Eksoplaneetta hukassa

Aurinkokunnan 36 planeettaa — modernin ajan harharetki planeettojen luokittelussa

1.11.2021 klo 14.58, kirjoittaja Mikko Tuomi
Kategoriat: Eksoplaneetat

Joskus näemme tarkemmin lähelle katsomalla kauas. Tarkkailemalla teleskooppiemme välityksellä universumin kaukaisia kohteita, olemme oppineet omasta itsestämme ja paikastamme maailmankaikkeudessa. Olemme oppineet, että Aurinkokunta on vain yksi Linnunradan monista planeettakunnista ja Maa yksi järjestelmämme planeetoista. Aivan samoin Linnunratakin on vain yksi lukemattomista miljardeista vastaavanlaisista galakseista siinä osassa kosmista nurkkaustamme, jota kykenemme havaitsemaan. Katsomalla kauas olemme saaneet selville oman paikkamme mutta aivan samalla tavalla voimme katsoa menneisyyteen ja asettaa nykyhetken historialliseen kontekstiinsa. Voimme tarkastella historiaa ja oppia nykyisyydestä.

---

Tajusin hiljattain, että olin jättänyt ajatteluni puolitiehen. Se, mikä vielä hetki sitten näytti itsestään selvältä, ilmeiseltä tosiasialta, alkoikin vaikuttaa perustelemattomalta ajattelun hairahdukselta. Kirjoitin vuonna 2016 siitä, miten Pluto on aivan oma maailmansa ja ei ole mitään perusteita olla luokittelematta sitä planeetaksi riippumatta siitä, mitä kansainvälisen tähtitieteen unionin (IAU) heikosti perusteltu Aurinkokunnan planeettojen määrittely sanoo. En kuitenkaan jatkanut pidemmälle ja pohtinut asian seurauksia Aurinkokunnan kontekstissa. Siksi yllätyin nähtyäni asian kirjoitetuna auki hiljattain julkaistussa artikkelissa. Historiallisesti kappaleen geologinen kompleksisuus on toiminut tekijänä, joka määrittää kappaleen luonteen. Oli vain planeettoja, jotkut pienempiä kuin toiset, ja sekundäärisiä planeettoja, jotka sattuvat kiertämään jotakin toista, suurempaa planeettaa. Kappaleen luokitus määräytyi sen mukaan, onko se riittävän massiivinen kyetäkseen merkittäviin geologisiin prosesseihin ja päätyäkseen hydrostaattiseen tasapainotilaan muttei niin massiivinen, että sen ytimessä käynnistyy fuusioreaktioita. Siten Aurinko on tähti, ei planeetta, ja noin 36 muuta kappaletta Aurinkokunnassa on planeettoja — tarkkaa lukumäärää on vaikeaa sanoa, koska kaukaisimpien kääpiöplaneettojen luonteeseen liittyy suuria epävarmuuksia ja tiedoissamme on suuria aukkoja.

Ongelmana on IAU:n määrittelyn vaatimus, että planeetan tulee tyhjentää ratansa ympäristö pienemmistä kappaleista. Tarkkaan ottaen vaatimus tarkoittaa sitä, että edes Jupiter ei ole planeetta, koska sen radan ympäristössä suorastaan vilisee troijalaisiksi kutsuttuja asteroideja. On lisäksi absurdia ajatella, että kappaleen luonne riippuisi siitä mitä toisia kappaleita sen ympärillä on tai minkälaisessa liiketilassa tai gravitaatiopotentiaalissa se sijaitsee. Esimerkiksi tuoli pysyy tuolina, vaikka veisin sen keittiöstäni kadulle. Myös planeetat pysyvät planeettoina, vaikka ne ajautuisivat gravitaatiovuorovaikutusten seurauksena synnyinjärjestelmänsä ulkopuolelle tähtienvälisen avaruuden planeetoiksi.

Luokittelussa on olellista sen yleisyys ja sovellettavuus. Aurinkokunta on vain yksi lukemattomista planeettakunnista ja määritellessämme mitä tarkoitamme sanalla planeetta meidän on kyettävä kuvaamaan kaikkia tietynlaisia kappaleita kaikkialla. Myös eksoplaneetat ovat kiistatta planeettoja, ja Aurinkokunnan käsittely omana erikoistapauksenaan ei siten ole perusteltua. Sen, mikä on planeetta yhtäällä, on oltava sellainen myös toisaalla. Jos esimerkiksi havaitsisimme plutonkaltaisen kappaleen kiertämässä jotakin toista tähteä, luokittelisimme sen silmääkään räpäyttämättä planeetaksi. Silloin oman Aurinkokuntamme Plutonkin pitäisi olla yhtä ehdottomasti planeettojen luokkaan kuuluva kappale. Näin ainakin ajattelin vuonna 2016. Nyt on aika viedä ajattelu loogiseen päätökseensä.

Planeetan käsitteen historia

Alkujaan kreikankielinen sana planētai tarkoitti vaeltajaa. Sana oli looginen valinta paljaalla silmällä taivasta tarkkailleille ihmisille, jotka erottivat planeetat taustataivaan tähdistä niiden liikkeen perusteella. Planeetat olivat ”vaeltavia tähtiä” ja ne liikkuivat taivaalla omia reittejään. Sana vakiintui merkitsemään viittä tunnettua vaeltajaa mutta kopernikaaninen mullistus ja kaukoputken myötä tehdyt lukuisat uudet löydöt pakottivat miettimään planeettojen luokkaa tarkemmin. Silloin luotiin tieteellinen pohja sille, mitä planeetalla tarkoitetaan, ja määritettiin pragmaattisesti geofysiikkaan perustuva planeettojen luokka. Se sisälsi niin antiikin ajan planeetat kuin monet suuret kuutkin, joita kutsuttiin sekundäärisiksi planeetoiksi. Ajattelussa oli keskeistä se, että kappaleiden statukseen planeettana vaikuttivat vain niiden itsensä ominaisuudet, ei se minkälaisella radalla ne kiertävät tai minkälaisia muita kappaleita niiden ratojen lähettyvillä esiintyy.

Kopernikaaninen mullistus tarkoitti siirtymää maakeskeisestä maailmankuvasta (Kuva 1.) aurinkokeskeiseen malliin, joka sopi havaintoihin paremmin. Siirtymä kuitenkin oli kuitenkin tapahtumassa vasta aikakauden tieteentekijöiden keskuudessa, eikä maakeskeisen mallin kannatus noussut tavallisten ihmisten parissa kovinkaan nopeasti vielä pariin vuosisataan. Silloinkin astrologia vaikutti tieteeseen perehtymättömän suuren yleisön ajatteluun voimakkaasti ja yleiskielessä planeetoiksi kutsutut antiikin klassiset planeetat olivat taivaan merkityksellisimpiä kappaleita. Tilanne muuttui vain vähän, kun Uranus ja Neptunus havaittiin 1700- ja 1800-luvuilla, eikä Pluton lisääminen tunnettujen planeettojen luetteloon vuonna 1930 muuttanut juuri mitään.

Koko tiedeyhteisö vaikuttaa menettäneen mielenkiintonsa planeettoihin 1900-luvun alkupuoliskon ajaksi. Ennen avaruusluotaimien aikaa niistä oli vaikeaa oppia juuri mitään uutta ja vaikka tähtitieteilijät puhuivat primäärisistä ja sekundäärisistä planeetoista vielä 1920-luvulla, uudet sukupolvet omaksuivat kansan parissa kulkeneen epätieteellisen käsityksen planeetoista. Se heijastuu edelleen vuoden 2006 planeetan määritelmään, jossa on samaan aikaan haluttu säilyttää klassinen käsitys planeetoista kiertämässä vain Aurinkoa ja korostaa joitakin Aurinkokunnan kappaleita toisten kustannuksella. Geofysiikkaan perustuva taksonomia olisi tieteellinen tapa luokitella kappaleita, mutta IAU ei halunnut astua suuren yleisön varpaille, vaan käveli mielummin tieteellisesti perustellun taksonomian yli.

---

Jos hyväksymme Pluton olevan planeetta, olemme pakotettuja hyväksymään koko joukon muitakin Aurinkokunnan pikkukappaleita planeetoiksi. Sellainen on esimerkiksi Ceres, joka on suurin Marsin ja Jupiterin välisen asteroidivyöhykkeen kappaleista. Ceresin lisäksi asteroidivyöhykkeellä ei ole muita hydrostaattisessa tasapainotilassa olevia kappaleita (Vesta on lähellä mutta on säilyttänyt epäsäännöllisen muotonsa), joten sisemmän Aurinkokunnan planeetat ovat Merkurius, Venus, Maa, Mars ja Ceres. Niistä Ceres on ehdottomasti pienin, ollen halkaisijaltaan vain 940 km mutta sekin on likimain hydrostaattisessa tasapainotilassa, mikä tarkoittaa sitä, että kappaleen geologiaa on muokannut mm. raskaimpien aineiden painuminen lähemmäs keskipistettä sekä erilaiset mineralisoitumiset. Vaikka Ceres on huomattavasti esimerkiksi Merkuriusta (halkaisija 4880 km) pienempi, se siis täyttää planeetalle asettamamme geofysikaaliset vaatimukset. Sen pinnalla esimerkiksi esiintyy geofysikaalista aktiivisuutta, kuten kryovulkanismia — jään muodostamia ”tulivuoria”.

Lisää pienempiä planeettoja löytyy Neptunuksen radan tuolta puolen. Pluton lisäksi kääpiöplaneetoiksi kutsumamme kappaleet on luokiteltava planeetoiksi, jos haluamme pitää taksonomiamme tieteellisesti perusteltuna. Hydrostaattisessa tasapainotilassa olevia kappaleita ja siten planeettoja ovat silloin ainakin Haumea, Makemake, Eris, Orcus, Quaoar, Gonggong ja Sedna, joskaan Sednan statusta ei ole saatu varmennettua, vaan pidetään vain todennäköisenä, koska sen tiheys on edelleen tuntematon. Tällöin meillä on kahdeksan klassisen planeetan lisäksi toiset yhdeksän kääpiöplaneetoiksi kutsuttua kappaletta, jotka on kaikki asetettava planeettojen luokkaan tieteellisessä taksonomiassa. Luettelo on kuitenkin edelleen epätäydellinen, koska esimerkiksi Kuun luonne sekundäärisenä planeettana oli selvää jo kopernikaanisen revoluution alkuaikoina. Aivan samoin Jupiterin suuret kuut muodostavat kokonaisen sekundääristen planeettojen järjestelmän.

Joudumme siis luokittelemaan myös Kuun yhdeksi Aurinkokunnan planeetoista. Se on sekundäärinen planeetta, joka on sidottu Maahan gravitaatiovoiman välityksellä. Maan ja Kuun muodostamaa paria on siten kutsuttava kaksoisplaneetaksi aivan samoin kuin Plutoa ja Charoniakin. Jupiterin kumppanit Io, Europa, Ganymedes ja Callisto muodostavat niin ikään sekundääristen planeettojen hierarkisen järjestelmän. Olisi suorastaan hassua jättää esimerkiksi Ganymedes planeettaluokituksen ulkopuolelle vain siksi, että se sattuu sijaitsemaan väärässä paikassa — kyseessä on kuitenkin neljänneksen Merkuriusta suurempi maailma. Saturnuksen ympärillä sekundäärisiä planeettoja on vieläkin enemmän, kokonaista seitsemän: Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan, ja Iapetus. Sekundääristen planeettojen luettelon täydentävät Uranuksen Miranda, Ariel, Umbriel, Titania ja Oberon, sekä Neptunuksen Triton. Aurinkokunnan planeettojen lukumääräksi muotoutuu tälloin kokonaiset 36 — ja sekin on vain alaraja, koska luultavasti Neptunuksen radan takana on vielä useita planeetoiksi luokiteltavia kappaleita löytämättä ja/tai luokittelematta.

---

Monet tähtitieteilijät esittävät tietenkin heikosti perustellut vastaväitteensä, joista yksi suosituimpia on viime vuosina ollut se, että planeettojen määrä ajautuu täyteen kaaokseen, jos emme voi olla edes varmoja kuinka monta planeettaa Aurinkokunnassa tarkalleen on. Se on kovin ironinen näkemys, koska tieteessä juuri mikään ei ole kiistatonta ja erilaisia luokituksia tehtaillaan eri asioille eri tarkoituksia silmällä pitäen jatkuvasti. Luokitusten on kuitenkin noudatettava parhaaseen tietoon perustuvaa ymmärrystä, eikä niiden tulisi piitata kansantarustoon rinnastettavissa olevista näkemyksistä siitä, mitkä kappaleet kelpaavat planeetoiksi ja mitkä eivät.

On tieteellisesti heikosti perusteltua kutsua Aurinkokuntaa kahdeksan planeetan järjestelmäksi. Se on lisäksi järjestelmämme väheksymistä, koska Aurinkokunnan typistäminen keskustähteen ja kahdeksaan kiertolaiseen aliarvioi sen valtaisaa diversiteettiä ja monipuolisuutta. On kaksoisplaneettoja ja kokonaisia sekundääristen planeettojen järjestelmiä. On jättiläisplaneettoja ja aivan pienen pieniä geologisten prosessien palloiksi muovaamia kappaleita järjestelmän laidoilla. On elävä planeetta, se ainoa tuntemamme, ja se on keskellä moninaista planeetojen kokoelmaa tarjoten meille kodin ja oman kosmisen nurkkauksemme. Se nurkkaus on eräässä keltaisen kääpiötähden järjestelmässä yhdessä vähintään 35 muun planeetan kanssa.

Planeetoiksi on luokiteltava kappaleet, jotka eivät ole onnistuneet käynnistämään fuusioreaktioita ytimissään ja jotka kuitenkin ovat riittävän suuria, jotta ovat saavuttaneet hydrostaattisen tasapainotilan. Silloin voin viedä Pluton suhteen heränneen ajattelun loogiseen päätökseensä. Aurinkokunnassa on ainakin 36 planeettaa, mikä tulisi kirjata jo aivan perustason oppikirjoihin asti.