Ion muuttuvat maisemat
Jos saisi valita, mitä aurinkokuntamme kohdetta pääsisi ihastelemaan lähietäisyydeltä mutta turvallisesti, olisi Jupiterin kuu Io omalla listallani hyvin korkealla. Jatkuvat tulivuorenpurkaukset mustalle taivaalle kohoavine jättimäisine purkauspilvineen tarjoaisivat ainutlaatuisen spektaakkelin. Toki Iossa on merkkejä muistakin geologisista prosesseista – hieman yllättäen siellä syntyy mahdollisesti myös dyynejä – mutta alati purkautuvista tulivuoristaan Io tunnetaan. Kuvia ja animaatioita Ion tulivuorista, samoin kuin hieman enemmän taustaa niiden löytöhistoriasta voi vilkaista vaikka viime vuoden tammikuun blogijutustani.
Io on siinä mielessä helposti hahmotettava taivaankappale, että se on hieman omaa Kuutamme suurempi ja se kiertää Jupiteria vain pikkuisen kauempana kuin Kuu Maata. Geologiselta aktiivisuudeltaan Kuu, Maa ja Io eroavat kuitenkin toisistaan merkittävästi. Kuun vulkaaninen toiminta hiipui pääosin jo muutama miljardi vuotta sitten. Maan tulivuoria pyörittää planeettamme sisäisen energian ylläpitämä laattatektoniikka. Ion tuliperäinen aktiivisuus sen sijaan johtuu massiivisen Jupiterin aiheuttamista valtavista vuorovesivoimista. Oleellinen tekijä tässä on Ion kiertoajan resonanssi kahden ulomman suuren kuun eli Europan ja Ganymedeen kiertoaikojen kanssa. Tämän vuoksi Ion rata on melkoisen soikea. Ion sisäinen energia on siis oikestaan peräisin sen ulkopuolelta.
Pian jo yhdeksän vuotta Jupiteria kiertänyt NASAn Juno-luotain on keskittynyt Jupiterin kaasukehän ja magneettikentän tutkimukseen. Näistä kiinnostuneet ihmiset ovat planeettatutkijoiden joukossa oma omituinen fyysikkotaustainen alalajinsa, joiden hommista keskimääräiset planeettageologit eivät valitettavasti yleensä ymmärrä hölkäsen pöläystä.
Tätä taustaa vasten ei olekaan niin omituista, ettei Junossa alkujaan pitänyt olla tavallista kameraa mukana lainkaan. Onneksi mukaan kuitenkin saatiin hieman jälkikäteen ympättyä JunoCam. Kovan luokan tiedetykki JunoCam ei lähinnä luotaimen tiedonsiirto- ja massarajoitusten vuoksi kuitenkaan ole. Se suunniteltiin alunperinkin lähinnä kansalaistiedettä ja tutkimuksen popularisointia varten. Siinä se on onnistunut loistavasti.
JunoCamia voidaan silti tietysti hyödyntää myös tieteen tekemiseen. Geologit tulivat JunoCamin käyttäjiksi varsinaisesti siinä vaiheessa, kun päätehtävänsä suorittaneelle Junolle myönnettiin jatkoaikaa ja sai luvan tehdä Jupiterin kuiden ohilentoja. Vuosina 2021–2024 Juno pyyhälsikin kertaalleen Europan ja Ganymedeen läheltä ohi, ja kahdesti aivan Ion vieritse, parhaimmillaan vain 1500 km:n päästä. Enempää noin läheisiä ohilentoja ei liene luvassa, sillä jollei ihmeitä tapahdu, päättyy Junon taival luultavimmin syyskuussa 2025 hallittuun tuliseen syöksyyn Jupiterin kaasukehään. Kauempaa tapahtuvista Ion ohituksista seuraava koittaa kuitenkin jo ensi tiistaina 6.5.2025. Tuolloin Juno lentää 89 000 km:n päästä Iosta.
JunoCam ei suinkaan ole ainoa Junon mittalaitteista, joita voidaan käyttää geologisten kysymysten selvittelyyn. Italialaisvalmisteinen Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) on infrapunasäteilyn lyhytaaltoista päätä kuvaava spektrometri. Nimensä mukaisesti sen päätarkoitus on Jupiterin revontulten tutkimus. Toisin kuin JunoCam, JIRAM tuottaa erittäin käyttökelpoista tutkimusaineistoa kuista myös muulloin kuin harvinaisten lähiohitusten aikaan. JIRAM-data ei vain ole niin kaunista katseltavaa kuin JunoCamin psykedeeliset kuvat, joten uutisotsikoissa se ei yleensä samalla tavalla näy.
