Tiedetuubin systeemipäivitys on loppusuoralla. Uusia juttuja julkaistaan vasta päivityksen jälkeen. Pahoittelut!

Cereksen aamunkoitto

Ensi perjantaina Dawn-luotain asettuu Cerestä kiertävälle radalle. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun kääpiöplaneettaa päästään tutkimaan lähietäisyydeltä. Samalla Dawnista tulee ensimmäinen luotain, joka on kiertänyt kahta Aurinkokunnan kappaletta, joista kumpikaan ei ole Maa. Dawn tutki yli vuoden ajan Vestaa, joka on asteroideista suurin. Tosin se sai tittelin lahjaksi, kun asteroidivyöhykkeen ylivoimaisesti suurin kiertolainen Ceres ylennettiin kääpiöplaneetaksi.

Samalla Pluto sai arvonalennuksen planeettojen joukosta samaan ryhmään Cereksen kanssa. Pluton statuksen muuttaminen herätti paljon kritiikkiä etenkin Yhdysvalloissa – koska Pluto oli ainoa amerikkalaisastronomin löytämä planeetta – eivätkä kaikki sikäläiset tutkijat edelleenkään suostu käyttämään siitä nimitystä kääpiöplaneetta.

Uuden luokittelun ansiosta kahden luotaimen välille kehkeytyi kilpailu siitä, kumpi ehtii ensin tutkimaan tarkasti kääpiöplaneettaa. Tammikuussa 2006 laukaistu New Horizons lähetettiin alkujaan ulointa planeettaa eli Plutoa kohti, mutta saman vuoden elokuussa kaukainen pienkappale luokiteltiin uudelleen.

Dawn laukaistiin matkaan syyskuussa 2007. Luotaimen ensimmäisenä kohteena oli kuitenkin Vesta. Dawn saapui Vestan luo heinäkuussa 2011 ja asettui asteroidia kiertävälle radalle. Reilun vuoden kestäneiden tutkimusten jälkeen Dawn jatkoi matkaansa ja suuntasi kohti Cerestä.

Vaikka lähtö Vestan luota viivästyi reilulla viikolla, oli selvää, että New Horizons on hävinnyt kisan. Fysiikan ja taivaanmekaniikan lait ovat lahjomattomia. Pluto-luotain oli radalla, joka veisi sen kaukaisen kiertolaisen ohi täsmälleen tiedettynä päivänä – 14. heinäkuuta 2015. Kun Dawn irtautui Vestan heikosta vetovoimakentästä syyskuussa 2012, sen rata johtaisi yhtä täsmällisesti Cereksen luo 6. maaliskuuta 2015.

Voittaja on siis ollut selvillä jo yli kahden vuoden ajan.

DAWN-logo

Hitaasti mutta varmasti

Dawnin vuosia kestävä kiertely asteroidivyöhykkeellä ja ohjausmanööverit sekä Vestan että Cereksen lähistöllä ovat mahdollisia ainoastaan sen ionimoottorin – tai tarkemmin sanottuna kolmen ionimoottorin –ansiosta. Perinteiset rakettimoottorit kuluttavat polttoainetta niin ahnaasti, että Dawn-luotaimen olisi pitänyt olla käytännössä pelkkää polttoainesäiliötä.

Ionimoottori rinnastuu räjähtävää työntövoimaa tuottavaan kemialliseen rakettimoottoriin kuin muinaisen antiikin tarun kilpikonna jänikseen. Se on hidas, mutta etenee vakaasti ja varmasti kohti maalia. Ja kuten tarun kilpikonna voitti jäniksen, Dawn päihittää New Horizons -luotaimen – olkoonkin, että jälkimmäisellä on ollut paljon pidempi matka kuljettavanaan.

