Neptunus

Neptunus Hubblen kuvaamana eri aikoina. Kuva: NASA, ESA ja M.H. Wong and A.I. Hsu, UC Berkeley

Kaikki muistavat Jupiterin suuren punaisen pilkun, mutta myös Neptunuksella on pinnallaan valtava pyörremyrsky – tai oli, sillä tämä pilkku on nyt lähes kadonnut. .

Kun Voyager 2 -luotain lensi vuonna 1989 Neptunuksen ohi ja lähetti kaasuplaneetan näkyvän pinnan muodostavasta pilvikerroksesta ensimmäiset kunnolliset kuvat, näkyi kuvissa varsin suomalaishenkinen pallo; sinertävä pinta ja siinä suuri vaalea pyörremyrsky.

Hubblen avaruusteleskoopilla havaittiin samanlainen suuri pilkku 1994, mutta sen jälkeen planeetan kaasukehä näytti olevan rauhallisempi, sillä vasta vuonna 2015 sen pinnalta äkättiin uusi, suuri pyörremyrsky. Tuolloin Keck-teleskoopilla saatiin siitä paljon ammoisia Hubblen ottamia kuvia parempia ja tarkempia kuvia, ja niiden mukaan planeetan pilvissä oli meneillään uusi hässäkkäkausi.

Pilkut ovat pilvikerroksessa olevia korkeapainealueita, pyörremyrskyjä, joiden syntyä Neptunuksessa ei ymmärretä ihan tarkasti. Ne näyttävät olevan suuria kaasumaisia linssin muotoisia vuoria, jotka kohoavat selvästi muuta pilvikerrosta korkeammalle.

Vuonna 2015 havaittu suuri tumma pilkku sai nimen SDS-2015 (kirjainlyhenne tulee sanoista Great Dark Spot) ja sen kehittymistä havaittiin Hubblella. Kyseessä oli viides Neptunuksesta koskaan havaittu pilkku.

Se oli selvästi pienempi kuin Voyagerin havaitsemat pilkut, mutta vain hieman pienempi kuin sen jälkeen havaitut pilkut. Kooltaan se oli jotakuinkin Atlantin valtameren kokoinen, eli Neptunuksen kokoon verrattuna ei mitenkään valtava, mutta silti selvästi näkyvä.

Pilkun tarinasta on kerrottu seikkaperäisesti juuri ilmestyneessä The Astronomical Journalin artikkelissa.

Koska aiemmat Neptunuksen pilkut ovat kadonneet varsin nopeasti, ei tämän pilkun hiipuminen sinällään ollut yllätys. Jupiterissa pyörteet pysyvät nähtävästi satoja vuosia, mutta Neptunuksessa vain muutamia vuosia.

Näin kävikin: pilkku pieneni ja heikkeni. Sen sijaan odotusten vastaisesti se liikkui kohti etelänavan seutuja. Aikaisemmat ovat hivuttautuneet kohti päiväntasaajaa.

Nyt Neptunuksessa on meneillään taas hieman rauhallisempi vaihe – mutta miksi juuri nyt? Sinisen planeetan kaasukehässä on selvästi paljon vielä tutkittavaa.

Tällä haavaa Hubble ja sen kyky tehdä ultraviolettihavaintoja ovat ainoa tapa havaita tarkemmin Neptunusta ja sen kaasukehää, sillä ultraviolettivalon avulla on mahdollista nähdä hieman pilvipinnan alle. Tuleva James Webb -avaruusteleskooppi ei tuo tähän apua juuri lainkaan, sillä se on viritetty katsomaan avaruutta näkyvän valon lisäksi infrapunaisen alueella – mistä on iloa monissa muissa tutkimuksissa, mutta ei niinkään esimerkiksi Neptunuksen pilkkujen tarkemmassa havaitsemisessa.

Ei ihme, että pilkkututkimuksen julkaisseet tutkijat haikailevat nyt uuden, isokokoisen avaruuteen vietävän ultraviolettiteleskoopin perään. Nykyisessä talouspoliittisessa tilanteessa ei sellaiseen ole paljoakaan mahdollisuuksia. Sen sijaan sopii toivoa, että Hubble pysyy toiminnassa vielä senkin jälkeen, kun JSWT on otettu käyttöön.

