Saturnus

Maan myrskyt ovat Jupiterin rinnalla pientä ohimenevää tuulenvirettä

To, 03/08/2018 - 10:00 Markus Hotakainen

Pioneer 10 -luotaimen pikaisesta Jupiter-ohilennosta 45 vuotta sitten on tultu pitkälle. Heinäkuusta 2016 lähtien jättiläisplaneettaa on kiertänyt Juno-luotain, joka sukeltaa lähimmillään 3 500 kilometrin etäisyydelle Jupiterin pilviverhosta. Planeetasta saadaan aivan uutta tietoa.

Jupiterin kaasukehä on tiedetty tuuliseksi paikaksi jo entuudestaan, mutta uusien mittausten perusteella tuiverrukset ulottuvat hyvin syvälle ja myrskyt kestävät paljon pidempään kuin maapallolla.

Scott Boltonin, Juno-luotaimen päätutkijan, mukaan kaikki tämä on vasta alkua. "Junolla on takanaan tutkimustensa päävaiheen ensimmäinen kolmannes ja nyt jo näemme merkkejä uudenlaisesta Jupiterista."

Junon mittausten mukaan Jupiterin gravitaatiokenttä on pohjois–eteläsuunnassa epäsymmetrinen samaan tapaan kuin pilvivöiden ja -vyöhykkeiden järjestelmä. Niiden synty on seurausta itä–länsisuuntaisista suihkuvirtauksista, jotka ulottuvat syvälle kaasukehään.

Mitä syvemmältä ne kumpuavat, sitä enemmän niiden kuljettamana liikkuu kaasua. Kun kyse on jättiläisplaneetasta, virtausten mittakaava näkyy jopa gravitaatiokentän voimakkuudessa. Tutkimalla siinä esiintyvää epäsymmetrisyyttä saadaan tietoa syvyydestä, jolle suihkuvirtaukset pystysuunnassa ulottuvat.

Jupiterin pilvivöiden  ja -vyöhykkeiden olemassaolo on tiedetty jo vuosisatojen ajan, mutta niiden tuntemus on ollut hyvin ylimalkaista. Käytännössä niiden olemuksesta on voitu tehdä päätelmiä ainoastaan kaasukehän yläosien pilvimuodostelmista.

"Junon gravitaatiomittausten ansiosta tiedämme nyt, kuinka syvälle suihkuvirtaukset ulottuvat ja millainen niiden rakenne on näkyvän pilviverhon alapuolella. Aivan kuin olisimme siirtyneet 2D-kuvista huipputarkkaan 3D:hen", havainnollistaa syvemmän kaasukehän sääilmiöitä koskevaa tutkimusta johtanut Yohai Kaspi.

Saadut tulokset olivat yllätys, mikä ei tarkkuuden parantuessa ja näkökulman vaihtuessa – Juno kiertää Jupiteria napojen kautta kulkevalla radalla – ole ollenkaan yllättävää. Jättiläisplaneetan kaasukehän kerros, jossa pinnalle asti ulottuvat sääilmiöt esiintyvät, on paljon massiivisempi kuin aiemmin arveltiin. Sillä on paksuutta peräti 3 000 kilometriä.

Kerrokseen sisältyvä massa on "vain" prosentti Jupiterin koko massasta, mutta se tarkoittaa kolminkertaista määrää Maan massaan verrattuna. Määrä on suhteellisestikin suuri, sillä Maan ilmakehä muodostaa ainoastaan miljoonasosan koko planeettamme massasta.

Jupiterin massasta sadasosa kiertää planeetan sisäosia itä–länsisuuntaisissa virtauksissa. Niiden alapuolella Jupiter pyörii kuin kiinteä kappale, vaikka kiinteää ainetta on vasta paljon syvemmällä. Tällä hetkellä tutkijoita askarruttaa monen muun seikan ohella se, millaisia ilmiöitä esiintyy kiinteän kappaleen tavoin pyörivien sisäosien ja alati myrskyävien kaasukehän ulompien kerrosten rajapinnalla.

Junon infrapuna-alueella toimivalla JIRAM-revontulikameralla (Jovian Infrared Auroral Mapper) pystytään tarkastelemaan sääilmiöitä sekä päivä- että yöpuolella 50–70 kilometriä pilviverhon yläosien alapuolella. Ja mikä tärkeintä, se onnistuu myös napa-alueilla, joiden sääolot ovat aiemmin olleet hämärän peitossa.

