessä mielessä. Niillä on ikää ehkä vain sata miljoonaa vuotta. 

Saturnuksen renkaista on tehty havaintoja jo 1600-luvulta lähtien, mutta niiden iästä ei silti ole päästy vieläkään yksimielisyyteen. Yhden koulukunnan mukaan ne ovat syntyneet pian planeetan itsensä muotoutumisen jälkeen eli yli neljä miljardia vuotta sitten.

Toinen näkemys ajoittaa niiden synnyn paljon myöhäisempään ajankohtaan. Saturnuksen ja sen sisempien kuiden keskinäinen vetovoima ja sen aiheuttama vuorovesi-ilmiö saa kuut hitaasti loittonemaan planeetasta. Siitä on päätelty, että sekä kuiden että renkaiden on täytynyt syntyä melko äskettäin, jotta ne voisivat olla yhä kiertämässä Saturnusta.

Ulommat kuut, esimerkiksi suurin niistä eli Titan, ovat todennäköisesti yhtä vanhoja kuin Saturnus, mutta sisempien kiertolaisten ikä olisi tuoreen arvion mukaan vain noin sata miljoonaa vuotta. Silloin dinosaurukset olivat Maan valtiaita.

SETI-instituutin tutkijan Matija Cukin johtama ryhmä mallinsi tietokoneella Saturnuksen sisempien kuiden liikkeitä. Jättiläisplaneetan kuuperheen jäsenet ovat radoilla, jotka vuorovesivoimien ansiosta hiljalleen etääntyvät Saturnuksesta. Etääntymisen tahti kuitenkin vaihtelee kuusta toiseen, joten niiden vaikutukset toistensa ratoihin muuttuvat aikaa myöten.

Se puolestaan saa aikaan kuiden vaeltelun siten, että ne tulevat ajoittain hyvinkin lähelle toisiaan. Seuraukset voivat olla katastrofaaliset.

Kuiden iästä on tehty arvioita tutkimalla Saturnuksen vuorovesivoimien vaikutusta Enceladus-kuuhun. Sen pinnan alta purkautuu vesihöyryä, joten siellä arvellaan olevan nestemäistä vettä. Hyisissä olosuhteissa tarvittava lämpö tulee kuun muodonmuutoksista, joiden taustalla ovat juuri jättiläisplaneetan aiheuttamat vuorovesivoimat. 

Kun tunnetaan niiden voimakkuus ja toisaalta Enceladuksen radassa tapahtuneet muutokset Cukin kumppaneineen tekemän tietokonemallinnuksen perusteella, voidaan laskea, missä ajassa Enceladuksen rata on muuttunut todetulla tavalla. Vastaus on noin 100 miljoonaa vuotta. Tutkijoiden mukaan se kertoo sisempien kuiden syntyajankohdan. 

"Mikä sitten sai aikaan sisempien kuiden myöhäisen synnyn? Paras arvauksemme on, että Saturnuksella oli aiemmin jokseenkin samanlainen kuukatras, mutta niiden radoissa esiintyi voimakkaita häiriöitä, jotka saivat lähekkäisten kuiden radat risteämään ja kuut törmäämään toisiinsa. Hajonneiden kuiden kappaleista muotoutuivat sitten nykyiset kuut sekä Saturnuksen renkaat", arvioi Cuk.

Tutkimuksesta kerrottiin SETI-instituutin uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NASA

Enceladuksen hyiset suihkulähteet lähikuvissa

La, 10/31/2015 - 09:47 By Markus Hotakainen
Enceladuksen jäinen suihku

NASAn Cassini-luotain on lähettänyt Maahan ensimmäiset kuvat, jotka se otti viime keskiviikkona ohittaessaan Saturnuksen Enceladus-kuun etelänavan 49 kilometrin etäisyydeltä.

"Cassinin huikeat kuvat tarjoavat pikavilkaisun Enceladuksen lähiohituksesta, mutta kaikkein jännittävimmät tutkimustulokset ovat vasta tulossa", toteaa Linda Spiker Jet Propulsion Laboratorysta.

Ohilennon aikana Cassini kulki kuun pinnalta purkautuvan vesihöyryn läpi ja otti näytteitä sekä kaasusta että pölyhiukkasen kokoisista jääkiteistä. Analyysiin menee todennäköisesti useita viikkoja, mutta tulokset kertovat Enceladuksen pinnan alla vellovan meren koostumuksesta ja olosuhteista. 