Ionimoottori perustuu siihen, että moottorin ajoaineen xenon-atomeilta riistetään elektroneja ja näin syntyneet sähköisesti varautuneet ionit kiihdytetään sähkön avulla suureen nopeuteen. Moottorin työntövoima on samaa suuruusluokkaa kuin tukankuivaajan puhallus, mutta kun se jatkuu vuosien ajan, luotaimen vauhti ehtii kasvaa riittävän suureksi planeettainvälisessä avaruudessa vaeltamiseen.

Matkalla kohti Vestaa Dawn nappasi kertaalleen lisävauhtia Marsin lähiohituksesta, mutta jälkimmäisen etapin Cerekseen se on taittanut pelkästään ionimoottoreidensa turvin. Aurinkopaneelien tuottamalla sähköllä toimiva ionimoottori on myös luotettava, sillä liikkuvia ja muitakin osia on vähän verrattuna kemialliseen rakettimoottoriin polttoainesäiliöineen ja -putkineen, venttiileineen sun muineen.

Ionimoottorin voi huoletta sammuttaa ja käynnistää useita kertoja, ja se lähtee käyntiin aina yhtä varmasti kuin vanhan Kuplavolkkarin ilmajäähdytteinen takamoottori hyytävän kylminä pakkasaamuinakin.

 

 

Kaukaiset kuvat

Dawn aloitti Cereksen kuvaamisen tammikuun alussa. Silloin etäisyyttä oli yli 600 000 kilometriä, joten kuvat olivat melkein pelkkää pikselimössöä. Ne eivät pärjänneet vielä Hubble-avaruusteleskoopin otoksille, joissa pyöreässä kiekossa näkyi kirkkaus- ja värieroja, ei kuitenkaan sen tarkempia yksityiskohtia.

Alkuvuoden kuluessa etäisyys pieneni, kuvat kävivät yhä tarkemmiksi ja Cereksen pinnalta paljastui yhä pienempiä yksityiskohtia: kirkkauserot alkoivat hahmottua erikokoisina kraattereina ja muina pinnanmuotoina.

Ceres pyöriiHelmikuun loppupuolella saatiin kuvia, joissa yksi pinnan arvoituksellisista vaaleista laikuista erottui kahtena kirkkaana pisteenä. Se herätti salaliittoteoreetikot kehittelemään sensaationhakuisia spekulaatioita Cereksen "valoista". Noin 46 000 kilometrin etäisyydeltä otetuista kuvista on koottu animaatio (oikealla), jossa näkyy yhdeksässä tunnissa akselinsa ympäri pyörähtävän Cereksen pinta kokonaisuudessaan.  

Kun Dawn asettuu ensi perjantaina kääpiöplaneettaa kiertävälle radalle, sen kamerat erottavat kraattereiden hallitsemista maastonmuodoista alle neljän kilometrin kokoisia detaljeja. Kiertoradalle asettumisen jälkeenkin luotain etenee varovaisesti. Korkeutta vähennetään hiljalleen noin 40 000 kilometristä siten, että kuukautta myöhemmin se on vielä runsaat 30 000 kilometriä.

Dawn lähestyy Cerestä yöpuolelta, joten samalla kun etäisyys pienenee, kääpiöplaneetan vaihe vähenee. Huhtikuun toisella viikolla valaistusta puoliskosta on näkyvissä alle 20 prosenttia. Luotaimen ottamissa kuvissa yhä suurempana näkyvä Ceres on siis alkuun melko kapea sirppi. 

Dawn tekee kuitenkin paljon muutakin kuin kuvaa Cerestä kaikilta kanteiltaan. Luotaimessa on kameran lisäksi näkyvän valon ja infrapuna-alueella toimiva spektrometri sekä gammasäteily- ja neutroni-ilmaisin. Niillä pystytään tutkimaan pinnan rakennetta ja koostumusta. Erityisessä syynissä ovat esimerkiksi happi, magnesium, alumiini, pii ja rauta, jotka ovat keskeisiä kiviaineksen rakennusmateriaaleja, sekä vety, jonka määrästä voidaan vetää johtopäätöksiä veden esiintymisestä.