Pohjoisnavan ympäristössä on tiuhassa pyörremyrskyjä, joilla on läpimittaa lähes 5 000 kilometriä, ja eteläisillä napaseuduilla niillä on kokoa vielä enemmän. Niissä esiintyy 350 kilometrin tuntinopeudella puhaltavia tuulia, jotka eivät tunnu lainkaan laantuvan.

Pohjoisnavan kohdalla on suuri sykloni, jolla on ympärillään kahdeksan hieman pienempää myrskyä. Eteläistä vastinetta ympäröi viisi pyörrettä. Myrskyjä on niin tiuhassa, että ne ovat käytännössä kiinni toisissaan. Siitä huolimatta ne pysyttelevät erillään – tai ovat pysytelleet ainakin niiden seitsemän kuukauden ajan, mikä niitä on pystytty tarkkailemaan.

"Kysymys kuuluukin, miksi ne eivät sulaudu yhteen", aprikoi tutkimukseen osallistunut Alberto Adriani. "Tiedämme Cassini-luotaimen havaintojen perusteella, että Saturnuksella on kummallakin navallaan ainoastaan yksi sykloni. Meille alkaa hiljalleen hahmottua, että kaikki kaasujättiläiset eivät todellakaan ole samanlaisia."

Jupiterin kaasukehän tutkimuksesta kerrottiin NASAn uutissivuilla ja Nature-tiedelehdessä (maksullinen), jonka tuoreimmassa numerossa on kaikkiaan neljä Juno-luotaimen tuloksia esittelevää artikkelia.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Cassinin syöksy kuolemaan on alkanut

To, 08/03/2017 - 15:17 Jari Mäkinen
Lennonjohtajia lennonjohdossa

Nyt se on menoa: Cassini ohjattiin 15. heinäkuuta radalle, jolla se tulee syöksymään Saturnukseen 15. syyskuuta. Kaliforniassa, Pasadenassa oleva lennonjohto käskytti luotainveteraanin käyttämään moottoriaan siten, että edessä oli varma tuho.

Cassini-lennon projektipäällikkö Earl Maize (vasemmalla) ja lennon operaatiojohtaja Julie Webster olivat itse konsoleiden ääressä Jet Propulsion Laboratoryssä heinäkuun 15. päivänä, kun luotaimelle lähetettiin viimeisen ratamuutoksen tekevä käskysarja.

Luotain ohjattiin radalle, jolla se tekee vielä kymmenen kierrosta Saturnuksen ympärillä, koko ajan tullen lähemmäksi sen pilvikerrosta. Viiden viimeisen kierroksen aikana luotain viiltää jo kaasukehän yläosien läpi niin, että ratanopeus hidastuu sen verran, että lopulta luotain sukeltaa Saturnukseen.

Tämä on tieteellisesti erittäin kiinnostava tapa sanoa jäähyväiset, sillä kierros kierrokselta saadaan yhä tarkempia ja jännempiä havaintoja niin kaasukehästä ja sen pilvistä kuin myös renkaista. 

Jos jotain yllättävää ilmenee, niin uusia ratamuutoksia voidaan vielä tehdä – mutta todennäköisesti tämä oli sitten tässä.

Cassini on käyttänyt lähes 20 vuotta kestäneen avaruusmatkansa aikana päämoottoreitaan 360 kertaa. Tärkein näistä oli heinäkuun ensimmäisenä 2004 tapahtunut poltto, jolla luotain asettui kiertämään Saturnusta pitkän planeettainvälisen lentonsa päätteeksi.

Sen jälkeen moottoreilla on tehty ratamuutoksia, jotka ovat vieneet Cassinin tutkimaan Saturnusta ja sen renkaita eri puolilta sekä tekemään kuiden ohilentoja. 

Lennon alussa moottoreita suunniteltiin käytettäväksi enemmänkin, jopa 492 kertaa, mutta siihen ei ole ollut tarvetta. Luotaimen rataa on onnistuttu pitämään haluttuna erittäin tarkasti, mikä osaltaan on tehnyt mahdolliseksi sen, että luotain on ollut toiminnassa Saturnuksen kiertoradalla suunnitellun neljän vuoden sijaan yli 13 vuotta.

Cassini syöksyy Saturnuksen kaasukehään

Jos kaikki sujuu laskelmien mukaan, alkaa Cassinin surmansyöksy 15.9. klo 13.44 Suomen aikaa.

