Jupiter ja Juno-luotain

Juno-luotain hipoo jääkuuta

Vaikka Jupiterin kuu Europa on jäinen kappale, sitä pidetään parhaana ehdokkaana Maan ulkopuolisen elämän löytöpaikaksi. Europaa tutkitaan pian läheltä, sillä avaruusluotain Juno melkein pyyhkii sen pintaa syyskuun lopulla.

Vaikka Jupiterin kuu Europa on jäinen kappale, sitä pidetään parhaana ehdokkaana Maan ulkopuolisen elämän löytöpaikaksi. Europaa tutkitaan pian läheltä, sillä avaruusluotain Juno melkein pyyhkii sen pintaa syyskuun lopulla.

NASA/Shutterstock

Kuvittele mielessäsi jääaavikko. Jalkojesi alla on kilometrejä paksu jääkerros, johon on revennyt paikoitellen syviä railoja. Ne ovat geysireitä, joista suihkuaa ajoittain vettä satojen kilometrien korkeuteen.

Hengittämisen mahdollistavaa kaasukehää ei ole, eikä missään näy jälkeäkään kasveista, järvistä eikä valtameristä. Maisemasta puuttuu kaikki se, mikä maapallolla yhdistyy elämään.

Vaikka Aurinkokunnan suurinta planeettaa, Jupiteria, kiertävässä Europa-kuussa vallitsevat ankarat olosuhteet, tutkijat pitävät hyvinkin mahdollisena, että sen karun jäisen pinnan alla on syntynyt elämää.

”Europa on erittäin mielenkiintoinen tutkimuskohde, sillä sen jään peittämissä valtamerissä on kaksi kertaa niin paljon vettä kuin maapallolla”, toteaa Tanskan teknillisen yliopiston professori John Leif Jørgensen Tieteen Kuvalehdelle.

Jørgensenin laitos, DTU Space, on toimittanut tähtikamerat Juno-luotaimeen, joka parhaillaan kiertää Jupiteria.

"Europa on erittäin mielenkiintoinen tutkimuskohde, sillä sen jään peittämissä valtamerissä on kaksi kertaa niin paljon vettä kuin maapallolla." Professori John Leif Jørgensen, DTU Space

Syyskuun lopulla Juno hipoo Europaa, sillä se tekee vain 355 kilometrin etäisyydellä kuun pinnasta mittauksia, joiden odotetaan antavan tietoa sisäosista ja jään alla vallitsevista olosuhteista. Elämän syntymisen kannalta kiinnostavia ovat muun muassa valtavat geysirit, jotka voivat kirjaimellisesti pursua sitä.

Venttiilivika muutti Junon rataa

Juno-luotain on pienen henkilöauton kokoinen. Nimensä se on saanut Rooman taruston taivaan ja avioliiton jumalattaresta, joka oli ylijumala Juppiterin puoliso. Luotain lähetettiin 5. elokuuta 2011, ja se pääsi perille vähän alle viidessä vuodessa.

Kun Junon piti asettua Jupiteria kiertävälle radalle hiljentämällä noin 250 000 kilometrin tuntivauhtiaan, se olisi voinut räjähtää rakettimoottorin venttiilivian takia. Onneksi Nasan insinöörit tarkistivat venttiilit ennen rakettimoottorin käynnistämistä.

Juno-luotain

Henkilöauton kokoinen Juno on varustettu yhdeksän metrin pituisilla aurinkopaneeleilla, jotka tuottavat sähköä laitteille.

© NASA

Venttiilivian takia Nasa joutui hylkäämään alkuperäisen suunnitelman, jonka mukaan rakettimoottorien piti viedä Juno lähempänä Jupiteria kulkevalle kiertoradalle.

Luotaimen oli tarkoitus tehdä ensin kaksi 53 vuorokauden pituista kierrosta Jupiterin ympäri ja sitten siirtyä sisemmälle radalle. Junon piti kiertää Jupiter kerran kahdessa viikossa ohjelman loppuun asti, jotta mittausvälit olisivat sopivan lyhyitä.

