Jo ensimmäiset kuvat ovat mullistaneet käsityksemme tästä kääpiöplaneetasta

Pluto oli viimeinen ”suuri tuntematon”, jota ihmiskunta pääsi vihdoin tarkastelemaan lähietäisyydeltä.
Tiede 24.7.2015 04:40
New Horizons välitti värikuvan Plutosta ja sitä hallitsevasta sydänkuviosta, Tombaugh Regiosta, 13. heinäkuuta. © NASA

Heinäkuun 14. päivänä New Horizons, flyygelin kokoinen avaruusluotain, sujahti Pluton ohi. Kuvia ja tietoja tihkuu Aurinkokunnan äärilaidoilta verkkaisesti, kiitos hitaan tiedonsiirtoyhteyden. Luotaimen keräämästä tiedosta on saatu Maahan vasta parin prosentin verran. Siitä huolimatta jo nyt tutkijoille alkaa hahmottua, millainen maailma kääpiöplaneetta Pluto on: tyystin toisenlainen kuin tähän asti on kuviteltu.

Vuonna 1930 löytynyt ja vajaa vuosikymmen sitten planeetasta kääpiöplaneetaksi ”alennettu” Pluto näkyi jopa huipputarkan Hubble-avaruusteleskoopin kuvissa vain tummempien ja vaaleampien alueiden kirjomana kappaleena. Sen pinnasta heijastunutta auringonvaloa analysoimalla oli saatu selville, että Plutolla on hyvin harva kaasukehä ja sitä peittävät jäätyneet kaasut.

Pluton vuodenajat vaihtelevat, kun se kiertää lähes vuosituhannen neljänneksen kestävää kierrosta Auringon ympäri: jäät muuttuvat ajoittain kaasuksi ja taas takaisin jääksi. Muuten Pluton oletettiin olevan kuollut maailma. Juuri niin kuollut kuin keskimäärin kuuden miljardin kilometrin etäisyydellä Aurinkoa kiertävän kääpiöplaneetan voisi kuvitella olevan.

Pieleen meni.

Kun New Horizons ohitti Pluton noin 50 000 kilometrin tuntinopeudella, se keskittyi kuvien ottamiseen ja tietojen keräämiseen. Pienin etäisyys pinnasta oli noin 10 000 kilometriä, mikä vastaa suunnilleen Helsingin ja Honolulun välimatkaa.

Tarkimmillaan luotain pystyi erottamaan joidenkin kymmenien metrien kokoisia yksityiskohtia. Ensimmäiset ohilennon aikana otetut kuvat se ehti lähettää Maahan vasta yli vuorokautta myöhemmin. Lisää seurasi kahden päivän kuluttua ja loput saapuvat tulevien päivien, viikkojen ja kuukausien kuluessa. Kaiken kerätyn datan siirtäminen luotaimesta kestää 16 kuukautta.

Silti planeettatutkijat ovat jo nyt joutuneet heittämään ison osan teorioistaan roskakoriin: Pluto ei olekaan kuollut maailma. Elämää siellä ei ole, mutta silti kääpiöplaneetta elää.

 

”Meillä ei ollut aavistustakaan, että Plutolla voisi olla geologisesti nuori pinta”, totesi luotaimen päätutkija Alan Stern Nasan tiedotustilaisuudessa. ”Se on mieletön yllätys!”

Näyttää siltä, että monin paikoin Pluton pinnanmuodoilla on ikää vain sata miljoonaa vuotta. Sitä oli mahdoton ennakoida, sillä kääpiöplaneetan pinnalla lämpötila on 240 astetta pakkasen puolella ja se saa Auringosta alle tuhannesosan siitä valosta ja lämmöstä, joka lankeaa Maahan. Oletus oli, että sellaisissa oloissa kaikki on ollut täysin jähmettynyttä jo vuosimiljardien ajan.

Luotaimen lähestyessä Plutoa tutkijoiden ja suuren yleisön huomion kiinnitti suuri ”sydän”, vaalea ja tasaiselta vaikuttava alue, joka sai nimekseen Pluton löytäjän mukaan Tombaugh Regio. ”Kyseessä näyttää olevan iso törmäysallas. Sellainen muodostuu, kun pintaan törmää kookas asteroidi tai komeetta. Silloin ei synny perinteistä kraatteria, vaan laaja, tasapohjainen alanko”, toteaa Jarmo Korteniemi, luotainkuvien tulkintaan erikoistunut planeettatutkija.