Saturnuksen kaasukehä alkaa silloin vaikuttaa luotaimeen ja mitä alemmas luotain vajoaa, sitä voimakkaammin kaasu hidastaa vauhtia, lämmittää luotaimen pintaa ja koettaa kääntää sitä pois asennostaan. 

Cassini pitää monia tutkimuslaitteitaan päällä koko ajan ja asennonsäätöjärjestelmä pyrkii suuntaamaan lautasantennin kohti Maata mahdollisimman pitkän. Luotain lähettää tietojaan viimeiseen saakka; arvioiden mukaan viimeinen signaali Cassinista kuullaan Maassa klo 17.08 Suomen aikaa.

Se, että toimiva luotain ajetaan tietoisesti kamikazesyöksyyn, vaikuttaa hieman omituiselta – mutta se ei ole.

Vaikka Cassini toimii hyvin, on se jo ikääntynyt ja käyttää monia varajärjestelmiä. Se saattaa rikkoontua lopullisesti koska tahansa. Kannattaa muistaa, että luotain on suunniteltu 1980-luvulla ja rakennettu 1990-luvulla.

Hallitulla syöksyllä halutaan varmistaa se, ettei luotain jää kiertämään holtittomasti Saturnusta ja osu vahingossakaan johonkin sen kiinnostavista kuista. Kuista kun on löydetty monia elämän rakennusaineita ja on mahdollista, että jossain niistä olisi tosiaan alkeellista elämää.

Ei olisi kiva, jos rampa Cassini syöksyisi tuon elämän sekaan.

Kaikella on lisäksi oma aikansa: nyt on hyvä hetki alkaa jo suunnitella uutta lentoa Saturnukseen – sellaista, joka voisi mennä uuden tekniikan avulla tutkimaan tuota mahdollista elämää paremmin ja tarkemmin kuin Cassini.

Video: Nasan upea video näyttää miten Cassini kiisi Saturnuksen yllä

Nasan ja Euroopan avaruusjärjestön yhteisluotain Cassini viettää parhaillaan viimeisiä kuukausiaan rengasplaneetta Saturnusta kiertämässä ja se on tehnyt jo kaksi uhkarohkeaa planeetan lähiohitusta.

Luotain on viilettänyt vain noin 2000 kilometrin päässä Saturnuksen pilvikerroksesta radalla, jolla se kulki planeetan ja sen ympärillä olevien renkaiden välistä.

Tuorein ohilento tapahtui eilen 3. toukokuuta ja seuraava tapahtuu ensi viikon tiistaina 9. toukokuuta.

Yllä oleva video on kuitenkin ensimmäiseltä ohilennolta, joka tapahtui 26. huhtikuuta. Videokooste näyttää miten Cassini lensi planeetan pohjoisnavan – ja siellä olevan omituisen kuusikulmaisen myrskykeskuksen – ylitse ja suuntasi kohti etelää. Kuvissa näkee myös sen, mitä luotaimen kamera havaitsi matkallaan. 

Ohilennon aikana luotain ei ollut yhteydessä Maahan, vaan käytti suurta lautasantenniaan suojana mahdollisesti reitillä olevia kivenmurikoita ja jäähippusia vastaan. Jotta antenni olisi ollut koko ajan sopivassa asennossa, kääntyy Cassini kuvaamisen aikana ja siksi myös kuvien suunta kääntyy. 

Videota katsoessa voi huomata myös sen, että luotaimen nopeus kasvaa. Näin olikin: mitä lähemmäksi planeettaa luotain tuli, sitä suurempi oli sen ratanopeus. 

Toistaiseksi vain ohilennon alkuvaihe on tehty videoksi, eli video menee poikki ennen kuin luotain oli kaikkein lähimmillään Saturnusta. Cassinin etäisyys pilvikerroksen yläosista on videon alussa noin 72 000 km ja lopussa enää 6700 km. Pienimmät yksityiskohdat videon lopussa ovat vain noin 810 metriä kooltaan

Juuri nyt: Cassinin tuoreita kuvia superläheltä Saturnusta

To, 04/27/2017 - 12:02 Jari Mäkinen

Cassini-luotaimen eilinen ohilento Saturnuksessa siis onnistui hyvin. Luotain otti yhteyden Maahan suunnitellusti nyt aamupäivällä ja lähettää parhaillaan tietojaan ja kuviaan Maahan.

