Cassini 1997-2017: Loputtomien löytöjen matka, toivo elämästä salaperäisessä valtameressä yli miljardin kilometrin päässä
Noin klo 17.30 IST tänään NASAn Cassini-avaruusalus murskautuu paineen ja lämpötilan vaikutuksesta planeetan viimeiseen syleilyyn, jota se on rakastanut saapuessaan Saturnuksen maailmaan 13 vuotta sitten. Ihmiskunnan jättimäinen planeettojen välinen harppaus on avannut ovet joillekin tähtitieteen suurimmista löydöistä.
Saturnus, kuten Cassini (NASA) Vuonna 1997 NASA juhli paluutaan Punaiselle planeetalle täydellisellä Mars Pathfinder -tehtävän laskeutumisella. Mars Pathfinder oli erittäin säästäväinen tehtävä, joka maksoi vähemmän kuin Waterworld, Kevin Costnerin elokuva kaksi vuotta aiemmin. Mutta vuonna 1997 käynnistettiin myös paljon suurempi tehtävä, yli 10 kertaa kalliimpi ja kehitystyössä noin vuosikymmenen ajan – ilman suurta lehdistöä tai julkista fanfaaria.
Cassini Huygens, NASAn lippulaivatehtävä yhteistyössä Euroopan avaruusjärjestön kanssa, suuntasi Saturnukseen tutkimaan planeettaa ja sen kuita. Useat Voyager-1:n, Voyager-2:n ja Pioneerin ohilennot olivat palauttaneet tarpeeksi mielenkiintoisia tietoja vakuuttaakseen NASAn johtaman avaruusjärjestöjen konsortion siitä, että suuren Saturnuksen tehtävän aika oli koittanut. Koska Saturnus on niin kaukana, tehtävää saa virtansa plutoniumpolttoaineella toimivasta radioaktiivisesta lämpögeneraattorista. Tehtävässä tarvittava sähköteho olisi pienempi kuin huoneilmastointilaitteen tarvittava sähköteho ja vastaa kahdeksaa 100 watin hehkulamppua. Cassini kantaisi mukanaan Huygens-luotaimen, joka yrittäisi laskeutua yhdelle aurinkokunnan mielenkiintoisimmista ja Maan kaltaisimmista kuuista, Titaniin.
Cassini kulki luonnonkauniilla reitillä Saturnukseen – se lensi Venuksen, Maan ja Jupiterin ohitse ja matkusti 2 miljardia mailia päästäkseen määränpäähänsä seitsemässä vuodessa. Kun Cassini oli valmis asettumaan kiertoradalle Saturnuksen ympärille, NASAn seuraavan sukupolven Mars-kulkijat Spirit ja Opportunity olivat jo maassa.
***
Maalla ja Marsilla on yhtäläisyyksiä - molemmat ovat silikaateista valmistettuja maanpäällisiä planeettoja, molemmissa on pintavettä. Mutta Saturnus on täysin erilainen.
Kuvittele laskeutuvasi Saturnukseen - ei ole kiinteää pintaa, jolla kävellä. Saturnuksella on metallinen ydin, jonka päällä on metallista ja nestemäistä vetyä. Se koostuu kaasusta ja voisi teoriassa kellua veden päällä – Saturnuksen tiheys on 30 % pienempi kuin veden. Vaikka planeetta on tilavuudeltaan noin 700 kertaa Maata suurempi, sen tiheys on kahdeksasosa Maan tiheydestä.
Oletko kyllästynyt katsomaan vain yhtä kuuta maan päällä? Saturnuksella niitä on 62. Suurin niistä, Titan, on suurempi kuin Merkurius.
Jos pidit hurrikaani Irmaa pahana, ajattele tätä: Saturnuksen myrskyt ovat noin 10 kertaa voimakkaampia nopeudella 1200 mailia tunnissa ja kestävät vuosista vuosikymmeniin.