Merenpohjassa saattaa esiintyä hydrotermistä aktiivisuutta ja Maan meristä tuttuja "mustia savuttajia", jotka täällä ovat olleet mahdollisesti elämän syntysijoja. Siksi Enceladus on kiinnostava kohde kartoitettaessa elämälle mahdollisesti suotuisia paikkoja muualla Aurinkokunnassa.

Lisää Cassinin ottamia, toistaiseksi käsittelemättömiä kuvia löytyy NASAn sivuilta.

Cassini ohittaa Enceladuksen viimeisen kerran 19. joulukuuta. Silloin etäisyys jää noin 5 000 kilometriin ja tarkoitus onkin tutkia kuun sisuksista vapautuvaa lämpöä laajemmassa mittakaavassa. 

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Cassini sukeltaa Enceladuksen jäiseen suihkuun

Ti, 10/27/2015 - 06:49 By Markus Hotakainen
Enceladuksen suihkulähteet

NASAn Cassini-luotain ohittaa huomenna Saturnuksen Enceladus-kuun ainoastaan 48 kilometrin etäisyydeltä. Kiertolaisen etelänapaa hipovan ohilennon aikana luotain kulkee hyisten suihkujen läpi ja tutkii kuun sisuksista purkautuvaa vesihöyryä ja jääkiteitä. 

Elämää ei etsitä, sillä Cassini-luotaimen laitteita ei ole moiseen suunniteltu, mutta tutkijoiden toiveissa on saada entistä enemmän tietoa Enceladuksen sisuksissa vellovasta merestä ja sen olosuhteista – myös elämän kannalta.

Yksi keskeisistä tavoitteista on saada selkoa Enceladuksen hydrotermisestä toiminnasta eli kiviaineksen ja kuuman veden vuorovaikutuksesta. Siitä kertoisivat kuun pinnalta suihkuavan vesihöyryn joukossa olevat vetymolekyylit.

Tarkoitus on selvittää muutenkin Enceladuksen suihkulähteiden kemiaa eli millaisia alkuaineita ja niiden yhdisteitä niissä esiintyy. Lähiohitus tarjoaa aikaisempaa paremman mahdollisuuden havaita myös raskaita, mahdollisesti orgaanisia molekyylejä.

Samalla saattaa selvitä suihkujen luonne: ovatko ne yksittäisiä purkauksia vai verhomaisia "seinämiä". Se auttaisi määrittämään, miten vesihöyry pääsee kuun jäisen kuoren läpi pinnalle. 

Toistaiseksi ei myöskään tiedetä tarkasti, kuinka paljon suihkulähteet syytävät hyistä ainetta avaruuteen. Se puolestaan kertoo, kuinka kauan Enceladus on ollut aktiivinen. Suihkuaako kuun sisuksista vesihöyryä vain sattumoisin juuri nyt, kun Cassini kiertää Saturnusta vai onko se jatkunut jo pidemmän aikaa? 

Englanninkielisellä videolla tutkijat kertovat ohilennon yksityiskohdista ja sen aikana tehtävistä mittauksista.

 

Tiedetuubissa on kerrottu aiemmin esimerkiksi Enceladuksen valtamerestä ja elämän edellytyksistä kuun sisuksissa.

NASAn sivuilta löytyy tietopaketti Cassinin viimeisistä Enceladuksen ohilennoista. Ensimmäinen niistä tapahtui kaksi viikkoa sitten, jolloin luotain lensi kuun pohjoisnavan ylitse 1 839 kilometrin etäisyydeltä. 

Kolmas ja viimeinen on joulun alla 19. joulukuuta. Silloin Cassinin ja Enceladuksen välinen etäisyys on pienimmillään noin 5 000 kilometriä. 

Kuvat ja video: NASA/JPL-Caltech

 

Enceladuksen sisuksissa velloo valtameri

Ke, 09/16/2015 - 07:32 By Markus Hotakainen
Enceladuksen valtameri

Saturnuksen jäinen kuu Enceladus suihkuttaa avaruuteen vesihöyryä ja jääkiteitä. Sen pinnan alla on oletettu olevan ainakin paikallisia vesiesiintymiä, mutta nyt näyttää siltä, että kuu kätkee sisuksiinsa kokonaisen meren samaan tapaan kuin Jupiterin Europa-kuu.

Tutkijat ovat päätyneet tähän tulokseen tarkkailemalla Enceladuksen pientä huojumista sen kiertäessä renkaiden ympäröimää jättiläisplaneettaa. Havainnot perustuvat Cassini-luotaimen tarkkoihin kuviin, joita se on välittänyt kiertäessään Saturnusta yli kymmenen vuoden ajan.