Kuva: NASA, ESA ja M.H. Wong and A.I. Hsu, UC Berkeley

Tagit

planeettatutkimus

Neptunus

Hubble-avaruusteleskooppi

Päivän kuva

Tosin siitä on kulunut jo 35 vuotta. 5. syyskuuta 1977 matkaan laukaistu luotain ohitti ensin Jupiterin 5. maaliskuuta 1979 ja puolisentoista vuotta myöhemmin, tarkemmin sanottuna 12. marraskuuta, rengasplaneetta Saturnuksen.

Etäisyyttä oli lähimmän ohituksen aikaan 124 000 kilometriä, mutta päivän kuvan Voyager 1 nappasi reilun viiden miljoonan kilometrin etäisyydeltä ollessaan jo loittonemassa jättiläisplaneetasta. Luotain ohitti myös Saturnuksen suurimman kuun Titanin ainoastaan 6 500 kilometrin etäisyydeltä. Kuun lähiohitus oli itse asiassa syynä siihen, että Saturnus jäi viimeiseksi planeetaksi, jota Voyager 1 tutki.

Jo elokuussa 1977 lähetetty Voyager 2 -luotain ohitti Saturnuksen vasta elokuussa 1981, mutta jatkoi sen jälkeen vielä Uranukseen vuonna 1986 ja ohitti Neptunuksen kolmisen vuotta myöhemmin.

Voyager 1 olisi voitu ohjata radalle, joka olisi vienyt sen kohti Plutoa, mutta Titanin ohilentoa pidettiin tärkeämpänä. Tuolloin Aurinkokunnan uloin planeetta, sittemmin kääpiöplaneetta Pluto, saikin sitten odottaa luotainvierasta aina vuoteen 2015 saakka.

Tällä hetkellä sinnikäs luotain on jo noin 20 000 000 000 kilometrin etäisyydellä Auringosta. Voyager 1 poistui heliosfääristä eli Auringon magneettikentän vaikutuspiiristä elokuussa 2012, jolloin siitä tuli ensimmäinen ihmisen lähettämä alus, joka saavutti tähtienvälisen avaruuden. Luotain lähettää edelleen tietoja ja sen odotetaan toimivan mahdollisesti vielä kymmenen vuoden ajan.

Tagit

Päivän kuva

Päivälleen 169 vuotta sitten brittiastronomi William Lassell löysi Neptunuksen suurimman kuun, joka myöhemmin sai nimekseen Triton. Uutinen on siis jo vanhentunut, mutta aikoinaan löytö oli hyvin tuore: Neptunus oli löytynyt vasta 17 päivää aikaisemmin.

Saksalainen Johann Galle oli bongannut 23. syyskuuta kaukaisimman planeetan, jonka paikan olivat laskeneet sekä ranskalainen Urbain Le Verrier että englantilainen John Couch Adams – Gallella tosin oli käytössään vain Le Verrierin laskelmien tulokset.

Lassell oli liikemies ja olutpanimon omistaja, joka saattoi menestyksekkään liiketoimintansa ansiosta rakentaa oman tähtitornin ja keskittyä tähtitieteeseen. Hänellä oli 61-senttinen kaukoputki, jolla löysi Tritonin lisäksi myös Saturnuksen Hyperion-kuun ja kaksi Uranuksen kiertolaista, Arielin ja Umbrielin.

Lassellin löytö nimettiin vasta 1880, jolloin ranskalainen Camille Flammarion ehdotti Triton-nimeä. Se ei kuitenkaan vakiintunut heti, vaan vasta 1900-luvun puolivälissä, kun Neptunukselta löydettiin toinen kuu, Nereid.

Triton tunnettiin vain himmeänä valopisteenä aina vuoteen 1989 saakka, jolloin Voyager 2 -luotain kiisi Neptunuksen ohitse. Jättiläisplaneetan suurin kuu osoittautui hieman arvioitua pienemmäksi, mutta se on 2 700 kilometrin läpimitallaan silti Aurinkokunnan seitsemänneksi kookkain kuu.

Triton on ainoa planeettojen suurista kuista, joka on takaperoisella radalla. Sen kiertoliike on siis vastakkainen planeetan pyörimisliikkeen kanssa. Radan omalaatuisuudesta on päätelty, että Triton saattaa olla Kuiperin vyöhykkeeltä peräisin oleva kääpiöplaneetta, jonka Neptunus on vetovoimallaan siepannut.