Pelkäätkö salamaa maan päällä? Saturnuksen myrskyt aiheuttavat joskus salaman joka 1/10 sekunnin välein.
Tunnetko olevasi vanha maan päällä? Vuosi Saturnuksella on 29 maavuotta!
***
Mitkä olivat Cassinin tieteelliset saavutukset sen 14-vuotisen tehtävän aikana? Avaruusalus suoritti noin 300 kiertorataa Saturnuksen ympäri, mukaan lukien yli 150 ohilentoa sen kuuilta; se löysi kuusi uutta kuuta ja kaksi maanalaista valtamerta eri kuuilta. Kuten maan päällä, Saturnuksella on neljä vuodenaikaa; Cassini pystyi näkemään niistä kolme.
Huygens-luotaimessa oli joukko instrumentteja, ja se oli suunniteltu selviytymään noin 3 tunnin laskeutumisesta Saturnuksen ilmakehän läpi ja selviytymään myös valtameren laskeutumisesta. Se laskeutui onnistuneesti Titanille, ylivoimaisesti kaukaisimmalle kappaleelle, jolle NASA on laskeutunut avaruusaluksen.
Kuten Maan, Titanin ilmakehä on pääasiassa typpeä, ja siinä on jäämiä metaanista. Koska maapallon metaanilla on biogeenisiä lähteitä, kysymys kuuluu, liittyykö Titanin metaani elämään. Huygens-luotain paljasti kiehtovan maailman Titanilla – lämpötila noin -180C tai kylmempi kuin Etelämanner, ja ilmanpaine on noin 50 % korkeampi kuin Maan pinnalla. Metaani on lähempänä pintaa, ja siellä on todennäköisesti lähellä pintaa oleva nestemäinen metaanilähde.
Kuva maan päällä olevasta tulivuoresta loihtii kuvia kuumasta tulivuoren magmasta ja kaasuista; kuvittele kylmä tulivuori. Cassini-Huygens-luotain löysi vahvoja todisteita kryovulkanismista - tulivuoresta, jossa vesijää ja hiilivetyjen seos sylkitään Titanin paksuun ilmakehään. Itse asiassa kryovulkanismin uskotaan nykyään olevan melko yleistä ulkoplaneettojen satelliiteissa.
***
Mistä aurinkokunnasta löydät elämää? Tämä saattaa olla Cassinin suurin löytö. Avaruusaluksen tiedot osoittavat, että Saturnuksen Enceladus-kuun jäisen kuoren alla on suuri valtameri, joka on Tyyntämerta syvemmällä. Paikoin kuori on vain noin kilometrin paksuinen. Lisäksi Enceladuksen sisäpuolella on todennäköisesti lämmönlähde, joka saa valtameren veden purkamaan pintaan. Enceladuksen valtameri on tumma ja kahdeksan kertaa syvempi kuin Tyynen valtameren keskimääräinen syvyys.
Tämä ekologinen ympäristö on aavemaisen samanlainen kuin maapallo – ja maan päällä tällainen elinympäristö tukee elämää. Suurin osa Maan valtameristä on tummia – afoottinen vyöhyke, jonne auringonvalo ei tunkeudu, alkaa vain kilometrin päässä pinnasta, kun taas valtameret voivat olla paikoin jopa 11 kilometrin syvyydessä, kuten Mariana-haudon kohdalla. Maapallolla on lämmönlähteitä, jotka aiheuttavat vulkaanista tai hydrotermistä toimintaa merenpohjassa. Näitä hydrotermisiä aukkoja pidettiin aikoinaan epäystävällisinä elämälle: mikä organismi loppujen lopuksi eläisi jääkylmissä vesissä, pilkkopimeässä, merenpohjan korkeassa paineessa, rikkirikkaissa happamissa olosuhteissa? NASAn rahoittama viimeaikainen tutkimus on kuitenkin osoittanut, että elämä kukoistaa vedenalaisissa tulivuoren aukoissa. Koska valoa ei ole, jotkin mikroskooppisista organismeista ovat kemoautotrofisia, mikä tarkoittaa, että ne saavat energiaa kemiallisista reaktioista – toisin kuin Maan pinnalla olevat organismit, jotka ovat fotoautotrofisia (saavat energiaa valosta).