Venttiilivika pakotti kuitenkin Nasan minimoimaan riskit. Siksi luotain jätettiin tekemään 53 vuorokauden pituisia kierroksia jättiläisplaneetan napojen ympäri. Ja tämä taktiikka on nyt johtamassa Junon Aurinkokunnassa sinne, missä on syntynyt Maan ulkopuolella kaikkein todennäköisimmin elämää.

Jupiter sulattaa jääkuuta

Juno-ohjelman ensisijainen tavoite oli Jupiterin tutkiminen. JunoCam-kamerallaan luotain on muun muassa ottanut ensimmäiset kuvat kaasujättiläisen pohjoisnavasta. Lisäksi luotain on mitannut planeetan voimakasta magneettikenttää.

Jupiter pyörii niin nopeasti, että sen vuorokausi kestää vain 9,5 tuntia. Vauhdin vuoksi planeetta litistyy ja pullistuu päiväntasaajan seudulta. Tämä selittää sen, miksi karussa jääkuussa voi esiintyä nestemäistä vettä.

Europa kiertää Jupiteria suhteellisen lähellä: niiden väli on vain noin 671 000 kilometriä eli kaksi kertaa Maan ja Kuun välinen matka. Siksi Jupiter vaivaa Europaa painovoimallaan ikään kuin se olisi taikina leipurin kourissa.

Lämpöä syntyy niin paljon, että jää sulaa kuun sisäosissa laajaksi valtamereksi. Lisäksi merenpohjan hydroterminen toiminta voi tuottaa lämpöä ja suoloja, jotka edistävät elämän syntymistä ja pitävät sitä yllä.

Balettia kuiden kanssa

Jupiterin päiväntasaajan seudun pullistuma on myös tärkeässä osassa, kun Juno-luotain menee syyskuun lopulla hyvin lähelle Europaa.

Luotaimen etäisyys Jupiteriin vaihtelee melkoisesti, koska sen rata on erittäin soikea.

Ratkaisuun päädyttiin siksi, että Jupiteria ympäröivät valtavat säteilyvyöhykkeet, joilla säteilyn voimakkuus on noin 10 000 kertaa niin suuri kuin maapallolla. Voimakas säteily rikkoisi ennen pitkää luotaimen elektroniikan tietokoneita myöten.

Hyvin soikean radan vuoksi Juno sukeltaa säteilyyn vain silloin, kun se tekee mittauksia lähietäisyydeltä. Kun se on kauempana Jupiterista, sen elektroniikka saa levähtää.

Jupiterin pullistuma muuttaa kuitenkin vähitellen luotaimen kiertorataa. Vuoden 2021 puolivälissä Juno pääsi ohittamaan Jupiterin ja samalla Aurinkokunnan suurimman kuun, Ganymedeen.

Vaikka päämoottori ei ollut käytössä, luotain pystyi 12 pienemmän rakettisuuttimen ja Ganymedeen painovoiman avulla lyhentämään kiertoajan 53:sta 43 vuorokauteen. Kun kurssi muuttui, tuli mahdolliseksi lentää Europan ohi vain 355 kilometrin päästä.

Pienen etäisyyden ansiosta Juno voi tehdä hyvin tarkkoja havaintoja jääkuusta.

Alkuperäinen Juno-ohjelma päättyi vuonna 2018. Nasa on jatkanut sitä kahteen otteeseen saadakseen luotaimen lähemmäs Jupiteria ja Ganymedes-, Europa- ja Io-kuita.

Etäisyys Jupiteriin
© Ken Ikeda Madsen / Shutterstock

1. Juno aloitti Jupiterista

Juno alkoi tutkia Jupiteria hyvin soikealta, 53 vuorokauden pituiselta radalta. Rata suunniteltiin tällaiseksi, jotta luotain liikkuisi vain lyhyen aikaa Jupiterin säteilyvyöhykkeillä. Voimakas säteily voi vahingoittaa elektroniikkaa.

