Jupiter Galileon silmin – parhaat kuvat kaasujättiläisestä ennen Junoa

Jupiter Galileon silmin

Juno ottanee tänään lauantaina 27. elokuuta tähän saakka tarkimmat ja parhaimmat kuvat Jupiterista. Tätä ennen upeimmat otokset jättiläisplaneetasta otti Galileo-luotain, jonka kuvista on alle koottu parhaimpia esimerkkejä.

Galileo tarkkaili Jupiteria kaikkiaan 14 vuoden aja planeetan ympärillä sitä kiertäen usealla erilaisella kiertoradalla. Se kuvasi niin Jupiteria kuin sen kuitakin, sekä luonnollisesti mittasi myös avaruutta sen ympärillä.

Nykynäkökulmasta Galileon laitteet olivat varsin yksinkertaisia ja vaatimattomia, minkä lisäksi tietojen lähettämistä Maahan haittasi se, että Galileon suurtehoantenni ei ollut avautunut kunnolla. Lennonjohto onnistui lähettämään tietoja yllättvän hyvin hitaammallakin tietolinkillä siten, että kuvat tallennettiin nauhuriin ja sieltä tietoja välitettiin Maahan vähitellen.

Kenties kaikkein mielenkiintoisinta oli Jupiterin ja sen kaasukehän sekä pilvipinnan seuraaminen.

Luotain otti runsaasti kuvia paitsi kuuluisasta suuresta punaisesta pilkusta, mutta myös jännittävistä pienemmistä, valkoisista pilkuista. Alla olevat vaaleat pyörremyrskyt punaisen pilkun luona havaittiin ensimmäisen kerran 1930-luvulla, ja Galileon kuvien avulla voitiin määrittää niille koko: vasemmanpuoleisin oli 9000 km halkaisijaltaan, eli lähes maapallon kokoinen (halkaisija 12750 km).

Pyörteiden paikat muuttuivat koko ajan, ja niiden välissä oli koko ajan havaittavissa paksuja cumuluspilvien kaltaisia pilvikerroksia. Kuva on kooste useammasta kuvasta, jotka luotain otti helmikuussa 1997.

Usvaa kaasukehässä

Galileo otti nämä kuvat Jupiterin pilvistä kesäkuussa ja marraskuussa 1996; kiinnostavaa niissä on ennen kaikkea kaasukehässä oleva usva ja se, kuinka pilvet ovat selvästi eri korkeuksilla. Kumpikin kuvista on väärävärikuva, eli ne on otettu ja käsitelty siten, että usva ja pilvien ilmiöt näkyvät paremmin. Punainen väri ilmaisee korkealla olevaa usvaa, jota on enemmän lähempänä Jupiterin napa-alueita (vasemmanpuoleinen kuva) ja vähemmän lähempänä päiväntasaajaa (oikeanpuoleinen kuva).

Todennäköisesti lähempänä napoja magneettikenttä ohjaa enemmän varattuja hiukkasia osumaan kaasukehään, jolloin ne saavat aikaan usvaa. Päiväntasaajan luona sen sijaan usva – joka on on heikompaa ja noin 50 km matalammalla – syntynee valokemiallisista reaktioista.

Revontulia

Jupiterin pohjoisnavan luota pimeältä puolelta otettu kuva paljastaa pienen sinertävän kuvakäsittelyn jälkeen Jupiterin revontulia. Ne syntyvät samaan tapaan kuin Maassakin, eli magneettikenttä ohjaa varattuja hiukkasia törmäyskurssille kaasukehän kanssa, mutta Jupiterin tapauksessa on epäselvää mistä hiukkaset ovat peräisin. Aurinkotuulen sijaan ne saattavat olla planeetan ympärillä "varastossa" olevia hiukkasia.

Revontulia on myös Jupiterin päiväpuolella, mutta siellä niiden havaitseminen on hyvin vaikeaa, koska planeetan pilvipinta on paljon ohutta revontulivyötä kirkkaampi.

Kuva otettiin marraskuussa 1997, kun Galileo oli 1,3 miljoonan kilometrin päässä planeetasta.