***Miljardin dollarin kysymys on siis: jos elämää löytyy maapallon valtamerten alla olevista hydrotermisistä aukoista, piileekö elämää Enceladuksen massiivisen maanalaisen valtameren pimeissä syvyyksissä? Jos kyllä, mitkä ovat näiden elämänmuotojen ominaisuudet? Ovatko ne mikroskooppisia? Ovatko ne kemoautotrofisia? Toivottavasti tulevina vuosikymmeninä tehtävä Cassinin seurantamatka antaa vastaukset.
ELÄMÄ TÄMÄN MAAILMAN POISSA (Lähde: NASA)
15. lokakuuta 1997, nousu: Titan IVB/Centaur nousi Cassini-kiertoradalla ja ESAn Huygens-luotaimen mukana.
25. huhtikuuta 1998, ensimmäinen Venuksen ohilento: Cassini-Huygens lensi Venuksen ohitse 176 mailia (284 km) päässä Venuksen pinnasta. Gravity-avustin kiihdytti avaruusalusta noin 7 km/s, jotta se pääsi Saturnukseen
24. kesäkuuta 1999, toinen Venuksen ohilento: Toisen matkan jälkeen Auringon ympäri Cassini-Huygens lensi Venuksen ohi toisen painovoima-avustuksen saamiseksi, tällä kertaa 600 kilometrin säteellä planeettasta.
17. elokuuta 1999, Maan ja Kuun ohilento: Melkein 2 vuotta laukaisun jälkeen Cassini-Huygens lensi 1 100 kilometrin säteellä Maasta ja nousi 5,5 km/s.
Joulukuu 1999 - Huhtikuu 2000, Asteroidivyöhykkeen kautta: Cassini-Huygensistä tuli seitsemäs avaruusalus, joka on koskaan neuvotellut vyön
29. joulukuuta 2000, Jupiterin tutkiminen: Cassini-Huygens lähestyi Jupiteria lähimpänä 10 miljoonan kilometrin etäisyydellä 30. joulukuuta ja tarjosi yhdessä jo Jupiteria kiertävän Galileo-avaruusaluksen kanssa ainutlaatuisen käsityksen Jovian järjestelmästä
31. lokakuuta 2002, kamera testattu OK: Cassini otti kuvan Saturnuksesta kameratestin aikana 20 kuukautta ennen planeetan saavuttamista. Se oli tuolloin 285 miljoonan kilometrin päässä Saturnuksesta, mikä on lähes kaksinkertainen etäisyys Maan ja Auringon välillä
7. huhtikuuta 2004, katsomassa Saturnuksen myrskyjä: Kolme kuukautta Saturnukseen saapumisesta Cassini havaitsi kahden myrskyn sulautumassa suureksi myrskyksi – vasta toisen kerran tämä ilmiö havaittiin Saturnuksella
31. toukokuuta 2004, kaksi uutta kuuta: Cassini löysi kaksi aiemmin tuntematonta kuuta – Methonen ja Pallenen, halkaisijaltaan 3 ja 5 km, jolloin Saturnuksen tunnettujen kuun määrä kasvaa 60:een.
10. kesäkuuta 2004, ensin, Phoebe: Phoebe oli ensimmäinen Cassinin monista kuun ohilennoista. Avaruusalus lensi 2 000 kilometrin säteellä pimeästä kuusta, 1 000 kertaa lähempänä kuin Voyager-2, joka pääsi 2,2 miljoonan kilometrin säteelle Phoebesta vuonna 1981.