Peter Thomasin johtama ryhmä mittasi Cassinin lähettämistä Enceladuksen kuvista noin 5 800 pinnanmuodon tarkan sijainnin, ja päätyi siihen, että kuu heilahtelee asteen kymmenyksen verran kierroksensa aikana. 

Enceladuksen huojunta johtuu siitä, että se ei ole täysin pyöreä. Lisäksi se kiertää Saturnusta hieman soikealla radalla, joten sen nopeus vaihtelee. Siksi se ikään kuin vaappuu aavistuksen puolelta toiselle. Libraation perusteella Enceladuksen sisärakenteelle laadittiin erilaisia malleja, jota verrattiin kuviin perustuviin tarkkoihin mittauksiin. 

"Jos pinta ja sisus olisivat kiinni toisissaan, ytimen massa pitäisi huojunnan paljon havaitsemaamme vähäisempänä", sanoo tutkimusryhmään kuulunut Matthew Tiscareno.

Vähäisyydestään huolimatta libraatio on siis paljon suurempaa kuin sen pitäisi olla, jos Endelaksen jäinen kuori olisi lujasti ankkuroitunut sen sisempiin kerroksiin. Johtopäätös on se, että jääkuoren ja sisäosien välissä on kauttaaltaan vettä, ei ainoastaan kuun eteläisten napaseutujen alla, kuten aiemmin arveltiin. 

Tutkijoiden tehtävä ei ollut helppo. Mittauspisteet merkittiin kuviin käsityönä, mutta suuresta urakasta ei olisi ollut hyötyä, ellei Cassinin sijaintia olisi tiedetty tarkasti. Se puolestaan edellytti  luotaimen radiosignaalien seurantaa hyvin suurella tarkkuudella.

Löydöllä on merkitystä myös elämän etsinnän kannalta. Cassini-luotain kuvasi Enceladuksen hyiset suihkulähteet ensimmäisen kerran vuonna 2006. Myöhempien lähiohitusten aikana saatiin selville, että vesi on suolaista ja lopulta viime vuonna kuun gravitaatiovaikutusten perusteella pääteltiin, että eteläisten napa-alueiden alla velloo meri. Nyt siis näyttää siltä, että siinäkään ei ole vielä kaikki.

"Meren laajuus kertoo, että se on todennäköisesti hyvin vanha ja säilynyt koko kuun kattavien ilmiöiden seurauksena. Se on lupaavaa elämälle suotuisten olosuhteiden kannalta", Tiscareno arvioi.

Cassini ohittaa Enceladuksen seuraavan kerran 28. lokakuuta. Silloin se kulkee ennätyksellisen lähellä kuun pintaa, ainoastaan 50 kilometrin etäisyydellä. Luotain lentää todennäköisesti jäisen suihkun läpi ja pystyy tekemään kuun sisuksista tulevasta vedestä entistä tarkempia mittauksia.

Löydöstä kerrottiin Cornellin yliopiston, SETI-instituutin ja NASAn uutissivuilla, ja se julkaistaan Icarus-tiedelehdessä.

Kuva: NASA/JPL-Caltech

 

Huipputarkkoja kuvia Saturnuksen Dione-kuusta

Pe, 08/21/2015 - 07:42 By Markus Hotakainen
Dionen epätasaista pintaa

Kuten Tiedetuubissa viime viikolla kerrottiin, Cassini-luotain ohitti 17. elokuuta Saturnuksen Dione-kuun viimeisen kerran lähietäisyydeltä. Maanantaisen ohilennon aikana luotaimen ja kuun välimatka oli ainoastaan 474 kilometriä ja kuvien erotuskyky oli sen mukainen, parhaimmillaan vain muutaman metrin.

Cassinin päätehtävä oli tutkia Dionen gravitaatiokenttää, joten luotaimen asento ei ollut kuvien ottamisen kannalta paras mahdollinen. Siitä huolimatta saalis on näyttävä.

"Pystyimme käyttämään hyödyksi Saturnuksesta heijastunutta auringonvaloa, joka paljasti joissakin kuvissa varjossa olevia yksityiskohtia", kertoo luotaimen tutkimusryhmään kuuluva Tilmann Denk.

Tämän jälkeen Cassini tekee enää muutaman isomman kuun lähiohituksen. Keskeisenä kohteena on geologisesti aktiivinen Enceladus, jonka ohitse luotain sujahtaa lokakuussa kahdesti ja joulukuussa vielä kerran.