Antoisin tilanne geologien kannalta on, kun tarjolla on aineistoa niin JIRAMista kuin JunoCamistakin, ja uusia tuloksia päästään vertailemaan aiempaan tietoon. Ion tapauksessa tämä tarkoittaa etenkin Galileo-luotaimen 1990-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa ottamia kuvia.
Yksi oivallinen piirre Junossa on sen rata, joka kiertää Jupiterin napojen kautta. Koska suuret kuut kiertävät pystyasennossa suunnilleen Jupiterin päiväntasaajan ja samalla myös likimain Maan radan tasossa, suo Junon polaarirata ainutlaatuisen mahdollisuuden tarkastella myös kuiden napa-alueita. Aiemmat ohilennot, kiertolaiset ja maanpäälliset kaukoputket ovat kuvanneet Ioa aika lailla samasta tasosta, joten JIRAMin ja JunoCamin havainnot tuovat konkreettisestikin aivan uuden näkökulman Ion tuliperäisen toiminnan tutkimukseen. 2030-luvulla Jupiter-järjestelmää tutkivat JUICE ja Europa Clipper ovat nekin perinteisemmillä alhaisen kaltevuuden radoilla, joten Junon tarjoamista näkymistä kannattaa nauttia niin kauan kuin voi. Näillä näkymin uutta dataa Jupiterin tai sen kuiden napa-alueilta ei tämän vuoden jälkeen ole tulossa.
Vielä uutta dataa ja tutkimuksia kuitenkin virtaa. Esimerkiksi Jason Perryn ja Ion vulkanismista oppikirjankin kirjoittaneen Ashley Daviesin johdolla tehty, avoimessa The Planetary Science Journal -verkkolehdessä huhtikuussa ilmestynyt artikkeli Hot Spot Detections and Volcanic Changes on Io during the Juno Epoch: Orbits PJ5 to PJ55 on kiinnostava katsaus Ion vulkanismiin ja eri pinnanmuodoissa vuosikymmenten varrella tapahtuneisiin muutoksiin. Se täydentää mainiosti likimain saman porukan viime vuonna julkaisemia artikkeleita, joiden perusteella Ion tulivuoret eivät ole suinkaan ole kaikkialla samanlaisia, vaan eri pallonpuoliskojen tulivuorten lämmöntuotannossa on eroja, joita mikään nykyinen malli ei kunnolla selitä.
Maaliskuun 2017 ja lokakuun 2023 välisenä aikana Perryn ja Daviesin ryhmän mukaan JIRAMin aineistossa erottuu peräti 325 aktiivista tulivuorta tai tulivuoren osaa. Tässä tapauksessa ”aktiivinen” tarkoittaa havaintoa pinnalle purkautuvasta tai hieman aiemmin purkautuneesta kuumasta laavasta. Monet näistä ovat myös pitkäkestoisia purkauksia, jotka on havaittu toistakymmentä kertaa. Vain 40 tulivuorta nähtiin aineistossa ainoastaan yhden kerran.
Tämä on hurja määrä vulkaanista toimintaa miten tahansa mitaten, mutta vallankin jos ottaa huomioon, että Io on vain hieman Kuuta kookkaampi taivaankappale. Vertailun vuoksi: suurella ja tuliperäisestä aktiivisuudestaan tunnetulla maapallolla on tyypillisesti käynnissä 40–50 tulivuorenpurkausta. Iolla niitä puolestaan on kenties pari–kolmesataa, mahdollisesti enemmänkin. Io on todellinen vulkanologin paratiisi.
Jatkuva ja laaja-alainen tulivuoritoiminta uudistaa Ion pintaa koko ajan. Juuri siksi Iosta ei ole toistaiseksi löydetty kuin yksi mahdollinen törmäyskraatteri. Havainnollisimmin maiseman muutokset näkyvät Galileo-luotaimen ja JunoCamin kuvia vertailemalla. Muutokset voivat olla todella rajuja: eräitä seutuja meinaa olla äkkiseltään vaikea tunnistaa samoiksi, kun vanhat toista sataa kilometriä pitkät laavavirrat ovat täysin peittyneet nuorempien vulkaanisten kerrostumien alle.
Aina maisemassa näkyviä muutoksia ei kuitenkaan vuosikymmenienkään aikana tapahdu, vaikka lämpösäteily osoittaakin vulkaanisen toiminnan olevan käynnissä. Mainio esimerkki tästä on noin 95 km:n läpimittainen Amaterasu Patera (38,21°N; 306,55°W): Voyager 1:n, Galileon ja Junon kuvat kattavat 45 vuoden ajanjakson, eikä sen ulkomuodossa ole tapahtunut mainittavia muutoksia. Maasta tehdyt infrapunahavainnot viimeisen kahden vuosikymmenen ajalta kuitenkin osoittavat tulivuoren olleen hyvin aktiivinen ainakin lämmöntuotannon näkökulmasta.