Kuun alkuperään viittaa myös sen geologinen aktiivisuus, jonka osalta se muistuttaa jossain määrin Plutoa. Myös Tritonin pinta on melko nuorta ja siellä on geysireitä, joista purkautuu hyistä typpeä.

Tagit

NASAn New Horizons -luotain lähestyy Plutoa ja ohittaa sen 40 vuorokauden kuluttua ja mielikuvitus hahmottelee jo kovasti sitä, mitä luotain tulee oikein kuvaamaan. Otsikkokuvana on Dan Durdan tekemä piirros siitä, miltä Pluto voisi näyttää nykytietojen mukaan. Mutta yhtä tarkkoja oikeita kuvia saa vielä odottaa muutaman viikon ajan.

Pari metriä kanttiinsa oleva avaruusalus on lentänyt läpi aurinkokunnan lähes kymmenen vuoden ajan ja viilettää 14. heinäkuuta vain noin 12500 kilometrin etäisyydeltä. Lähimmillään nykyisin kääpiöplaneetaksi luokiteltavaa Plutoa luotain on klo 14:50 Suomen aikaa.

New Horizons on tehnyt aktiivisesti havaintoja Plutosta ja sen kuista jo usean kuukauden ajan. Sen ottamat kuvat ovat olleet maaliskuusta alkaen tarkempia kuin Maan luota Hubblen avaruusteleskoopilla tehdyt havainnot.

Silti kuvat ovat vielä harmittavan epätarkkoja ja suttuisia, vaikkakin pieniä yksityiskohtia alkaa jo näkyä: esimerkiksi Pluton pinnalla on selvästi kaksi kirkkaampaa aluetta, joita voisi kuvitella napalakeiksi. Pluto etääntyy parhaillaan radallaan Auringosta ja sen normaalisti jo kylmä pintalämpötila putoaa edelleen, ja on mahdollista, että sen kaasukehä on jo härmistymässä kuuraksi pinnalle.

Onneksi kuvat ja luotaimen lähettämät tiedot tulevat koko ajan paremmiksi ja tarkemmiksi, ja vain hieman yli kuukauden päästä saamme viimein tietää millainen paikka Pluto oikein on.

Omalaatuinen Triton

Aurinkokunnan ulko-osat ovat osoittautuneet varsin jännittäväksi alueeksi ja siellä olevat kappaleet yllättävän aktiivisiksi.

Ensimmäinen väläys tästä saatiin 26. elokuuta 1989, kun NASAn Voyager 2 -luotain lensi Neptunus-planeetan ohitse. Se on uloin planeetoista (ja oli toiseksi uloin ennen kuin Pluto sai arvonalennuksen kääpiöplaneetaksi), suurikokoinen kaasuplaneetta, joka on halkaisijaltaan neljänneksi ja massaltaan kolmanneksi suurin planeetta. Se on hieman Uranusta pienempi mutta massiivisempi – Neptunus on tihein jättiläisplaneetta.

Voyagerin kuvissa (kuten yllä) Neptunus näyttäytyi sinertävänä tasavärisenä pallona, missä erottuu joitain vaaleita pilvialueita ja sieltä löytyi myös yllättäen suuri tumma pilkku. Kuten muilla kaasujättiläisillä, pilkku on suuri kaasukehässä oleva pyörremyrsky. Suuren pilkun lisäksi pinnalla oli ainakin ohilennon aikaan toinen, pienempikin pilkku planeetan eteläisellä pallonpuolella.

Planeetalla on myös ohuet ja kapeat renkaat, jotka näyttävät olevat varsin epävakaat; tuoreissa maapallolta otetuissa kuvissa ne näyttävät pienentyneen huomattavasti siitä, millaisina Voyager 2 ne havaitsi.

Mutta vielä omituisempia olivat Neptunuksen kuut. Niitä on kaikkiaan 14 ja niistä jännin on Triton. Se on aurinkokunnan seitsemänneksi suurin kuu 2706,8 kilometrin halkaisijallaan ja itse asiassa suurempi kuin Pluto.

Neptunuksen etäisyydellä on Aurinko enää vain kirkas tähti taivaalla ja valaisee enää vain vähän siellä olevia taivaankappaleita, joten myös Triton on erittäin kylmä kappale. Sen pinnan lämpötila on vain noin -235 °C. Esimerkiksi metaani ja typpi jäätyvät siellä, eivätkä ne muodosta samaan tapaan järviä tai meriä kuin Saturnuksen Titan-kuussa.

Siitä ei siksi odotettu juurikaan mitään muuta kuin vaaleaa, tylsää kappaletta, mutta se paljastui erittäin aktiiviseksi maailmaksi. Tritonilla on napalakit ja sen sisältä valuu pinnalle jäätä ikään kuin laavaa; siellä on jäätynyttä typpeä (ja vesijäätä?) suihkuttavia tulivuoria ja -geysirejä.

Tritonin sisustan oletetaan olevan hieman Maan sisustan kaltainen, eli sillä on kiinteä ydin, vaippa ja kuori. Siellä voisi olla radioaktiivista toimintaa, joka voisi tuottaa sen verran lämpöä, että esimerkiksi sen jäisen pinnan alla voisi olla nestemäistä vettä. Vettä ja jäätä lasketaan Tritonissa olevan noin 25% sen massasta, mutta se riittäisi suuriinkin vesialueisiin.

Ja jos pinnan alla voi olla nestemäistä vettä ja siten kohtalaisen mukava lämpötila, on periaatteessa mahdollista, että siellä olisi myös jonkinlaista elämää. Tässä mielessä Titan saattaa muistuttaa runsaasti Jupiterin Europa-kuuta.

Mitä tiedämme Plutosta?

Pluto voi hyvinkin paljastua Tritonin (Voyager 2:n ottama kuva yllä) kaltaiseksi paikaksi, sillä vielä nyt 40 vuorokautta ennen New Horizonin lähiohitusta ovat tietomme ex-planeetasta varsin hatarat.

Sen löysi Clyde Tombaugh vuonna 1930 ja se nimettiin 11-vuotiaan oxfordilaiskoulutytön Venetia Burneyn ideasta antiikin Rooman alamaailman jumalan Pluton mukaan. Vuonna 1979 Plutolta äkättiin myös kuu, jolle on annettiin puolestaan nimeksi Kharon – alamaailman joen Styxin väkevä lauttamies. Kuita on löydetty sittemmin neljä lisää, ja ne on nimetty samaan tyyliin: Styx, Nix, Hydra ja Kerberos

Pluto kiertää Aurinkoa soikealla radalla, joka tuo sen lähimmillään Neptunustakin lähemmäksi Aurinkoa. Se oli ratansa Aurinkoa lähimmässä pisteessä vuonna 1989, mistä alkaen se on etääntynyt ja ollut taas Neptunusta kauempana vuodesta 1999. Pluto on keskimäärin 39,7 kertaa Maan ja Auringon välisen etäisyyden päässä keskustähdestämme ja yksi sen kierros kestää 248 vuotta. Halkaisijaltaan Pluto on 2300 km ja Kharon on siitä kooltaan noin puolet.

Plutolta on havaittu hyvin ohut typestä koostuva kaasukehä ja sen pinnalla lienee typen lisäksi vähän metaania ja hiilimonoksidia. Kharonista on löytynyt myös vähän vesijäätä. Titanin esimerkin mukaisesti myös Plutossa ja Kharonissa saattaa olla orgaanisia aineita, mutta niistä ei ole suoria todisteita. Joka tapauksessa kaikki Pluton pinnalla on jäässä, sillä lämpötila on keskimäärin vain 40K, -233°C.

Sitä mukaa kun Pluto etääntyy, se kylmenee. Ja aikanaan lämpötila laskee typen jäätymislämpötilan tienoille, jolloin suuri osa planeettaa ympäröivästä kaasusta romahtaa sen pinnalle. Tuolloin lähes suoraan kohti Aurinkoa osoittava pyörimisakseli kiihdyttää vielä kaasukehän jäätymistä, joten ollessaan ratansa kaukaisimmassa pisteessä Pluto lienee täysin jäässä. Lähestyessään taas Aurinkoa se tosin taas virkoaa.

Mutta edeltävät kappaleet voidaan joutua kirjoittamaan ainakin osittain uusiksi nyt heinäkuun jälkeen, kun New Horizons kertoo millainen Pluto oikeasti on. Siihen saakka voi ihailla alla olevaa Tritonia.

Harvinaislaatuisen jännittävät ajat ovat edessä!