Aivan tuoreita, ennen näkemättömiä kuvia Saturnuksesta virtaa parhaillaan paitsi lennonjohtoon, niin myös Cassini-lennon sivuille osoitteessa saturn.jpl.nasa.gov/galleries/raw-images.

Kyseessä ovat käsittelemättömät raakakuvat, mutta ne antavat jo ennakkomakua siitä, mitä on tulossa: yksityiskohtia jättiläisplaneetan pilvistä ja kaasukehästä, sekä toivottavasti vielä huikeita maisemia sen renkaista katsottuna näkökulmasta, mistä Cassini ei ole ollut aiemmin niitä kuvaamassa.

Kuvat näyttävät mustavalkoisilta, ja niitä ne tarkaan ottaen ovatkin. Kuvat tosin on otettu erilaisten suotimien läpi. Kun näitä useilla valon eri aallonpituusalueilla otettuja kuvia yhdistetään, saadaan lopulta myös värikuvia – kaikki Cassinin ottamat upeat värikuvat on tehty näin. 

Kuvien lisäksi kiinnostavia ovat mittaustiedot, joista ei ole toistaiseksi kerrottu, sekä havainnot siitä, miten luotaimen rata on muuttunut ohilennon aikana renkaiden vetovoiman vuoksi.

Palaamme asiaan, kun tietoja sekä kuvia on tarjolla hieman lisää.

Alla on kuvista pikaisesti jo tehty animaatio, missä näkee hyvin luotaimen liikkeen:

Video: Cassinin ensimmäinen uskalias Saturnuksen lähiohitus onnistui, mutta mitä on luvassa tämän jälkeen?

Cassini teki eilen ensimmäisen todella uskaliaista Saturnuksen ohilennoistaan, jotka vievät luotainveteraanin Saturnusta peittävien pilvien päältä ja sen renkaiden alapuolelta läpi alueen, missä saattaa olla paljonkin pieniä kivi- tai jäähitusia. Jotta mahdolliset törmäykset eivät olisi vaurioittaneet luotaimen elintärkeitä osia, oli sen suuri lautasantenni käännetty suojakilveksi menosuuntaan

Siksi luotain otti yhteyttä Maahan vasta tänään – mutta jännitys lennonjohdossa (ja luonnollisesti muuallakin) oli suuri: kyseessä oli yli vuosikymmenen kestäneen lennon vaarallisin temppu sitten Saturnukseen saapumisen. Ei ollut lainkaan varmaa, että yhteys palautuisi normaalisti, mutta niin kävi.

Juuri tätä kirjoitettaessa ovat ensimmäiset tiedot ohilennosta ovat tulossa Maahan Nasan Kaliforniassa olevan maa-aseman kautta. Nasan jännä Deep Space Network -antennien toiminnasta reaaliajassa kertova sivusto näyttää mikä antenni missäkin kuuntelee mitäkin luotainta – ja Goldstone on juuri nyt yhteydessä Cassiniin.

Yllä oleva Nasan video kertoo tarkemmin mitä Cassini on tehnyt tähän mennessä ja mitä sen edessä vielä on ennen 15. syyskuuta tapahtuvaa syöksyä Saturnukseen. Videolla on myös visualisointi siitä, miten luotain suhahti eilen planeetan ja sen renkaiden välistä.

Lopussa näytetään myös lennon loppu, eli se, miten Cassini putoaa suurella nopeudella Saturnuksen kaasukehään ja koettaa pitää koko ajan antenninsa kohti Maata. Se lähettää tietoja ja kuvia viimeiseen saakka.

Kun viimein yhteys katkeaa siihen, päättyy eräs ihmiskunnan suurimmista ja tutkimusmatkoista.

Cassini aloitti rohkeat ohilennot: nyt odotetaan ja toivotaan parasta

Ke, 04/26/2017 - 16:16 Jari Mäkinen
Cassini

Cassini-luotain lensi tänään aamulla erittäin läheltä Saturnuksen pilvipintaa ja ohitti sen renkaiden sisäreunan. Kyseessä on ensimmäinen uhkarohkeista tempuista, joiden tuloksena on huimasti kiinnostavia tietoja ja kuvia, mutta joihin ei aikaisemmin ole uskallettu ryhtyä.