Viime vuoden tammikuussa nimittäin raportoitiin, että Cereksestä tihkuu vettä. Euroopan avaruusjärjestön Herschel-avaruusteleskoopin havaintojen mukaan siitä purkautuu vesihöyryä samaan tapaan kuin Saturnuksen Enceladus-kuusta (alla), mutta paljon vähemmän. Silti Cereksen massasta saattaa olla jopa neljännes vettä.

 

 

Se oli kuitenkin odottamaton havainto, sillä asteroideja on pidetty kuivina ja kuolleina taivaankappaleina. Vaikka Cerestä ei enää luokitellakaan asteroidiksi, se kiertää silti Aurinkoa asteroidivyöhykkeellä ja siitä saadut tiedot kertovat myös muista suunnilleen samalla etäisyydellä sijaitsevista kappaleista.

Cereksen vesi liittyy myös Maan kehitykseen. Aiemmin arveltiin, että maapallon vesi on tullut avaruudesta komeettojen mukana. Rosettan mittaukset Churyumov-Gerasimenkosta irtoavan veden isotooppikoostumuksesta ovat kuitenkin osoittaneet, että ainakaan kaikki vesi ei voi olla peräisin komeetoista.

Toisaalta Aurinkokunnan sisäosiin päätyvät komeetat ovat lähtöisin hyvin erilaisilta etäisyyksiltä. Vaikka komeettojen alkukoti eli Oortin pilvi kuulostaa yhtenäiseltä alueelta, se on todellisuudessa valtavan laaja, paljon planeettojen kansoittamaa aluetta suurempi. Eri komeettojen välillä voi olla koostumuksessa huomattavia eroja. Kuten on todettu olevankin.

Katseet kääntyivät kohti asteroidivyöhykettä, missä oli onneksi jo valmiiksi Dawn-luotain. Sen toivotaan antavan monen muun asian ohella lisätietoa Cereksen veden koostumuksesta. Ceres on tietenkin yksittäinen kappale siinä missä Churyumov-Gerasimenkokin, mutta toisin kuin koostumukseltaan vaihtelevat komeetat, asteroidivyöhykkeen kappaleet ovat syntyneet hyvin rajallisella alueella ja törmäilleet vuosimiljardien ajan toisiinsa. Siten Ceres on edustava näyte asteroidien koostumuksesta.

 

 

Ikuinen kakkonen, mutta mitä sitten?

Entä New Horizons, jonka kohtaloksi jäi tulla toiseksi? Kisalla ei käytännössä ole mitään merkitystä, sillä Ceres ja Pluto ovat täysin erilaisia kappaleita, vaikka kumpikin on kääpiöplaneetta. Ceres on muinoin muotoutunut Aurinkokunnan sisäosissa, Pluto puolestaan kaukana "lumirajan" takana, missä aikoinaan oli paljon enemmän keveitä kaasuja ja jäätä kuin Auringon lämmön hellimillä seuduilla.

Pluto poikkeaa todennäköisesti koostumukseltaan tyystin Cereksestä, sen pinnan rakenne on todennäköisesti erilainen – vaikka lieneekin samaan tapaan kraattereiden peitossa – ja sillä on useita kuita, nykytiedon mukaan kaikkiaan viisi. Suurin niistä on Charon, jonka läpimitta on noin puolet Plutosta. Se on siis suhteessa planeettaan paljon suurempi kuin Kuu verrattuna Maahan.

New Horizons pääsee tutkimaan aivan uudenlaista maailmaa eikä silloin ole merkitystä, vaikka se pääseekin tositoimiin muutamaa kuukautta myöhemmin kuin Dawn. Tiedetuubi palaa New Horizons -luotaimeen ja sen pitkään matkaan tuonnempana. Sitä ennen seuraamme Dawn-luotaimen edesottamuksia asteroidivyöhykkeen suurimman kappaleen lähistöllä.

Pysyvää kanavalla!

Kuvat: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA


Juttuja samasta aiheesta