sooda

Kääpiöplaneetta Cereksen kirkkaat pisteet näkyvät nyt huipputarkasti

Ke, 07/04/2018 - 15:59 Jarmo Korteniemi

Asteroidivyöhykkeen suurinta kappaletta kiertävä avaruusluotain Dawnin rataa laskettiin kymmenesosaan entisestä. Laitteella otetaan nyt ennennäkemättömän tarkkoja ja kauniitakin kuvia, jotka auttavat kääpiöplaneetan kehityshistorian selvittämisessä.

Kääpiöplaneetta Cerestä tutkiva Dawn-luotain kiertää nyt lähempänä kohdettaan kuin koskaan aiemmin. Viimeisiä hetkiään toimiva luotain saadaan näin paljastamaan entistä tarkempia yksityiskohtia pinnasta.

Cereksen kenties mielikuvitusta kutkuttavin salaisuus on sen kirkkaat pisteet. Kirkkaan ja tumman materian suhteet paljastuvat nyt paljon aiempaa tarkemmin. Parin vuoden takainen uutisemme ettei niistä enää saataisi tarkempia kuvia oli ennenaikaista pessimismiä. Onneksi.

Otsikkokuvassa erottuu noin parin kilometrin pituinen pöytävuori eli mesa. Vaikuttaa siltä, että sen päällä oleva vaalea aines suojaa alla olevaa tummempaa materiaa rinteen eroosiolta. Rinne viettää nuolen suuntaan.

Mesa on vain pieni yksityiskohta 92-kilometrisen Occator-kraatterin keskellä olevan kirkkaan Cerealia Facula -alueeen reunalla. Rakennetta on kaavailtu esimerkiksi jonkinlaiseksi jäätulivuoreksi, josta puskee pinnalle mineraalirikasta vettä. Kirkaan materian arvellaan olevan enintään muutamia miljoonia vuosia vanhaa, todennäköisesti paljon nuorempaa.

Alla näkyvässä kuvassa taas erottuu uomia tumman materian pinnalla. Maassa ne olisivat varsin tyypillisiä laavavirtojen piirteitä, mutta Cereksen tapauksessa kyse lienee pinnalla laavan lailla hetken virranneen veden aiheuttamista piirteistä. Tämä kuva on otettu idempää Occatorin sisältä, jossa sijaitsee toinen kirkkaiden läiskien alue, nimeltään Vinalia Faculae.

Dawnin laitteiden avulla on jo aiemmin saatu selville, että kirkkaiden pisteiden aines on pääosin soodaa eli natriumkarbonaattia (Na2CO3). Ainetta tunnetaan lähinnä vain Cereksestä ja Maasta, mutta sitä epäillään olevan myös Marsissa. Sooda on tyypillinen evaporiitti, jota esiintyy joko kokonaan tai osittain haihtuvien suolajärvien pohjilla.

Nämä ja tulevat kuvat auttavat selvittämään kirkkaiden pisteiden jäljellä olevia saloja. Tutkijoita pohdituttaa etenkin se, kuinka ja mistä sooda oikein päätyi pinnalle. Luultavasti kyse on suolaisesta ja mineraalirikkaasta vedestä, joka on pursunnut pinnalle halkeamia pitkin. Pinnalla vesi on jäätynyt ja sublimoitunut pois, mutta sooda on jäänyt evaporiittina jäljelle. Hämärän peitossa on yhä mahtaako suolaliuos olla peräisin suhteellisen läheltä pintaa (vaikkapa kraatterin sisäisestä "säiliöstä") vai jostain syvemmältä. Kirkkaita pisteitä on löytynyt lukuiisia ympäri Cerestä.

"Näiden mahtavien kuvien saaminen on ollut yksi suurimmista haasteista Dawnin matkalla, ja tulokset ovat parempia kuin osasimme kuvitellakaan. Dawn on kuin mestaritaiteilija, joka lisää mehukkaita yksityiskohtia maalaamaansa intiimiin Ceres-portrettiin", hehkuttaa Dawnin projektijohtaja Marc Rayman.