Etäisyys Jupiteriin
© Ken Ikeda Madsen / Shutterstock

2. Jättiläiskuu muutti rataa

Kun luotain ohitti läheltä Aurinkokunnan suurimman kuun, Ganymedeen, painovoimavaikutus lyhensi Junon radan 43 vuorokauteen. Samalla luotaimen kurssi muuttui niin, että Juno melkein sivuaa jääkuu Europaa syyskuussa 2022.

Etäisyys Jupiteriin
© Ken Ikeda Madsen / Shutterstock

3. Europa sinkoaa Junon eteenpäin

Kun Juno lentää Europan ohi vain 355 kilometrin päästä, painovoima muuttaa taas sen rataa. Kiertoajaksi tulee 38 vuorokautta. Kurssinmuutoksen ansiosta luotain voi ohittaa vulkaanisesti aktiivisen Ion vuosina 2023 ja 2024.

Europan painovoimavaikutus lyhentää luotaimen kiertoajan 38 vuorokaudeksi. Rata johtaa Junon vuonna 2023 hyvin lähelle vulkaanisesti aktiivista Io-kuuta.

”Etäisyys Europaan määräytyy siitä, että se mahdollistaa Ion ohittamisen. Kyse on eräänalaisesta kuiden kanssa tanssittavasta baletista, jonka avulla säästetään polttoainetta”, selittää John Leif Jørgensen.

Geysireissä piilee rakennusaineita

Kun Junon etäisyys Europaan on pienimmillään 29. syyskuuta, väli on pienempi kuin matka Maasta Kansainväliselle avaruusasemalle, ISS:lle. Junon toivotaan kuvaavan silloin kuun hämmästyttävimpiä piirteitä.

”Ei tiedetä, kuinka usein jäähän repeää railoja, mutta tiedetään, että repeämät ovat geysireitä, joiden suihkut ulottuvat parin sadan kilometrin korkeuteen. Ne ovat melkoisia ryöpsähdyksiä. Onneksi Cassini-luotain näytti meille Enceladusin (Saturnuksen jääkuu, toim. huom.) geysirit, ja nyt voidaan vain toivoa, että Juno näyttää meille Europan geysirit”, toteaa John Leif Jørgensen.

Planeetat

Tammikuussa 2022 Juno-luotain otti hämmästystä herättävän kuvan valtavasta Jupiterista, joka kylpee Auringon loisteessa. Kuut Europa ja Io kajastavat kirkkaina.

© NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Cassini-luotain ohitti Enceladusin geysirit läheltä vuosina 2008–2009 ja selvitti orgaanisten aineiden, kuten elämän rakennuspalikoiksi kutsuttujen aminohappojen, mahdollista esiintymistä.

Vastaavanlaisia molekyylejä saattaa löytyä Europan geysireistä. Lopullista varmuutta siitä, onko erikoisessa jääkuussa syntynyt elämää, tuskin saadaan kuitenkaan ennen kuin sitä on tutkittu tarkemmin JUICE- tai Europa Clipper -hankkeiden yhteydessä tämän vuosikymmenen lopulla.

John Leif Jørgensen sanoo pettyvänsä, jos Europasta ei löydy elämän merkkejä:

”Kyllä, olisin kovin ihmeissäni. Europassa on kaikki elämän edellytykset, ja elämää on syntynyt todennäköisemmin siellä kuin Marsissa.”

Mikäli tutkimukset osoittavat John Leif Jørgensenin olevan oikeassa, ollaan tekemisissä mikroskooppisten eliöiden kanssa. Vaatimatonkin Maan ulkopuolinen elämä mullistaisi kaiken.

Maapallo ei olisi enää ainoa elämän tyyssija maailmankaikkeudessa.

"Europassa on kaikki elämän edellytykset, ja elämää on syntynyt todennäköisemmin siellä kuin Marsissa." Professori John Leif Jørgensen, DTU Space