Reilu vuorokausi lähimmän ohituksen jälkeen julkaistussa ensimmäisessä yksityiskohtaisessa kuvassa tasangon reunalla erottuu korkeita, jopa 3,5 kilometriin kurkottavia vuoria. Vuoristolle on annettu nimeksi Norgay Montes yhdessä Edmund Hillaryn kanssa Mount Everestin valloittaneen sherpa-oppaan Tenzing Norgayn mukaan. Vuoret ovat ilmeisesti vesijäätä.

Pluton pinnalla esiintyvä typpi-, metaani- ja hiilimonoksidijää ei pysty edes hyisessä kylmyydessä ja pienessä painovoimassa muodostamaan näin korkeita maastonmuotoja. Monen muun asian ohella vuorten synty on arvoitus, sillä ne näyttävät olevan melko tuoreita muodostelmia.

 

Ratkaisu saattaa löytyä vuorten lähistöltä. Niiden reunustamalla suunnilleen Suomen kokoisella tasangolla ei näytä olevan kraattereita lainkaan. Siten sen täytyy olla iältään nuorta aluetta, samoin vuorten, sillä niidenkään seutuvilla ei näy törmäyskuoppia.

”Vuoret ovat kenties jäänteitä paljon suuremmista ja korkeammista muodostelmista. Ne ovat kuluneet hiljalleen, kun Pluton kaasukehän muodostavat kaasut siirtyvät vuodenaikojen vaihdellessa paikasta toiseen”, Korteniemi arvioi.

”Luultavasti Pluton pinnalla on käynnissä aktiivisia prosesseja, jotka tuhoavat myös törmäysjälkiä tehokkaasti. Kaasukehän jäätyminen ja kaasuuntuminen uudestaan vaikuttavat pinnanmuotoihin. Ajan kanssa muodot pehmentyvät ja muuttuvat lopulta tunnistamattomiksi.”

Yksi mahdollinen vaihtoehto on tektonismi: Pluton pinta selvästikin elää, sillä siellä on halkeamia. Maassa tektonismi näkyy laajamittaisena mannerten vaelluksena, mutta vähäisempikin liikehdintä voi muokata taivaankappaleen pintaa. Se edellyttää kuitenkin jonkinlaista sisäisen lämmön lähdettä, joka antaa energian tektonisille ilmiöille.

”Plutossa se voi olla radioaktiivisuus kuten Maassa, vaikka se onkin epätodennäköistä. Toisaalta jos Plutolla on joidenkin jättiläisplaneettojen kuiden tapaan pinnanalainen meri, sen hidas jäätyminen vapauttaisi lämpöä.”

Ehkä todennäköisin vaihtoehto on vuorovesivoimat. Pluton ja sen kuun Kharonin keskinäinen kiertoliike on lukkiutunut, eli ne kääntävät aina saman puolen toisiaan kohti. Siis samaan tapaan kuin Kuu kääntää aina saman puoliskon kohti Maata.

Kuun etäisyys kuitenkin vaihtelee hieman, joten sen kiertonopeus ei ole tasainen. Siksi Kuu näyttää ”huojuvan” hiukan edestakaisin ja näemme osittain sen ”reunan” taakse. Tällaista libraatioksi kutsuttua ilmiötä voi olla myös Pluton ja Kharonin muodostamassa järjestelmässä.

”Jos systeemissä tapahtuu riittävästi libraatiota, Pluto ikään kuin nitisee liitoksissaan ja sisäinen kitka vapauttaa lämpöä. Ehkä kääpiöplaneetan ja sen kuun keskinäinen tanssi on aikoinaan repinyt Pluton pintaa oikein tosissaan”, Korteniemi pohtii.

 

Viikko sitten perjantai-iltana saaduissa kuvissa näkyy taas aivan uudenlaisia maastonmuotoja. ”Sydämen” keskeiset alueet saivat nimekseen Sputnik Planum. Tasankoa peittää kiinteä hiilimonoksidi eli häkä, jota vapautuu hitaasti kaasukehään.

Aluetta kirjovat suuret monikulmiot, polygonit. Niillä on läpimittaa 20–30 kilometriä, joten ne muistuttavat Marsin pinnalla olevia vastaavanlaisia kuvioita. Samantapaisia, mutta paljon pienempiä on myös Maassa ja esimerkiksi Lapissa. Roudan aiheuttama maaperän liikehdintä saa aikaan kuvioita, joiden reunamille kertyy karkeampaa soraa ja kiviä.

Pluton valtavien polygonien synty on kuitenkin hämärän peitossa. Pinta on voinut kutistua ja halkeilla, tai polygonien reunamilla jään muuttuminen kaasuksi on jostain syystä nopeampaa kuin niiden keskellä.

Joka tapauksessa monikulmiotkin kertovat osaltaan, että kääpiöplaneetan pinta on hyvin nuorta, monin paikoin vain sadan miljoonan vuoden ikäistä. Aurinkokunnassa on hyvin vähän maailmoja, joissa on yhtä tuoreita pinnanmuotoja edes paikallisesti, saati niin laajasti kuin Plutossa näyttää olevan.

Pluton harvasta kaasukehästä noin 90 prosenttia on typpeä, mutta sitä karkaa avaruuteen vauhdilla, noin 500 tonnia tunnissa. Vähäinen painovoima ei pysty pidättelemään kovin tehokkaasti kaasumolekyylejä. Tässäkin tulee vastaan ongelma: miten typpeä voi silti olla edelleen Pluton kaasukehässä? Jos typpeä on kadonnut tällä tahdilla vuosimiljardien ajan, se vastaisi kiinteässä olomuodossa useamman kilometrin paksuista kerrosta.

 

Kharon-kuu on Plutoon verrattuna hyvin suuri, sillä se on läpimitaltaan noin puolet kääpiöplaneetasta. New Horizons ohitti Kharonin hieman kauempaa, noin 29 000 kilometrin etäisyydeltä, mutta myös kuusta otetuissa kuvissa erottuu runsaasti yksityiskohtia. Neljästä paljon pienemmästä kuusta saaduissa kuvissa näkyy vain kirkkauseroja.

Pluton lailla Kharoninkin pinnalla on merkkejä mullistuksista. Kuun pohjoisnavalla on tumma alue, joka näyttää olevan suuri törmäyskraatteri. Muuten kraattereita ei juuri ole. Sen sijaan Kuun ekvaattoria eli päiväntasaajaa kiertävät jyrkänteet, jotka ovat vähintään satojen metrien, ehkä jopa kilometrien syvyisiä. Jyrkänteitä on löytynyt aiemmin jättiläisplaneettojen jäisiltä kuilta, mutta ei näin mittavina muodostelmina.

Likimain pohjois–etelä-suunnassa on myös kanjoneita, joilla on syvyyttä melkein kymmenen kilometriä. Niiden rinnalla kalpenevat niin Maan kuin muidenkin Aurinkokunnan kappaleiden pintaa uurtavat syvänteet. Ovatko jyrkänteet ja kanjonit seurausta samoista ilmiöistä kuin Pluton pinnan halkeamat ja tasaiset alueet?

”Jos Kharonin rakenne on sopiva, taustalla voi tosiaan olla sama libraatio kuin Pluton mahdollisessa tektoniikassa. Toisaalta jyrkänteet saattavat olla myös hyvin vanhoja pinnanmuotoja, mutta silloin ongelmana on, että kraatterit näyttävät puuttuvan myös Kharonin pinnalta. Jos ne ovat kuluneet lähes näkymättömiin, pitäisi jyrkänteidenkin olla kuluneita.”

 

Tieteellisen tutkimuksen tapaan Plutosta ja sen kuista saadut vastaukset ovat herättäneet suuren määrän entistä visaisempia kysymyksiä. Jatkossa uusia kuvia ja tietoja julkistetaan kerran viikossa, ei enää päivän tai parin välein. Kerralla on siten odotettavissa isompi määrä näkymiä kääpiöplaneetalle ja sen kuihin. Yllätykset eivät varmasti jää tähän, sillä leijonanosa yksityiskohtaisista kuvista on vielä luotaimen tietokoneen muistissa.

Kaiken innostuksen ja riemun keskellä voi hyvin kuvitella tutkijoiden kasvavan epätoivon. Yhä uusista kuvista paljastuu yhä uusia arvoituksia, joita pitäisi päästä tutkimaan yksityiskohtaisemmin. New Horizons kuitenkin jatkaa matkaansa ja etääntyy Plutosta vuorokaudessa noin 1,3 miljoonaa kilometriä eli yli kolme kertaa Maan ja Kuun välimatkan verran. Eikä luotain ole tulossa takaisin. Koskaan.

Pluto oli viimeinen ”suuri tuntematon”, jota ihmiskunta pääsi vihdoin tarkastelemaan lähietäisyydeltä. Aurinkokunnan kartoitus ei silti ole suinkaan päättynyt. Se on oikeastaan vasta alussa.