Tietoa saadaan paitsi kameran ottamien kauniiden kuvien kautta, myös Dawnin muiden laitteiden avulla. Pinnan koostumukseen päästään käsiksi esimerkiksi pinnalta tulevia gammasäteitä ja neutroneita havaitsemalla sekä pinnan spektriä mittaamalla. Luotaimen matala kiertorata kertoo myös aiempaa tarkemmin painovoimavaihteluista ympäri kääpiöplaneettaa, mikä mahdollistaa sen pinnanalaisten rakenteiden selvittämisen.

Ensimmäiset Dawn-luotaimen kuvat Cereksestä näyttivät yksittäisen, häikäisevän kirkkaan ja mielikuvitusta kiehtovan pisteen. Myöhemmin niistä erottui yksityiskohtia ja materian laatukin selvisi. Lienee varsin sopivaa, että viimeisenä tekonaan luotain tarjoaa suuren määrän uusia tietoja, jotka auttavat juuri kirkkaiden pisteiden alkuperän selvittämisessä.

Dawn saatiin kesäkuussa uudelle radalle, joka kiertää erittäin lähellä Cerestä. Vain 35 kilometrin korkeudella kiertävä luotain pystyy nyt näkemään yksityiskohdat paljon aiempaa tarkemmin. Ensimmäiset vuodet se kiersi kääpiöplaneettaa yli kymmenen kertaa korkeammalla, 385 kilometrissä.

Tutkimusten odotetaan jatkuvan kunnes laitteen polttoaine alkaa olla lopussa joskus vuoden 2018 loppupuolella. Tuolloin luotain aiotaan nostaa viimeisillä höyryillä riittävän korkealle ettei se putoa ja saastuta Cereksen pintaa.

Ceres on Aurinkokunnan sisäosien ainoa kääpiöplaneetta, ja kiertää Aurinkoa 2,5 - 2,9 AU:n etäisyydellä asteroidivyöhykkeellä. Cereksen massan arvellaan olevan noin kolmannes vyöhykkeen kokonaismassasta. Se on noin neljä kertaa massiivisempi kuin seudun seuraavaksi suurin kappale, 4Vesta, mutta vain runsaan prosentin Kuusta.

Lähde: JPL:n uutinen ja Dawnin kuvagalleria

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

Kääpiöplaneetta Cereksen pinta muuttuu: pinnan alta purkautuu ainesta

To, 03/15/2018 - 22:18 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF

Tutkijat ovat todistaneet kuinka Cereksen pinnan alta purkautuu sekä vettä että soodaista vettä. Pieni kääpiöplaneetta on osoittautunut aktiivisemmaksi maailmaksi kuin aiemmin osattiin kuvitellakaan.

Kaksi tuoretta tutkimusta osoittaa, kuinka sisemmän aurinkokunnan ainoa kääpiöplaneetta Ceres muuttuu koko ajan. Löydöt julkaistiin 14.3.2018 Science Advances -tiedelehdessä.

Toinen tutkimuksista keskittyy suoriin havaintoihin. Tutkijat tarkastelivat siinä 12-kilometrisen Juling-kraatterin (otsikkokuvassa) jyrkkien reunamien varjoisia rinteitä. He huomasivat, kuinka reunavallia peittävän jään määrä kasvoi aikaa myöten. Muutokset tapahtuivat vain muutaman kuukauden aikana.

Kyse on ensimmäisestä kerrasta, kun kääpiöplaneetalla on huomattu tapahtuneen muutoksia kahden kuvan oton välillä. Löytö tehtiin Dawn-luotaimen visuaalisen ja lähi-infran aluella toimivalla VIR-spektrometrillä.

Juling-kraatterin koillisreuna on lähes ikuisessa varjossa. Pohjan muodot taas kertovat jäätikkömäisistä virtauksista.

Löytö on monessa suhteessa outo, sillä vesijää ei ole stabiilia Cereksen pinnalla. Se kyllä säilyy parhaiten juuri varjoisilla ja kylmillä rinteillä, mutta silloinkin se sublimoituu suoraan höyryksi. Jään lisääntymistä voi siis tapahtua vain, jos sitä purkautuu jostain lisää.