Punainen pilkku mustavalkokuvina

Kaikki tietävät, että Jupiterin punainen pilkku on punainen, mutta miltä se näyttää eri aallonpituusalueilla kuvattuna? Tältä. Ylhäällä vasemmalla infrapunavalossa (aallonpituus 757 nm), violetissa (415 nm) yläoikealla sekä kahdella muulla infrapunaisen aallonpituudella (732 nm alavasemmalla) ja (886 nm alaoikealla), joita Jupiterin kaasukehän sisältämä metaani imee itseensä. Näin kuvissa nähdään ikään kuin pilviä eri korkeuksilla. Erityisen jännä on alhaalla oikealla oleva kuva, missä näkyy muuta pilvikerrosta korkeammalla olevia pilviä.

Kuvat otettiin kesäkuussa 1996 ja yksi pikseli on niissä kooltaan noin 30 km.

Kuinka korkealla pilvet ovat?

Nämä Galileon infrapunaspektrometrin ottamat kuvat kertovat laajemmin pilvien korkeuksista. Kuvat otettiin syyskuussa 1996, kun luotain oli silloisella soikealla radallaan varsin kaukana planeetasta, noin 2,1 miljoonan kilometrin päässä.

Ylhäällä vasemmalla ja oikealla olevat kuvat näyttävät pilvikerrosta aina syvyyteen, missä kaasun paine on noin kolme Maan ilmakehän painetta.

Keskellä olevassa kuvassa näkyvät korkealla olevat pilvet ja usva. Niinpä korkealle ulottuva punaisen pilkun pyörre näkyy oikein hyvin. Alhaalla vasemmalla näkyy hyvin matalammalla olevia pilviä, ja keskellä alhaalla näkyy hohde, joka tulee lämpimästä alemmasta kaasukehästä.

Alhaalla oikealla oleva väärävärikuva kertoo lämpötilasta ja pilvenkorkeudesta: punainen merkitsee lämmintä, missä ohut pilvikerros päästä alhaalta tulevaa lämpöä lävitseen, ja vihreä puolestaan ilmaisee korkealla olevia viileämpiä troposfääripilviä. Sininen on on stratosfäärin pilvikerros ja kellertävä väri johtunee pienhiukkasista.

Jupiterin pilvipeitteen pinnassa on vaaleita vyöhykkeitä ja tummia vöitä, joista vaaleat vyöhykkeet ovat matalapaineen alueita ja tummat vyöt korkeapaineen alueita. Vaaleat vyöhykkeet ovat korkeammalla olevia viileämpiä pilviä, joiden kohdalla tapahtuu kaasun virtausta ylöspäin. 

Pilvikerros kolmiulotteisesti

Galileon kuvien avulla on tehty myös mallinnoksia siitä, miltä pilvien sisällä voisi näyttää. Tässä hahmotelma päiväntasaajan seuduilta kohtalaisen lämpimältä alueelta, samanlaiselta, minne Galileon kaasukehäluotain putosi 7. joulukuuta 1995.

Siellä oli todennäköisesti ohut, valoa hyvin heijastava yläpilvikerros, jonka alapuolella oli pieni pilvetön alue, ja sitten alempi, tiheä, lämmin pilvikerros, jossa mallinnuksien mukaan voisi olla kuvassa olevan kaltaisia pilvirakenteita.

Pilvet koostuvat todennäköisesti useista eri aineista, mutta Galileon kaasukehäluotain havaitsi ympärillään vain ammoniakista koostuneita pilviä.

Salamointia

Kuten Maassa, myös Jupiterissa on ukkosmyrskyjä. Ne ovat vain paljon suurempia ja voimakkaampia, koska planeetta on isompi ja sen ilmiöt rajumpia. 

Galileo kuvasi Jupiteria salamointia havaitakseen pilviä viiden tunnin ajan ja saikin poimittua useita välähdyksiä. suurin näistä on noin 500 km halkaisijaltaan. Kyseessä on salaman sijaan sen välähdyksen aikaansaama valaistu alue pilvissä; myös maapallolla ukkoset saavat aikaan lentokoneesta tai avaruudesta alaspäin katsottaessa aikaan tällaisia valoalueita pilvissä.

Jupiterin salamat eivät olleet mikään yllätys, sillä jo Voyager-luotaimet havaitsivat 1970-luvun lopussa ohilennoillaan sellaisia.

Pilvien lämpötilakartta

Vasemmanpuoleinen kuva ei ole kovin tarkka, mutta se on eräs parhaimmista ja tarkimmista Jupiterista saaduista lämpökartoista. Oikealla on samaan aikaan Hubblen avaruusteleskoopilla otettu kuva samasta alueesta. 

Lämpötilaerot saavat aikaan Jupiterissakin kaasukehän tuulia ja sen pilvipinnan nauhamainen rakenne johtuu myös lämpötilaerojen synnyttämistä tuulialueista.

Kuvassa kirkkaat alueet ovat lämpimämpiä ja näkyvän valon alueella yleensä tummempia. Niissä kaasu virtaa pääasiassa alaspäin ja kaasun seassa ei ole juurikaan pienhiukkasia. "Pieni punainen pilkku" pohjoisessa (ylhäällä) on selvästi ympäristöään viileämpi.

Io

Galileon ottamat kuvat Jupiterin kuusta Iosta ovat edelleen tarkimpia siitä otettuja. Luotain ohjattiin välillä radalle, jolla se lensi varsin läheltä suurimpia kuita, ja siten se pystyi tekemään niistä hyviä havaintoja. Juno keskittyy enemmän itse Jupiteriin, mutta se tulee myös kuvaamaan kuita – ja saamaan todennäköisesti tätäkin parempia tuloksia.

Yllä on tarkimmat Galileon ottamat kuvat, joissa pikselin koko on parhaimmillaan kolme kilometriä.

Io on pizzalta hieman näyttävä vulkaanisesti aktiivinen kuu, jonka pinnalla näkyy selvästi rikkiyhdisteiden värjäämiä alueita, kuun sisältä tulleita roiskeita ja tulivuoria. 

Keskellä olevissa kuvissa näkyy sivukuvassa käynnissä oleva kaasupurkaus, jonka korkeus oli noin 140 kilometriä, sekä lähikuva Prometheus -nimen saaneesta tulivuoresta. Siitä purkautuu 75-kilometriä korkea kaasusuihku, ja sen purkausaukko sekä sen ympärillä olevat kerrostumat näkyvät myös hyvin. 

Voyagerit havaitsivat jo Ion vulkaanisen toiminnan ja nyt arvioidaan, että Iossa on kaikkiaan yli 400 tulivuorta. Se on ehdottomasti vulkaanisesti aktiivisin kappale aurinkokunnassamme; syynä sen aktiivisuuteen on Jupiterin ja sen muiden suurten kuiden vuorovesivoimat.

Prometheus – Ion suuri tulivuori

Kreikkalaisen tulen jumalan Prometheuksen mukaan nimetty tulivuori on ollut yhtäjaksoisesti aktiivinen ainakin 1970-luvun lopulta alkaen, jolloin se havaittiin Voyagerien ohilennoilla ensimmäisen kerran. Se sijaitsee Ion Jupiterista katsoen takapuolella, ja koostuu 28 kilometriä halkaisijaltaan olevasta purkausaukosta sekä noin 100 kilometriä leveästä laavakerääntymästä. Sen värit tulevat purkauskaasussa olevista rikistä ja rikkidioksidista. Tummat alueet ovat tuoretta laavaa.

Galileo otti nämä kuvat kolmannen Ion lähiohituksen aikaan helmikuussa 2000.

Europa

Galileon ottamat hyvät kuvat Europa-kuusta yhdistettynä. Se teki ensimmäisen Europan ohilennon kesällä 1996, jolloin kuu paljastui jo hyvin omalaatuiseksi...

Marraskuussa 1999 Galileo kartoitti Europan railojen täyttämää jääpintaa infrapunaspektrometrillaan, jolloin pinnassa voidaan nähdä eri tyyppisiä alueita.

Sininen väri osoittaa puhtainta jääpintaa, kun taas punainen ilmaisee alueita, joilla on runsaasti muutakin ainetta kuin jäätä. Tämä ja vastaavat kuvat osoittivat selvästi, että jäässä on tuoreita jälkiä, railoja ja halkeamia, jotka paikoitellen ovat ilmestyneet vanhemman pinta-aineen päälle. Kuu on selvästi siis edelleen toiminnassa.

Tummien alueiden koostumuksesta ei ole täyttä varmuutta, mutta niissä lienee rikkihappoa ja suoloja.

Ganymedes

Ganymedeen pinnalla on myös paljon yksityiskohtia, kuten Enki Catena -niminen kraatteriketju. Sen 13 perättäistä iskukohtaa ovat syntyneet todennäköisesti siten, että Jupiter on vetänyt puoleensa komeettaa, joka on hajonnut osiin, ja sen osat ovat törmänneet sarjatuleva kuun pintaan. 

Galileo otti oikealla olevan kauniin kuvan Ganymedeestä vuoden 1997 huhtikuussa 272 82 kilometrin päästä.

Kallisto

Kallisto on neljäs Jupiterin suuri kuu, josta tässä on toukokuussa 2001 otettu kokokuva (ainoa täysikokoinen värikuva!) ja pienempi infrapunaspektrografilla otettu kuva kuun pinnasta.

Siinä missä Europa ja Ganymedes ovat hyvin jäisiä kappaleita, ei Kallistossa jäätä ole juuri lainkaan. Eri ikäisiä ja kokoisia kraattereita sen sijaan on paljon; jääpintaisissa kuissa kraattereita ei ole nähtävissä, koska jää on peittänyt törmäysjäljet.

Miltä kuut näyttävät sisältä?

Galileo ei tietenkään ole voinut nähdä kuiden sisälle, mutta sen keräämien tietojen perusteella on voitu päätellä kuiden sisärakennetta. Tässä koosteessa Ganymedes on vasemmalla alhaalla, Kallisto oikealla alhaalla, Io ylävasemmalla ja Europa oikealla ylhäällä. Kuut ovat oikeassa kokosuhteessa toisiinsa: Ganymedes on 2634 km säteeltään, Kallisto 2403 km, Io 1821 km ja Europa 1565 km. Oma Kuumme on 1738 kilometrin säteellään siis Kalliston ja Europan välissä.

Kiinnostavinta kuvissa on se, että Ganymedes ja Europa voivat kätkeä 10-20 kilometriä paksun jääpintansa alle nestemäistä vettä sisältävän kerroksen, koko kuun peittävän suolaisen veden valtameren, jonka syvyys on jopa yli sata kilometriä.

Jupiterillakin on renkaat

Kyllä, myös Jupiter on rengasplaneetta, kuten tämä harvinainen kuva osoittaa: marraskuussa 1996 luotain oli täsmälleen planeetan varjon keskellä, siis juuri vastakkaisella puolella kuin Aurinko, jolloin se nappasi tämän kuvan Jupiterista. Ohuiden renkaiden lisäksi kuvassa näkyy rengas, joka syntyy valon taittuessa ja sirotessa kaasukehästä ja sen yläosissa olevista pienenpienistä hiukkasista.

Jupiterin rengassysteemi koostuu selvästi kolmesta osasta, ja kuten Saturnuksessa, myös Jupiterin kuut pitävät renkaita kasassa. Jupiterin renkaat tosin ovat paljon, paljon heikommat kuin Saturnuksen: itse asiassa sen kunnolliseen näkemiseen vaadittiin useita, eri tavalla valotettuja kuvia. Etenkin uloimpia, heikkoja osia kuvatessa kuvien piti olla ylivalotettuja.

Renkaat koostuvat pääasiassa Adrasteia- ja Metis -kuista irtoavasta pölystä ja ovat hyvin tummat.

Kuvassa mainittu "Rj" on Jupiterin säde ja alaosassa olevaa sinistä täplää voi pitää mittatikkuna: se on maapallon koko suhteessa renkaisiin ja Jupiteriin.

Pienet kuut

Galileo ennätti kuvaamaan myös Jupiterin pienempiä kuita, joista tässä ovat Thebe (vas), Amalthea ja Metis (oik). Kaikkiaan Jupiterilta on löydetty 66 kuuta, joista suurin osa on vieläkin pienempiä, planeettaa kiertäviä murikoita.

Kuut ovat näissä kuvissa oikeassa kokosuhteessa toisiinsa, ja niiden pinnalla on selvästi suuria törmäysjälkiä ja se ovat muodoltaan siistin pallomaisen sijaan epämuotoisia möhkäleitä. Todennäköisesti suuri osa näistä on asteroideja tai komeettoja, jotka Jupiter on napannut ympärilleen.

Kun komeetta törmäsi Jupiteriin...

Kun Galileo oli vasta lähestymässä Jupiteria, se pääsi todistamaan aitiopaikalta yhtä avaruustutkimuksen jännittävimmistä näytelmistä: useaan palaseen hajonneen komeetta Shoemaker-Levy 9:n törmäystä Jupiteriin kesäkuun 22. päivänä vuonna 1994. Luotain oli tuolloin 238 miljoonan kilometrin päässä.

Valitettavasti suurimmat törmääjät osuivat Jupiteriin sen yöpuolelle, joten mikään teleskooppi tai havaintolaite ei pystynyt näkemään kaikkia iskun yksityiskohtia. Näissä Galileon ottamissa kuvissa näkyy komeetan W-kirjaimella tunnetun osan valtava törmäys Jupiteriin: kuvissa näkyy kappaleen törmäyksen aikaansaama välähdys, suuri räjähdys, joka hiipui muutamassa tunnissa.

Galileo havaitsi myös Maata: tässä Etelämanner

Kaiken muun ohella Galileo on ensimmäinen luotain, joka teki painovoimalinkousmanöveerin Maan luona ja kuvasi samalla kotiplaneettaamme samalla tavalla kuin luotaimet ovat jo tutkineet muita planeettoja. 

Luotaimen lentorata oli sellainen, että se pystyi havaitsemaan parhaiten Etelä-Amerikkaa, Afrikkaa, Australiaa ja ... Etelämannerta. Yllä olevan kuvakulma onkin erittäin erikoinen, koska mikään Maata kiertävä satelliitti ei ole voinut kuvata Etelämannerta tästä kuvakulmasta näin korkealta. 

Ohilennon aikana saatujen kuvien avulla pystyttiin kalibroimaan Galileon kameroita. Lisäksi Galileo teki samanlaisen ohilennon Venuksen luona.

Sukkula vei Galileon avaruuteen

Galileo oli hyvin erikoinen luotain myös siksi, että se vietiin avaruuteen avaruussukkulalla.

Kuvassa luotain on Atlantiksen rahtiruumassa lokakuun 18. päivänä vuonna 1989, jolloin se vapautettiin omille teilleen. Laukaisu viivästyi vuosilla sukkula Challengerin onnettomuuden vuoksi, ja suoran lentoradan sijaan Galileo joutui tekemään pitkän lennon Aurinkokunnan sisäosissa sekä painovoimalinkouksia Maan ja Venuksen luona, koska onnettomuuden jälkeen tehdyt uudet turvaohjeet kielsivät suunnitellun, voimakkaan rakettimoottorin käyttämisen. Galileo joutui tyytymään turvallisempaan, mutta pienempitehoiseen rakettimoottoriin, joka kiihdytti luotaimen Maan kiertoradalta planeettainväliseen lentoon.

Challengerin onnettomuuden jälkeen myös sukkulan käytöstä planeettaluotaimien lähettämiseen päätettiin luopua. Galileo oli kuitenkin suunniteltu sukkulalla laukaistavaksi, ja sen laittaminen tavallisen kantoraketin kyytiin olisi ollut hyvin vaikeaa.

Alla on vielä viimeinen Galileosta otettu kuva. Siinä luotain on irrallaan sukkulasta ja etääntyy siitä. Hetken päästä kuvan ottamisen jälkeen rakettimoottori käynnistyi ja sinkosi Galileon "kunnolla" matkaan.

Viimeinen kuva Galileosta