Saturnusta jo 12 vuoden ajan tutkinut Cassini-luotain ohjataan törmäämään rengasplaneettaan 15. syyskuuta. 

Koska luotain on toiminut erittäin hyvin ja Saturnuksessa sekä sen kuissa riittää tutkittavaa, on Cassinin lentoa jatkettu useampaan kertaan, mutta tätä pitempää ei luotainlegendaa haluta enää pitää toiminnassa. Se kun saattaa rikkoontua koska tahansa, ja voisi hallitsemattomana törmätä vaikkapa Saturnuksen kuuhun Enceladukseen, missä ainakin teoriassa saattaisi olla elämää.

Luotaimella tehdään kuitenkin nyt 22 hyvin riskaabelia ohilentoa aivan Saturnuksen pilvikerroksen yläosia hipoen ennen syyskuun itsemurhasyöksyä Saturnukseen; vaikka luotain nyt hajoaisi, ei sillä ole enää suurta merkitystä. 

Tarkoituksena on saada kuvia ja kerätä mittaustietoja Saturnuksen kaasukehän koostumuksesta ja olemuksesta sekä lisätietoja sen renkaista.

Näistä lisätiedoista olennaisin on renkaiden massan määrittäminen nykyistä tarkemmin; mistä enemmän renkaissa on massa, sitä vanhempia niiden oletetaan olevan. Massan määritys onnistuu luotaimen lentorataa tarkasti tutkimalla, sillä renkaat vaikuttavat siihen massallaan ja siten selvät muutokset radassa viestivät siitä, että renkaat ovat vaikuttaneet luotaimeen.

Ensimmäinen näistä tapahtui tänään, mutta tietoa ohilennon onnistumisesta saadaan odottaa huomiseen saakka. 

Syynä odotukseen on se, että lennonjohto on kääntänyt Cassinin asentoon, missä sen suuri lautasantenni osoittaa Maan sijaan menosuuntaan. Näin se suojaa itse luotainta mahdollisesti eteen tulevia jäähitusia tai kivenkappaleita vastaan. 

Luotaimen nopeus ohilennon aikaan oli suurimmillaan yli 110 000 kilometriä tunnissa, joten pienikin törmäävä kappale voi saada aikaan suurta tuhoa. 

Kunhan Cassini on jälleen turvallisella alueella kauempana renkaista, kääntää se itsensä taas sopivaan asentoon, jotta se voisi olla jälleen yhteydessä Maahan. Jos kaikki on sujunut hyvin, kuullaan Cassinin signaali – ja varmistus siitä, että se on edelleen kunnossa – huomenna aamupäivällä klo 10.30 Suomen aikaa. Ensimmäinen lähetys kuvia ja tietoja alkaa saapua noin puolta tuntia myöhemmin.

Cassini lensi viime lauantaina aamusyöstä Suomen aikaa viimeisen kerran Saturnuksen Titan-kuun ohitse. Luotain oli lähimmillään 979 kilometrin päässä Titanin pinnasta.

Saturnuksen pohjoisnapa muutaa rajusti väriään

Ti, 10/25/2016 - 14:53 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Hampton University/Jarmo Korteniemi

Cassini-luotain on havainnut merkittäviä muutoksia Saturnuksen pohjoisnavalla. Kuusikulmainen napapyörre on muuttanut väriään ja käytännössä haalistunut. Tapahtuman uskotaan olevan seurausta kesän tulosta.

Vielä muutama vuosi sitten Saturnuksen napapyörre näkyi selväpiirteisenä, sinertävänä ja täynnä yksityiskohtia. Nyt se haalistuu kovaa vauhtia. Tai oikeammin se peittyy kellertävään utuun.

Napaa kiertävä tiukka kuusikulmainen suihkuvirtaus ei ole häviämässä. Se pyörii yhä ja estää yhä kellertävän usvan leviämisen alueelle, silloin kun se tulee muualta kaasukehästä. Tutkijoiden oletus on, että utua on nyt vain alkanut kehittyä pyörteenkin yllä.

Aurinko laskee seudulla seuraavan kerran vasta muutaman meidän vuotemme kuluttua. Saturnuksen pohjoisnavalla porottaa keskikesän aurinko.

Alati lisääntynyt valo aktivoi nyt kiihtyvällä tahdilla kaasukehän kemiallista toimintaa. Siksi myös napapyörteen ylle on alkanut kehittyä samaa usvaa, joka peittää koko planeettaa.