Jäähyväiset Dionelle

28. lokakuuta Cassinin ja Enceladuksen välimatka jää hieman alle 50 kilometrin, ja tarkoituksena on ohjata luotain jäisen kuun pinnalta suihkuavan vesihöyryn ja jäähileiden läpi.

Joulukuisen ohilennon aikana pienin etäisyys on 5 000 kilometriä ja siitä eteenpäin vuoden 2017 lopulle saakka Cassini ei enää tule 50 000 kilometriä lähemmäs Saturnuksen kookkaita kuita. Pieniä, muodoltaan epäsäännöllisiä kuita kuten Daphnista, Telestoa, Epimetheusta ja Aegaeonia luotain sen sijaan tutkii parinkymmenen ohilennon aikana.

Cassinin ja Dionen kohtaamisesta kerrottiin JPL:n (Jet Propulsion Laboratory) uutissivuilla ja lisää kuvia löytyy täältä.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

 

Saturnuksen Dione-kuu lähikuvissa

Pe, 06/19/2015 - 11:02 By Markus Hotakainen

Kesäkuun 16. päivä Saturnusta kiertävä Cassini-luotain ohitti rengasplaneetan neljänneksi suurimman kuun vain hieman yli 500 kilometrin etäisyydeltä. Dionen läpimitta on 1 123 kilometriä eli noin kolmannes oman Kuumme läpimitasta.

Kuvat ovat vielä käsittelemättömiä raakaversioita ja kaikkein likeisimmän ohituksen aikaiset näkymät odottavat julkaisuaan. Luotaimen keskeisimpänä tutkimuskohteena oli Eurotas Chasmata -alue, jolla on kuvissa hyvin erottuvia vaaleita raitoja.

 

 

Kahden kuukauden kuluttua, 17. elokuuta, Cassini ohittaa Dionen 474 kilometrin etäisyydeltä. Läheisimmän ohituksen luotain teki joulukuussa 2011, jolloin se sujahti vain 100 kilometrin korkeudelta kuun kraattereiden kirjoman pinnan yli.

28. lokakuuta Cassini ohittaa Enceladuksen ainoastaan 49 kilometrin etäisyydeltä. Kuu on Dionea pienempi, sillä sen läpimitta on ainoastaan 500 kilometriä. Enceladuksen tekee kuitenkin hyvin mielenkiintoiseksi sen jäisen pinnan alta avaruuteen purkautuva vesihöyry.

Kuvia julkaistaan lisää luotaimen CICLOPS-kuvalaboratorion sivuilla

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

***EDIT 12.58 UT: Lisätty kuvamosaiikki***

Enceladuksen suihkulähteet ovat illuusioita

To, 05/07/2015 - 18:49 By Markus Hotakainen

Otsikkoa ei pidä käsittää väärin: Saturnuksen jäisen kuun sisuksista kyllä purkautuu avaruuteen vesihöyryä ja jäähilettä, mutta ei välttämättä yksittäisinä suihkuina, kuten tähän asti on kuvien perusteella arveltu.

Saturnusta vuodesta 2004 kiertäneen Cassini-luotaimen välittämissä kuvissa hyisiä geysirejä esiintyy noin 500 kilometrin läpimittaisen kuun eteläisillä napaseuduilla. Ne keskittyvät tiikerinraidoiksi kutsuttujen kuoren halkeamien alueelle, missä pinnanalaisesta "merestä" vesi pääsee karkaamaan avaruuteen.

Planetary Science Instituten tutkijan Joseph Spitalen johtama ryhmä on mallintanut Enceladuksen suihkuja ja päätynyt siihen, että todellisuudessa kyse on rakopurkauksista. Vesihöyry ei suihkuakaan yksittäisinä geysireinä, vaan verhomaisina muodostelmina, jotka voivat kattaa suuren osan halkeamista.

Harva vesihöyry näyttää muodostavan erillisiä suihkuja, kun "verhojen" poimuja tarkastellaan sopivasta suunnasta. "Jotkut voimakkaimmat suihkut todennäköisesti ovat juuri sitä, miltä ne näyttävätkin, mutta suurin osa kuvissa näkyvästä aktiivisuudesta selittyy ilman erillisiä suihkuja", toteaa Spitale.

Spitalen ryhmä sai vihjeen purkausten todellisesta luonteesta tutkiessaan tarkemmin Cassinin välittämiä kuvia. Monissa niistä näkyy geysirien lisäksi himmeää taustahehkua, jota vasten yksittäiset suihkut korostuvat.

Enceladuksen purkauksia mallinnettaessa oletettiin, että vesihöyryä purkautuu halkeamien koko pituudelta. Halkeamat eivät ole viivasuoria, vaan mutkittelevat kuun pinnalla. Rakopurkausten syytämiin "verhoihin" muodostuu poimuja ja taitoksia, joiden kohdalla vesihöyry näyttää tiheämmältä.

"Tarkastelusuunta vaikuttaa merkittävästi siihen, missä näitä 'haamusuihkuja' näkyy. Jos Enceladuksen eteläisiä napaseutuja katselisi eri suunnista, suihkut näyttäisivät ilmestyvän ja katoavan", arvioi Spitale.

Kun tutkijat vertasivat simulaatioitaan todellisiin kuviin, poimut osuivat hyvin yksiin geysireiltä näyttävien muodostelmien kanssa. Yhteensopivuus oli niin hyvä, että ilmeisesti suurin osa erillisistä suihkuista on pelkkää illuusiota.

Samankaltaisia rakopurkauksia esiintyy esimerkiksi Havaijilla, Galápagossaarilla ja Islannissa, mutta niistä suihkuava aine on vesihöyryn ja jään sijasta hehkuvan kuumaa laavaa. 

Tutkimuksesta kerrottiin Planetary Science Instituten uutissivuilla ja se julkaistiin Nature-tiedelehdessä (maksullinen) tänään 7. toukokuuta.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/SSI/PSI

Elämän edellytyksiä Enceladuksessa?

To, 03/12/2015 - 15:55 By Markus Hotakainen

Saturnusta kiertävä Cassini-luotain on tehnyt havaintoja, jotka viittaavat hydrotermiseen toimintaan jäisen Enceladus-kuun uumenissa. Jo aiemmin on arveltu, että sellaista voisi esiintyä Jupiterin Europa-kuussa, jonka jääkuoren alla on syvä meri.

Havaintoja ei ole tehty suoraan Enceladuksesta, jonka etelänavan seutuvilta löytyi jo kymmenen vuotta sitten vesihöyryä ja jääkiteitä suihkuttavia geysirejä. Eri olomuodoissa olevan veden mukana avaruuteen kulkeutuu pieniä, alle kymmenen nanometrin läpimittaisia kivensiruja, joita luotaimen kosmisen pölyn mittalaite on tutkinut.

Pitkällisen analyysin, laboratoriokokeiden ja tietokonemallinnusten perusteella tutkijat ovat päätelleet, että piipitoiset kivensirut ovat syntyneet, kun Enceladuksen sisuksista on noussut kuumaa, mineraalipitoista vettä, joka on joutunut kosketuksiin kylmemmän veden kanssa. Hiukkasten ominaisuuksien perusteella vaadittava lämpötila on vähintään 90 celsiusastetta.

Samanlaisia hitusia syntyy Maan valtamerten syvänteissä, kun emäksisen, mineraalipitoisen veden lämpötila laskee äkisti. Tällainen ilmiö esiintyy hydrotermisten purkausaukkojen eli niin sanottujen valkoisten savuttajien, mustien savuttajien "serkkujen" yhteydessä.

Näyttää siis siltä, että Enceladuksen jäisen kuoren alla on meri, jonka pohjassa on samankaltaista hydrotermistä toimintaa kuin maapallon merissä. Ja valkoisten savuttajien arvellaan olleen mahdollisesti merkittävässä osassa, kun Maan elämä muinoin syntyi.

Kivensirujen pieni koko viittaa siihen, että ne kulkeutuvat alkulähteiltään avaruuteen melko nopeasti, muutamassa kuukaudessa tai korkeintaan muutamassa vuodessa. Painovoimamittausten perusteella on päätelty, että Enceladuksella on 30–40 kilometriä paksu jääkuori, jonka alla on kymmenen kilometriä syvä meri. Kivensirut olisivat siis peräisin noin 50 kilometrin syvyydestä.

Hydrotermiseen toimintaan viittaa myös Enceladuksen pinnan alta veden ja jään mukana purkautuva metaani. Kuun sisuksissa olevan meren suuressa paineessa voi syntyä klatraattia, jossa metaanimolekyylejä on sitoutunut vesijään kiderakenteeseen. Sitoutuva metaani olisi peräisin hydrotermisestä toiminnasta, johon myös kivensirujen tutkimus viittaa. 

Kumpikaan havainto ei kerro elämän esiintymisestä – vaikka sensuuntaisia otsikoita aiheesta epäilemättä tulemme näkemään – mutta ne osoittavat, että jättiläisplaneettojen jäisten kuiden sisuksissa olosuhteet voivat olla samankaltaiset kuin maapallolla elämän ilmaantuessa tänne.