30. kesäkuuta 2004, Saturnuksen kiertoradan lisäys: Huygens-luotainta edelleen kantavasta Cassinista tuli ensimmäinen avaruusalus, joka kiertää Saturnusta
24. lokakuuta 2004, ensimmäinen kohtaaminen Titanin kanssa: Avaruusalus säteili takaisin tietoja ja kuvia, kun se oli onnistuneesti läpikäynyt Saturnuksen kuun Titanin sumean ilmapiirin 1 200 kilometrin korkeudelta Titanin pinnan yläpuolelta
23. joulukuuta 2004, Huygensin luotain irtoaa: Huygens-luotain irtautui Cassini-kiertoradalta aloittaakseen kolmen viikon matkan Titaniin
13. tammikuuta 2005, laskeutuminen Titaniin: Huygens laskeutui Titanille – ensimmäiselle ja ainoalle ulomman aurinkokunnan maailmalle. Laskeutuminen kesti kaksi tuntia ja 27 minuuttia, ja akkukäyttöinen luotain eli vielä 72 minuuttia Titanin pinnalla ja välitti upeita kuvia, jotka paljastivat meteorologian ja geologian, jotka olivat poikkeuksellisen Maan kaltaisia.
8. maaliskuuta 2006, Nestemäinen vesi kuussa: Tutkijat ilmoittivat todisteista nestemäisten vesien varastoista, jotka ruokkivat valtavaa höyrypilveä Enceladuksen, pienen Saturnuksen kuun, etelänapa-alueilla. Aiemmin helmikuussa Cassini oli löytänyt Enceladukselta jotain ilmapiirin kaltaista.
31. toukokuuta 2008, päätehtävä päättyi: Neljän vuoden aikana Saturnuksessa Cassini paljasti runsaasti uutta tietoa planeettasta, sen renkaista ja kuista
2.2.2010, Tehtävä pidennetty vuoteen 2017: Laajennuksen ansiosta Cassini pystyi tarkkailemaan vuodenaikojen muutoksia Saturnus-järjestelmässä lähes puolessa planeetan 30 vuoden kiertoradalta Auringon ympäri
21. kesäkuuta 2011, Enceladuksen piilotettu valtameri: Cassini löysi lisää todisteita suuresta suolavesisäiliöstä Enceladuksen jäisen kuoren alla
1. maaliskuuta 2012, raitista ilmaa Dionessa: Cassini haisteli molekyylihappiioneja Saturnuksen kuun Dionen ympäriltä. Ionit ovat harvassa - yksi 11 kuutiosenttimetriä kohti
5. maaliskuuta 2014, 100. Titanin ohilento: Jokainen ohilento antoi hieman enemmän tietoa Titanista ja sen silmiinpistävästä yhtäläisyydestä Maan kanssa. Titan on todella varhainen maa syväjäässä
27. heinäkuuta 2014, 101 geysiria Enceladuksella: 101 erillistä geysiiriä ehdotti, että nestemäinen vesi voi päästä kuun maanalaisesta merestä aina pintaan
12.4.2017, Energiaa elämään? Tutkijat ilmoittivat, että Enceladuksen maanalaisessa valtameressä on vetykaasua, joka voisi mahdollisesti tarjota kemiallisen energianlähteen elämälle.
23. huhtikuuta 2017, Final Titan ohilento: Cassini ohitti 979 km Titanin pinnan yläpuolella 127. ja viimeisellä lähestymisellään
26. huhtikuuta 2017, Grand Finale alkoi: Cassini merkitsi historiallisen tehtävänsä päättymistä 22 rohkealla silmukalla Saturnuksen ja sen sisimmän renkaan välisen raon läpi, tuli lähemmäksi kuin koskaan ennen ja tutkii samalla kokonaan uutta Saturnuksen maailmaa.
15. syyskuuta 2017, Grand Finale: Kuukautta 20 vuoden ajan avaruudessa Cassini sukeltaa viimeisen kerran Saturnuksen ilmakehään. Se murskautuu ja höyrystyy Saturnuksen viimeisen syleilyn paineen ja lämpötilan vaikutuksesta.
Jaa Ystäviesi Kanssa:
