Jupiter

Auringon myrskyt sytyttävät Jupiterin röntgenrevontulet

Ke, 03/23/2016 - 07:32 Markus Hotakainen
Jupiterin revontulet

Jupiterissa esiintyy revontulia siinä missä Maassakin. Ne ovat keskittyneet samaan tapaan planeetan napaseuduille, mutta ovat paljon voimakkaampia.

Jättiläisplaneetan revontulet roihahtavat tavallistakin kirkkaammiksi, kun Auringossa tapahtuu voimakkaita purkauksia. Hiukkaspilven osuessa Jupiterin magneettikenttään revontulien kirkkaus röntgenalueella on kahdeksan kertaa normaalia suurempi. Silloin ne päihittävät Maan pohjantulet energiamäärissä monisatakertaisesti.

Kun koronan massapurkauksen seurauksena Auringosta singahtaa voimakas hiukkaspuhuri, Jupiterin magnetosfäärin saavuttaessaan se painaa sitä kasaan parin miljoonan kilometrin verran. Samalla se saa aikaan Jupiterin napaseuduilla voimakkaita röntgenalueen revontulia, jotka kattavat Maan kokonaispinta-alaa suuremman alueen.

Kuvapari on yhdistetty Hubble-avaruusteleskoopin ottamista näkyvän valon alueen kuvista ja Chandra-röntgenobservatorion havainnoista. Kahden 11 tunnin havaintojakson aikana kerättiin tietoja, joiden avulla paikallistettiin röntgensäteilyn lähde. 

Samalla määritettiin alueet, joilta on tarkoitus tehdä tarkempia havaintoja sekä Chandralla että Euroopan avaruusjärjestön XMM-röngensatelliitilla. Niiden avulla tarkastellaan yksityiskohtaisemmin Auringosta tulevien hiukkaspurkausten ja Jupiterin magnetosfäärin vuorovaikutusta. 

Jupiterin reposista kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: NASA/CXC/UCL/W. Dunn et al [röntgen], NASA/STScI [näkyvä valo]

Värikäs väläys 70-luvulta: Jupiterin pizzalta näyttävä kuu paljasti salaisuutensa

Ti, 03/08/2016 - 08:43 Jari Mäkinen
Io Galileo-luotaimen näkemänä


NASAn Voyager 1 -luotain lensi Jupiterin ohitse maaliskuun 5. päivänä vuonna 1979, siis 37 vuotta ja kolme päivää sitten. Kuvat olivat upeita ja ainutlaatuisia – jättiläisplaneetta näkyi niissä paremmin kuin koskaan. Mutta ei siinä vielä kaikki: tänään 37 vuotta sitten kuvista paljastui jotain odottamatonta. Io-kuun tulivuoret keksittiin.


Päivän kuvaVoyager 1 otti kuvia Jupitein kuista paitsi siksi, että no olivat kiinnostavia, mutta myös siksi, että näiden kuvien avulla pystyttiin määrittämään varsin tarkasti luotaimen lentorata Jupiterin ohi.

Tuohon aikaan planeettainvälinen navigointi ei ollut vielä yhtä tarkkaa kuin nykyisin, joten kuut auttoivat suuntaamaan Voyageria matkallaan kohti seuraavaa etappia, Saturnusta.

Niinpä heti sen jälkeen, kun Voyager 1 oli lentänyt Jupiterin ohi, kuvia tarkasteltiin innokkaasti. Navigointitiimin jäsen Linda Morabito käsitteli kuvia siten, että hän lisäsi niiden kontrastia, jotta taustalla olevat tähdet näkyivät paremmin. Tähtien, Jupiterin ja Kuun avulla radan määrittäminen onnistui hämmästyttävän tarkasti.

Kuvia käsitellessään Morabito huomasi Ion luona 300 kilometriä pitkän usvaisen alueen. Hän hälytti tutkijatiimin ja sitten joukolla pohdittiin mikä ihme suttu kuvassa oli. Ainoaksi vaihtoehdoksi jäi se, että pilvi on kaasua ja että se tulee Iosta.

Muita Iosta otettuja kuvia tarkastellessa asia varmistui, sillä Ion kaasupurkaukset ja tulivuoritoiminta näkyi myös niissä selvästi – kun sitä osasi katsoa. Itse asiassa kuvissa näkyi suuri aktiivinen alue, joka myöhemmin nimettiin Peleksi.

Alla on eräs parhaimmista Voyager 1:n ottamista Io-kuvista.

 

Kun Voyager 2 lensi Ion ohitse neljä kuukautta myöhemmin, sen kameroita osattiin suunnata erityisesti kohti Io-kuuta. Kuvissa näkyikin paitsi selviä muutoksia kuun pinnalla, niin myös kaksi uutta aktiivista aluetta, Aten Patera ja Surt.

Ensimmäiset luotainkuvat Iosta saatiin Pioneer 10- ja 11 -luotaimilta jo vuosina 1973 ja 1974, mutta silloin kaasupurkauksia ei havaittu. Sen sijaan Pioneerien havainnot auttoivat löytämään Ion kaasukehän ja voimakkaat säteilyvyöt Ion kiertoradan luona. Io paljastui myös hyvin tiheäksi kappaleeksi, jonka pääasiallinen materiaali oli kivi, eikä esimerkiksi jää. Pioneer 11 otti myös ainoan tuolloin saadun lähikuvan Iosta, sillä voimakas säteily tuhosi kaikki Pioneer 10:n ottamat lähikuvat.

Parhaimmat toistaiseksi saadut kuvat Iosta on ottanut Jupiteria pitkään (1995 – 2003) kiertänyt Galileo-luotain. Sen huikeissa kuvissa Io paljastui todella omituiseksi paikaksi, joka on Aurinkokunnan geologisesti aktiivisin paikka. Siellä on yli 400 toiminnassa olevaa tulivuorta, joista osa suihkuttaa rikkiä ja rikkidioksidia jopa 500 kilometrin korkeuteen. 

Kuussa on myös satakunta vuorta, joista muutamat on Evererstiäkin korkeampia. 

Iosta tekee aktiivisen se, että Jupiterin sekä sen muiden suurten kuiden aiheuttamat vuorovesivoimat vaivaavat sen sisustaa jatkuvasti ja saavat aikaan siellä jatkuvia muutoksia sekä lämpöä. Nämä näkyvät pinnalla sekä Ion lähiavaruuteen suihkuavina kaasuina.

Suuri osa Ion pinnasta on tulivuorista suihkunneiden rikin ja rikkidioksidin värjäämää, minkä näkee erinomaisesti esimerkiksi otsikkokuvana olevasta, kontrastiltaan hieman liioitellussa kuvassa: Galileo otti kuvan vuonna 1997, kun Pillan Patera heitti sisältään pinnalle yllättäen suuren, mustan alueen. Punainen Pelen synnyttämä rinkula on sen sijaan pysyvämpi maamerkki Iossa.

Punaiset, keltaiset ja tummat värit saavatkin Ion näyttämään monissa kuvissa pizzalta...ja siten hyvin herkulliselta!

Peltinen postikortti kohti tähtiä

Ke, 03/02/2016 - 06:30 Markus Hotakainen
Pioneer 10 -laatta

Tasan 44 vuotta sitten ihmiskunta lähetti ensimmäisen viestinsä tähtiin.

Päivän kuvaTosin radiolähetykset olivat vuotaneet avaruuteen jo vuosikymmenien ajan, eikä Pioneer 10 -luotaimen mukana matkaava metallilaatta saavuta lähimpiäkään tähtiä kymmeniintuhansiin vuosiin. 

Pioneer 10 oli ensimmäinen jättiläisplaneettoja tutkinut luotain. Se ohitti Jupiterin 4. joulukuuta 1973 ja jatkoi sitten kohti tähtienvälistä avaruutta. Luotaimen viimeinen radiosignaali vastaanotettiin tammikuussa 2003. Tällä hetkellä Pioneer 10 on yli 17 miljardin kilometrin etäisyydellä eli 115 kertaa kauempana Auringosta kuin Maa.

Luotaimeen kiinnitetyssä kullatussa alumiinilaatassa on kuvattuna aikoinaan alastomuudellaan kohua herättäneiden miehen ja naisen lisäksi kaaviokuva vetyatomista ja sen siirtymästä energiatilasta toiseen, Auringon sijainti Linnunradan keskuksen ja 14 pulsarin suhteen, Aurinkokunnan rakenne sekä luotaimen silhuetti antamassa mittakaavan ihmishahmojen koolle.

Voyager 1 ohitti Saturnuksen

To, 11/12/2015 - 21:41 Markus Hotakainen
Saturnus Voyager 1 -luotaimen kuvaamana

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.

Jupiter on iso ja sillä on öykkärin elkeet

Ti, 11/03/2015 - 08:28 Markus Hotakainen
Jupiter

Aurinkokunnassa oli neljä miljardia vuotta sitten viisi jättiläisplaneettaa. Sitten tapahtui jotain ja jäljelle jäivät Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus.

Planeettajärjestelmämme ei ole aina ollut yhtä seesteisen rauhaisa kuin nykyisin. Aurinkokunnan hurjassa nuoruudessa planeettojen etäisyydet Auringosta vaihtelivat ja etenkin jättiläisplaneettojen vaeltelu sai aikaan paljon vahinkoa – tai riippuu tietysti näkökulmasta.

Toronton yliopiston tutkijat ovat selvittäneet syypään siihen, miksi yksi jättiläisplaneetta on kadonnut kokonaan. Ensimmäisen kerran viidennen kaasuplaneetan taannoista olemassaoloa uumoiltiin vuonna 2011, mutta epäselvyyttä on ollut siitä, mikä sai sen häipymään näistä maisemista.

Ilmeisiä kiusaajakandidaatteja on ollut kaksi: Jupiter ja Saturnus. Kumpikin on riittävän iso, jotta ne voivat vetovoimallaan vaikuttaa merkittävästi muiden Auringon kiertolaisten ratoihin ja liikkeisiin. 

"Todisteemme viittaavat Jupiteriin", arvioi Ryan Cloutier Toronton yliopiston tähtitieteen ja astrofysiikan laitokselta. 

Keskeisenä tekijänä arvoituksen ratkaisussa olivat viattomat sivulliset: jättiläisplaneettojen kuut. Aiemmissa tutkimuksissa on tarkasteltu ainoastaan planeettojen vaikutusta toisiinsa läheisten ohitusten aikana, mutta nyt kuvaan otettiin mukaan myös jättiläisplaneettojen kuut.

Kun kaksi jättiläisplaneettaa ohittaa toisensa riittävän läheltä, vetovoima voi singota toisen niistä radalle, jolla sen nopeus riittää voittamaan Auringon vetovoiman. Silloin planeetan kohtalo on sinetöity: se kiitää ulos Aurinkokunnasta tähtienväliseen avaruuteen.

Cloutier tarkasteli kollegoineen tietokonesimulaatioiden avulla, miten likeinen ohitus vaikuttaisi Jupiterin Kallisto-kuuhun ja toisaalta Saturnuksen Japetukseen. Olisivatko niiden nykyiset radat mahdollisia, jos kaukaisessa menneisyydessä lähietäisyydeltä olisi kulkenut jättiläisplaneetta?

"Totesimme, että Jupiter voisi singota viidennen jättiläisplaneetan kauas avaruuteen ja pitää silti Kalliston itseään kiertävällä radalla", toteaa Cloutier. "Sen sijaan Saturnuksen tapauksessa se olisi hyvin vaikeaa, sillä Japetukseen olisi kohdistunut suuria häiriöitä ja se olisi päätynyt radalle, joka poikkeaa huomattavasti nykyisestä."

Näyttää siis vahvasti siltä, että Jupiter on ainoa mahdollinen ehdokas Aurinkokunnan ulosheittäjäksi. 

Tutkimuksesta kerrottiin Toronton yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/JPL/Space Science Institute

 

 

Planeetat lähes kolaroivat taivaalla

Ma, 10/26/2015 - 11:08 Toimitus
Planeetat aamutaivaalla

Päivän kuvaJos heräät aikaisin ja näet tähtitaivaan ennen Auringon nousua, voit nähdä siellä itäisellä taivaalla kolme kirkasta planeettaa.

Näistä Venus ja Jupiter ovat huomiota herättävän kirkkaita, ja niitä säestävä Mars on puolestaan selvästi punertava.

Ne olivat viime viikonloppuna erityisen lähellä toisiaan, jolloin esimerkiksi John Williams sai kuvattua kolmikon taivaalta. Kuvassa on itse asiassa myös Merkurius, joka näkyy (heikosti tosin) kuvassa horisontin päällä heikkona valopisteenä keskiosan vasemmalla puolelta.

Kolmikko on aamutaivaalla nyt tämän jälkeenkin oikeastaan koko loppuvuoden, tosin ei enää niin tiiviinä muodostelmana. Lisäjännitystä saadaan 7. marraskuuta, jolloin niiden luona on näyttävästi myös kapea kuunsirppi. Saturnus liittyy joukkoon vielä joulukuussa.

Tänään maanantaina muuten Venus on suurimmassa läntisessä elongaatiossaan: tämä tarkoittaa sitä, että se näkyy taivaalla kauimpana Auringosta "länteen päin", eli näkyvissä aamutaivaalla. Tästä Venus, jonka rata on Maan rataa sisempänä Auringon ympärillä, liikkuu taivaalla jälleen lähemmäksi Aurinkoa, kunnes sen havaitseminen on hankalaa (koska se on Auringon suunnalla) ensi maaliskuusta alkaen. Venus alkaa näkyä iltatähtenä jälleen ensi vuonna elokuusta alkaen, kuten se näkyi alkuvuodesta tänä vuonna.

Planeettojen tarkemmat sijainnit voi katsoa mm. Ursan netissä olevasta tähtikartasta.

Kuva: Flickr / John Williams CC-lisenssillä

Kuningas ja kolme kiertolaista

Ti, 10/06/2015 - 07:35 Markus Hotakainen
Venus, Mars, Jupiter ja Regulus

Päivän kuva

Eilen kerroimme Venuksen, Marsin ja Jupiterin syksyisestä tanssista aamutaivaalla. Puoli seitsemän aikoihin taivas on vielä sen verran tumma, että ne kaikki näkyvät hyvin – tosin planeetat jäävät helposti puiden taakse, ellei hakeudu avoimelle paikalle.

Kolmen planeetan vaeltelua seuraa sivusta Leijonan tähdistön kirkkain tähti Regulus. Sen nimi juontuu latinasta ja tarkoittaa "Pientä kuningasta", mikä sopii hyvin eläinten kuningasta kuvastavalle tähdistölle. Monissa muissakin kulttuureissa tähti on liitetty monarkiaan ja esimerkiksi babylonialaisten antama nimi oli Sharru eli "Kuningas".

 

Kuninkaan ja kolme kiertolaisen etäisyydet ovat hyvin erilaiset. Lähimpänä on Venus, joka on tällä hetkellä 81 miljoonan kilometrin päässä Maasta. Marsilla on etäisyyttä 353 miljoonaa kilometriä ja Jupiterilla 933 miljoonaa kilometriä. Mars ja Jupiter ovat siis kaukana Auringon tuolla puolen, Venus puolestaan Maan ja Auringon välissä.

Regulus sen sijaan on huimasti kauempana. Kuningastähden etäisyys on 77 valovuotta eli lähes 5 000 000 kertaa suurempi kuin Maan ja Auringon välimatka. Myös kokonsa puolesta se päihittää niin planeetat kuin Auringonkin: tähti on sekä massaltaan että läpimitaltaan yli kolme kertaa suurempi kuin Aurinko.

Regulus pyörii vinhasti. Kun Auringon pyörähdysaika akselinsa ympäri on melkein kuukausi, Reguluksella se on alle 16 tuntia. Nopea pyöriminen on litistänyt tähden niin, että sen läpimitta päiväntasaajan tasossa on kolmanneksen suurempi kuin pyörimisakselin suunnassa. Jos pyörähdysaika olisi vain pari tuntia lyhyempi, vetovoima ei pystyisi pitämään tähteä kasassa vaan se hajoaisi.

Planeetat tanssivat taas taivaalla

Ma, 10/05/2015 - 13:00 Markus Hotakainen
Venus, Mars ja Jupiter aamutaivaalla

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.

 

Merkurius ei pyöri ihan tasaisesti

To, 09/10/2015 - 07:55 Markus Hotakainen
Merkurius

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

 

Aurinkokunnan synty: planetaarisesta sorasta kaasujättiläisiksi

To, 08/20/2015 - 08:23 Markus Hotakainen
Planeettojen synty

Aurinkoa kiertävien kahdeksan planeetan tiedetään syntyneen noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Saattaa tuntua nurinkuriselta, mutta ensimmäisenä muotoutuivat suurimmat planeetat. Varsinaisena ongelmana on kuitenkin ollut, että Jupiteria ja Saturnusta ei pitäisi olla ollenkaan olemassa. Ainakaan jos suosittuun kehitysmalliin on luottaminen.

Ilmeisesti siihen ei kannata luottaa. Niin sanotun "ydinkertymämallin" mukaan jättimäisten kaasuplaneettojen kasautuminen olisi alkanut kiinteän, noin 10 kertaa Maata suuremman kappaleen muodostumisesta. Tämä jää- ja kivimöykky olisi sitten haalinut itseensä suuren määrän vetyä ja heliumia.  

Mallin riesana on ollut aika. Kiinteän ytimen olisi pitänyt muodostua muutamassa miljoonassa vuodessa tai vastasyntynyttä Aurinkoa ympäröivä kaasukiekko olisi ehtinyt harventua ennen kuin Jupiter ja Saturnus olisivat kasvaneet nykymittoihinsa: niille ei yksinkertaisesti olisi riittänyt rakennusainetta. 

Toisaalta Maan kasautuminen kesti vähintään 30 miljoonaa vuotta, mahdollisesti jopa 100 miljoonaa vuotta. Miten useita kertoja Maata suurempia kappaleita olisi voinut silti syntyä muutamassa miljoonassa vuodessa? 

"Oli epäselvää, miten Jupiterin ja Saturnuksen kaltaisia planeettoja saattoi ylipäätään muodostua", pohtii vastikään julkaistua tutkimusta johtanut Hal Levinson. Ratkaisu saattaa löytyä ”planetaarisesta sorasta”, jonka syntyä ja kehitystä tutkijat mallinsivat laskennallisesti. 

Sen sijaan, että jättiläisplaneettojen kiinteät ytimet olisivat muodostuneet vähitellen pienten kappaleiden kasautuessa vaiheittain yhä suuremmiksi ryppäiksi, Aurinkokunnan varhaisvuosina syntyi ensin suunnilleen koripallon kokoisia jäisiä möhkäleitä, jotka sitten kertyivät yhteen.

Kun kasautuminen pääsi alkuun, tätä hyvin karkeaa "soraa" ajautui kasvaviin kappaleisiin paitsi vetovoiman, myös niitä ympäröivän kaasun avittamana. Kun jäiset kimpaleet lähestyivät planeetta-alkioita, kaasu hidasti niiden liikettä, jolloin ne eivät päässeet karkuun vaan päätyivät kasvattamaan alkioiden massaa.

Tutkijoiden mukaan "sorakertymämalli" selittää Aurinkokunnan rakenteen sekä Jupiterin ja Saturnuksen synnyn käytettävissä olevassa ajassa edellyttäen, että prosessi tapahtui sopivalla nopeudella. Syntyvillä planeetoilla piti olla riittävästi aikaa vaikuttaa toisiinsa vetovoiman välityksellä. 

"Jos kertyminen tapahtuu liian nopeasti, tuloksena on satoja jäisiä maapalloja", arvioi Katherine Kretke. "Kasvavilla ytimillä täytyy olla aikaa singota kilpailijansa kauemmas, jolloin ne eivät enää pysty keräämään itseensä soraa. Silloin muodostuu ainoastaan pari kaasujättiläistä."

Tutkimuksesta kerrottiin SwRI:n (Southwest Research Institute) uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen)

Kuva: NASA/JPL-Caltech