Tällä viikolla Wienissä meneillään olevassa Euroopan geotieteiden unionin EGU:n yleiskokouksessa julkaistiin myös alustavia tuloksia Ion vulkanismista. Yksi Junon mittalaitteista on mikroaaltoradiometri, joka antaa tietoa lämpötilaolosuhteista myös Ion pinnan alapuolelta. Shannon Brownin vetämän ryhmän mukaan yhdistämällä radiometrin ja JIRAMin data voidaan päätellä, että Ion jähmettyneen pinnan alla on runsaasti sulia magmasäiliötä tai laavavirtoja. Ne voivat kattaa noin 5–10 % Ion pinnasta.
EGUn kokouksessa esiteltiin hieman tarkemmin myös jo tammikuussa mainostettuja alustavia tuloksia viime joulukuun lopulla tehdyn Ion ohilennon annista. JIRAMin aineiston perusteella Ion etelänavan tuntumassa on meneillään Ion hurjin havaittu tulivuorenpurkaus. Kuumana erottuvan alueen läpimitta on suunnilleen 100 000 neliökilometriä, siis pyöreästi kolmannes Suomesta. Sikäli kun NASAn tammikuiseen lehdistötiedotteeseen on alkuunkaan uskomista (suhtautumisestani lehdistötiedotteisiin voi lukea täältä), puhkuu tuo löydetty tulivuori kuusi kertaan enemmän energiaa kuin kaikki maapallon voimalaitokset yhteensä. NASAn parin päivän takaisessa lehdistötiedotteessa sen kerrotaan Brownin mukaan sylkeneen laavaa ja tuhkaa ainakin vielä maaliskuun alussa. Ensi viikon ohilennon tuloksia odotetaan tässäkin mielessä erittäin suurella mielenkiinnolla.
Junon aika alkaa kuitenkin siis käydä vähiin. Sinänsä luotain on vielä hyvässä kunnossa, eikä uutisia satunnaista vikasietotilaan joutumista suuremmista teknisistä ongelmista ole omiin silmiini osunut. Tässä mielessä Junon tutkimusmatkaa voitaisiin hyvin vielä pidentääkin. Yhdysvaltain nykyisen hallinnon tiedevastaisessa ilmapiirissä rahoituksen saaminen Junon jatkolle tuntuu vain mahdottomalta ajatukselta. Lisäksi NASA luultavasti tahtoo pelata varman päälle, eikä ota riskiä Junon ohjauskyvyn menettämisestä ja siitä seuraavasta mahdollisuudesta, että se joskus tulevaisuudessa rysähtäisi Europan pinnalle. Steriloinnista ja Jupiterin vahvasta säteily-ympäristöstä huolimatta Junon mukana nimittäin todennäköisesti kulkee edelleen Maasta peräisin olevia pöpöjä, eikä niitä haluta Europaan saastuttamaan mahdollista sikäläistä elämää.
Vaikka Junon loppu vaikuttaa väistämättömältä ja osin hyvin perustellultakin, kyllä se näin geologin näkökulmasta silti kieltämättä kismittää. Juno on tehnyt kiinnostavimmat havaintonsa viimeisen vajaan neljän vuoden aikana, Ion osalta kenties jopa vasta viime talvena. Kun Junon näkymä Jupiterin ja sen kuiden (taivaanmekaniikasta johtuen lähinnä Ion) napa-alueille menetetään, ei korvaajaa välttämättä saada useampaan vuosikymmeneen. Ja jotta JUICEsta ja Europa Clipperistä saataisiin ensi vuosikymmenellä kaikki mahdollinen hyöty irti ja tutkimus osattaisiin heti ohjata kiinnostavimpiin kohteisiin, tulisi Junolla tehdä mahdollisimman paljon etukäteishavaintoja. Jo olemassa olevien luotainohjelmien jatkaminen on myös naurettavan halpaa kokonaan uusiin lentoihin verrattuna.
Iloitaan kuitenkin Junosta niin kauan kuin se tuloksiaan tuottaa. Jo ensi viikolla voi esimerkiksi selvitä, jatkuuko aurinkokuntamme aktiivisimman kappaleen suurin tulivuorenpurkaus yhä, ja kuinka se on maisemaa muuttanut.