Tutkijoiden mukaan syy lienee Cereksen kierrossa Auringon ympäri. Kun pallon pinta lämpenee, sen alta alkaa purkautua vesihöyryä, joka sitten kondensoituu läheisen kraatterin kylmälle rinteelle. Myös lämmityksen mahdollisesti aiheuttamat maanvyöryt saattavat paljastaa lisää tuoretta jäätä.

Vaikka Juling-kraatteri sijaitsee syvällä Cereksen eteläisellä pallonpuoliskolla (noin Australian pääkaupungin leveysasteilla), ei Aurinko nouse kesäisin lämmittämään sen rinteitä juuri talvea paremmin. Kääpiöplaneetan akseli ei nimittäin ole juurikaan kallistunut sen kiertorataan nähden.

Pintaa lämmittävä säteilyannos kuitenkin vaihtelee vuoden mittaan roimasti, koska Aurinko on joskus lähellä (2,56 AU) ja toisinaan kaukana (2,98 AU). Tuo huima 63 miljoonaa kilometrin erotus on paljon suurempi kuin esimerkiksi lyhin matka Marsista Maahan.

(Jo ennen Dawn-luotaimen saapumista vaikutti varmalta, että Cereksen syvyyksistä näyttäisi purkautuvan vettä.)

Toisessa tuoreessa tutkimuksessa perehdyttiin viitteellisempiin todisteisiin muutoksista, mutta sen vaikutukset ovat kauaskantoisempia. Sen mukaan pinnan alta on paljastunut tavaraa geologisessa lähimenneisyydessä.

Jo aiemmin Cerekseltä on löydetty natriumkarbonaattia eli soodaa (Na2CO3, joka eri aine kuin ruokasooda NaHCO3). Kääpiöplaneetan kiehtovat kirkkaat pisteet muodostuvat suurelta osin juuri tästä tavarasta.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa tutkittiin useita paikkoja, joista löytyy soodan hydraatteja. Nämä ovat soodan kidemuotoja, joissa on mukana jonkin verran, joskus paljonkin, vettä. Ne ovat evaporiitteja, joita syntyy vain, kun suolaisesta vedestä haihtuu neste pois ja loppu kiteytyy.

Kuva: Carotto et al. 2018
10-kilometrisen Oxo-kraatterin reunoilta löytyy niin soodaa, sen hydraatteja, kuin vesijäätäkin (Carrozzo et al.).

Tällaiset esiintymät tutkijoiden mukaan häviäisivät vesijään tapaan sublimoitumalla muutamassa miljoonassa vuodessa. Tämä osoittaa, että aineksen on täytynyt ilmaantua pinnalle geologisesti varsin äskettäin.

Soodan hydraatteja tunnetaan nyt vain kahdelta taivaankappaleelta: Cerekseltä ja Maasta. Meillä näistä hydraateista tunnetuin lienee jo antiikin aikana paljon käytetty natron (Na2CO3·10H2O), joka toimii mm. pesuaineena sekä veden pehmentäjänä. Sitä ja muitakin evaporiitteja löytyy kuivuneiden suolajärvien pohjilta.

Dawn-luotain on osoittanut Cereksen pinnan eri alueilla olevan koostumukseltaan erittäin erilainen. Tutkijoiden mukaan vaihtelu on syntynyt joko törmäysten kaivaessa ja levittäessä syvemmältä peräisin olevaa ainetta pinnalle, kryovulkaanisina intruusioina jossa aines tunkeutuu hyvin syvältä pinnalle, tai ehkä jo alkumeren olemassaolon aikana.

Cereksen pinnan uskotaan syntyneen kun koko palloa peittänyt globaali meri jäätyi.

Kääpiöplaneetta on tämän lisäksi yhä aktiivisen ja dynaaminen maailma.

Asiasta kertoivat aiemmin mm. SpaceDaily ja Phys.org.

Lähteet: Raponi ja kumpp., Carrozzo ja kumpp.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF sekä Carrozzo et al. 2018.