Toisaalta myös tuulten suunnissa ja voimakkuuksissa on voinut tapahtua muutoksia vuodenajan vaihtumisen myötä.

Planeetalla odotetaan tapahtuvan muitakin muutoksia pohjoisen kesän edetessä.

Saturnuksen pohjoisen pallonpuoliskon keskikesän juhlaa vietetään maaliskuun 2017 lopulla. Cassini seuraa planeetan muutoksia aina syyskuun puoliväliin asti. Tuolloin luotainlento huipentuu komeaan loppuunsa, tuhoisaan syöksyyn kohti planeetan sisäosia.

Alla: Aikajana Saturnuksen vuodenaikojen kierrosta (kuva: Jarmo Korteniemi).
Kuva: Jarmo Korteniemi

Otsikon kuvat on otettu Cassinin laajakulmakameralla. Vasemmalla värit vastaavat jotakuinkin paljaalla silmällä erottuvia, oikealla sävyjä on taas tehostettu.

Otsikkokuva: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Hampton University/Jarmo Korteniemi

Huimia kuvia Saturnuksen renkaiden aalloista

Ti, 08/23/2016 - 22:17 Jarmo Korteniemi
Kuva: Kevin Gill / Flickr

Mitä tapahtuu, kun kilometrien läpimittainen järkäle kulkee lukemattomista pikkumurikoista koostuvan maton lähellä? Vastaus: aaltoja. Isoja aaltoja.

Saturnus tunnetaan leveistä ja näkyvistä renkaistaan. Niistä löytyy kirkkaita ja himmeitä alueita, sekä monia aukkoja. Eräs näistä on 42 kilometrin levyinen "Keelerin aukko".

Keelerin aukon keskellä kiertää pieni kuu, Daphnis. Se on tyypillinen paimenkuu, jonka pieni vetovoima riittää pitämään aukon avoinna. Kuu siirtää aukkoon eksyvän rengasmaterian oitis muualle.

Kuun painovoima saa renkaassa aikaan myös toisen mielenkiintoisen asian -- aaltoja. Jopa puolentoista kilometrin korkuiset näyttävät aallot syntyvät, koska Daphnis kiertää Saturnusta hieman eri tasossa kuin renkaat. Kuun pomppiessa ylös alas lähellä oleva ja normaalisti tasaisena pintana levittäytyvä renkaan materia kokee nykimistä, ja siksi nousee ja laskee asianmukaisesti. Aallot itse asiassa löydettiin ennen kuin Daphnis, ja juuri ne paljastivat kuun paikan!

Jet Propulsion Laboratoryssä työskentelevä planeettatutkija Kevin Gill on tehnyt aalloista hienoja visualisointeja. Miltä pikkukuun vanavedessä sitten näyttäisi? No vanavedeltä, tavallaan, sillä koostuvathan renkaat lähinnä H2O-jäästä! (Vanavesi tosin viittaa nesteen liikkeeseen, joten ei analogia täydellinen ole...)

Yllä: Kevin Gillin visualisointi. Alla: Cassinin ottama kuva Daphnis-kuusta ja sen aiheuttamista aalloista. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Gillin kuvista ei erotu yhtä tärkeää asiaa. Todellisuudessa aallot nimittäin muodostuvat yhdellä puolella kuun vanaveteen, mutta toisella sen eteen. Tämä johtuu kiertoradoista: lähempänä kiertävä kappale kiiruhtaa nopeammin kuin kauempana kiertävä. Häirityt renkaan kappaleet siis kulkeutuvat sisäkaarteessa saman tien kuun edelle. Aalto etenee hieman nopeammin kuin kuu.

Daphnis on epäsäännöllisen muotoinen pieni kappale. Sen massa vastaa noin 3-5 -kilometristä kivipalloa, vaikka kuun läpimitta onkin tuosta lähes tuplat. Kuun tiheys on varsin pieni, vain 340 kiloa kuutiometriä kohden.

Daphnisin synnyttämä aukko sijaitsee vain 200-250 kilometrin päässä A-renkaan ulkoreunasta. Aukon leveys on vain 42 kilometriä.

Keelerin aukko on nimetty tähtitieteilijä James Edward Keelerin mukaan. Hänet tunnetaan erityisesti havainnosta, jonka mukaan Saturnuksen renkaat koostuvat lukemattomista pienistä kappaleista. Idea oli kyllä aiemmin keksitty, mutta Keeler oli ensimmäinen, joka pystyi todistamaan sen havainnoistaan.

Keeler itse ei juuri tätä rakoa renkaissa nähnyt, mutta löysi kyllä leveämmän "Encken aukon". Se taas on nimetty Johann Encken mukaan. Hänkin tutki renkaita, muttei nähnyt niissä aukkoja.

Keelerin aukko tunnistettiin Voyager-lennoilla 1980-1981 otetuista kuvista.

Alla näkyy toinen Gillin visualisoima Saturnuksen renkaiden ilmiö: B-renkaan pystyrakenteet. Ne eivät synny suurten kuiden resonanssista, vaan joko lukuisten pienempien rengaskasaantumien vaikutuksesta, tai renkaan sisäisten satunnaisten aaltoliikkeiden heijastuessa tiheän renkaan reunalta.

Gillin kuvista uutisoi aiemmin mm. Universe Today. Lisää kuvia löytyy esimerkiksi Flickristä.

Kuva: Kevin Gill / Flickr

Kummat ovat vanhempia: dinosaurukset vai Saturnuksen renkaat?

Ti, 03/29/2016 - 08:47 Markus Hotakainen
Saturnuksen renkaat

Muistatko, kun maapallolla rymysivät dinosaurukset? Ei se mitään, mutta silloin Saturnuksella ei ehkä ollut vielä kuuluisia renkaitaan.

Uuden tutkimuksen mukaan Saturnuksen renkaiden lisäksi myös jättiläisplaneetan jäiset kuut ovat melko tuoreita tulokkaita – siis tähtitieteellisessä mielessä. Niillä on ikää ehkä vain sata miljoonaa vuotta. 

Saturnuksen renkaista on tehty havaintoja jo 1600-luvulta lähtien, mutta niiden iästä ei silti ole päästy vieläkään yksimielisyyteen. Yhden koulukunnan mukaan ne ovat syntyneet pian planeetan itsensä muotoutumisen jälkeen eli yli neljä miljardia vuotta sitten.

Toinen näkemys ajoittaa niiden synnyn paljon myöhäisempään ajankohtaan. Saturnuksen ja sen sisempien kuiden keskinäinen vetovoima ja sen aiheuttama vuorovesi-ilmiö saa kuut hitaasti loittonemaan planeetasta. Siitä on päätelty, että sekä kuiden että renkaiden on täytynyt syntyä melko äskettäin, jotta ne voisivat olla yhä kiertämässä Saturnusta.

Ulommat kuut, esimerkiksi suurin niistä eli Titan, ovat todennäköisesti yhtä vanhoja kuin Saturnus, mutta sisempien kiertolaisten ikä olisi tuoreen arvion mukaan vain noin sata miljoonaa vuotta. Silloin dinosaurukset olivat Maan valtiaita.

SETI-instituutin tutkijan Matija Cukin johtama ryhmä mallinsi tietokoneella Saturnuksen sisempien kuiden liikkeitä. Jättiläisplaneetan kuuperheen jäsenet ovat radoilla, jotka vuorovesivoimien ansiosta hiljalleen etääntyvät Saturnuksesta. Etääntymisen tahti kuitenkin vaihtelee kuusta toiseen, joten niiden vaikutukset toistensa ratoihin muuttuvat aikaa myöten.

Se puolestaan saa aikaan kuiden vaeltelun siten, että ne tulevat ajoittain hyvinkin lähelle toisiaan. Seuraukset voivat olla katastrofaaliset.

Kuiden iästä on tehty arvioita tutkimalla Saturnuksen vuorovesivoimien vaikutusta Enceladus-kuuhun. Sen pinnan alta purkautuu vesihöyryä, joten siellä arvellaan olevan nestemäistä vettä. Hyisissä olosuhteissa tarvittava lämpö tulee kuun muodonmuutoksista, joiden taustalla ovat juuri jättiläisplaneetan aiheuttamat vuorovesivoimat. 

Kun tunnetaan niiden voimakkuus ja toisaalta Enceladuksen radassa tapahtuneet muutokset Cukin kumppaneineen tekemän tietokonemallinnuksen perusteella, voidaan laskea, missä ajassa Enceladuksen rata on muuttunut todetulla tavalla. Vastaus on noin 100 miljoonaa vuotta. Tutkijoiden mukaan se kertoo sisempien kuiden syntyajankohdan. 

"Mikä sitten sai aikaan sisempien kuiden myöhäisen synnyn? Paras arvauksemme on, että Saturnuksella oli aiemmin jokseenkin samanlainen kuukatras, mutta niiden radoissa esiintyi voimakkaita häiriöitä, jotka saivat lähekkäisten kuiden radat risteämään ja kuut törmäämään toisiinsa. Hajonneiden kuiden kappaleista muotoutuivat sitten nykyiset kuut sekä Saturnuksen renkaat", arvioi Cuk.

Tutkimuksesta kerrottiin SETI-instituutin uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NASA

Jättikuu Titanin omat Kyöpelinvuoret

La, 03/26/2016 - 11:09 Markus Hotakainen

​Jättiläisplaneetta Saturnuksen suurin kuu Titan on myös jättiläinen. Sillä on läpimittaa 5 150 kilometriä eli se on suurempi kuin sisin planeetta Merkurius, jonka halkaisija on 4 878 kilometriä.

Titanin kaasukehä on suurimmaksi osaksi typpeä, paine sen pinnalla on noin kaksinkertainen Maan ilmakehän paineeseen verrattuna, mutta pakkasta siellä on 180 astetta. 

Syväjäädytettyä muinaista Maata muistuttava kuu on jälleen paljastanut piirteitään. Tiheässä kaasukehässä leijailevat pilvet ja usva haittaavat pinnanmuotojen kuvaamista, mutta tutkalla päästään "näkemään" niiden läpi.

Titanin päiväntasaajalla sijaitsevan Mithrim Montes -vuoriston korkeimmat huiput on nyt saatu kartoitettua. Toinen kohoaa 2 807 metrin ja toinen peräti 3 337 metrin korkeuteen. 

"Se ei ole ainoastaan korkein huippu, jonka olemme tähän mennessä löytäneet Titanista, vaan arvelemme sen olevan korkein huippu, joka sieltä on ylipäätään löydettävissä", arvioi Stephen Hall Cassini-luotaimen tutkaryhmästä.

Titanin korkeimmat vuoret näyttävät keskittyvän nimenomaan päiväntasaajan tietämille. Mithrim Montes -vuoristossa on muita melkein yhtä korkeita huippuja, samoin maastonmuodoiltaan hyvin vaihtelevalla Xanadun alueella. Myös Euroopan avaruusjärjestön Huygens-luotaimen laskeutumispaikan lähistöllä on korkealle kurottavia vuoria. 

"Tavoitteemme on löytää korkeimpia ja syvimpiä kohtia osittain siksi, että se on kiinnostavaa. Titanin ääripaikat kertovat kuitenkin myös paljon tekijöistä, jotka ovat vaikuttaneet kuun kehitykseen", toteaa tutkimusta johtanut Jani Radebaugh.

Maan vuoret ja vuoristot sijoittuvat alueille, joilla geologiset voimat ovat nostaneet maankuorta ylöspäin. Toisaalta tuulten, sateiden ja virtaavan veden aiheuttama eroosio kuluttaa ja madaltaa aikaa myöten kohonneita alueita.  

Cassini-luotaimen havaintojen mukaan myös Titanissa on sateita, jotka kuluttavat sen pinnanmuotoja. Alhaisen lämpötilan seurauksena eroosio on siellä kuitenkin paljon hitaampaa kuin Maassa, 

Titanin jäisen kuoren alla on todennäköisesti nestemäisen veden muodostama syvä valtameri, joka vastaa Maan vaipan sulaa yläosaa. Sen virtaukset vaikuttavat kuoren rakenteeseen ja pinnanmuotoihin. Titanin jäästä koostuva "peruskallio" on meikäläistä vastinettaan pehmeämpi, joten kuun pinnalla ei voi olla yhtä korkeita vuoria kuin Maassa.

Titanista löytyneet vuoret ja vuoristot kuitenkin osoittavat, että siellä on käynnissä tektonisia prosesseja, jotka muokkaavat sen pintaa. Toistaiseksi tutkijoilla ei ole selvää käsitystä, mikä ne saa aikaan: Titanin pyörimisliike, Saturnuksen aiheuttamat vuorovesivoimat vai kuun pinnan jäähtyminen.

Titanin vuortenhuipuista kerrottiin JPL:n (Jet Propulsion Laboratory) uutissivuilla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/ASI