Törmäyskraatteri Ion tulivuorten seassa?
Maaliskuun yhdeksäntenä päivänä vuonna 1979 Kalifornian Pasadenassa sijaitsevassa Jet Propulsion Laboratoryssa Voyager-luotainten navigointitiimissä työskennellyt Linda Morabito tutki Voyager 1:n edellispäivänä ottamaa kuvaa. Jupiterin lähin ohitus oli tapahtunut jo 5.3., mutta kuvia otettiin edelleen niin tieteellistä tutkimusta kuin navigointiakin varten. Kuvassa oli Jupiterin suurista Galilein kuista sisimmäinen eli Io.
Kuva oli kumma. Näytti nimittäin siltä, että Ion takaa olisi kurkistanut jokin toinen kookas kuu. Kolmesta muusta Galilein kuusta mikään ei kuitenkaan ollut samassa suunnassa, eikä kyseessä voinut olla myöskään mikään aiemmin tuntematon kuu. Sen sijaan Morabito oli löytänyt ensimmäisen todisteen maapallon ulkopuolisesta käynnissä olevasta vulkaanisesta toiminnasta.
Se, mikä oli ensin näyttänyt suurelta kuulta, oli siis todellisuudessa tuliperäisen aineksen pilvi. Se kohosi noin 260 km Ion pinnan yläpuolelle. Tulivuori sijaitsi Ion reunan takana, ja vain purkauspilven yläosa oli näkyvissä.
Samassa kuvassa yön ja päivän rajalla eli terminaattorilla oli selvästi nähtävissä toinenkin tulivuorenpurkaus. Kuvassa vulkaanisen pilven yläosat kylpivät auringonvalossa, joten ne erottuivat kirkkaina, vaikka itse tulivuori oli vielä varjossa.
Vajaa viikko ennen Voyager 1:n ohilentoa oli Science-lehdessä julkaistussa artikkelissa ehdotettu, että Iolla olisi sula ydin. Sen seurauksena kuvista saattaisi paljastua vulkaanisia maisemia, jollaisia muualta aurinkokunnasta ei oltu tavattu. Kukaan ei kuitenkaan osannut ennustaa, kuinka hurjaa Ion tulivuoritoiminta oikein olisikaan.
Nykyisellään tiedetään, että Iossa on 400–500 tulivuorta. Niistä viime vuonna julkaistujen tutkimusten mukaan joko 242 tai 266 on ollut toiminnassa suunnilleen maaliskuun 2017 ja heinäkuun 2022 välisenä aikana. Moinen tahti tekee Iosta aurinkokuntamme vulkaanisesti aktiivisimman kappaleen. Tämän kiehtovan ilotulituksen vuoksi Ioa ovat Voyagerien ja 1990–2000-luvuilla Jupiteria kiertäneen Galileo-luotaimen lisäksi ohilennoillaan tutkineet Saturnukseen matkannut Cassini ja Plutoa tutkimaan lähetetty New Horizons.
Toisin kuin maapallon vulkanismin tapauksessa, Ion tulivuoritoimintaa ei pidä yllä sen paremmin radioaktiivinen lämpö, kokoonpuristumisesta peräisin oleva lämpö, kuin syntyajoilta vielä jäljellä oleva lämpökään. Ion sisäinen energia ei oikeastaan ole sisäistä laisinkaan, vaan peräisin Jupiterista ja osin myös naapurikuista. Ion kiertoaika on nimittäin resonanssissa Europan ja Ganymedeen kanssa. Tämän vuoksi Ion kiertorata on hieman elliptinen. Näin ollen massiivinen ja lähellä sijaitseva Jupiter pääsee venyttämään ja vanuttamaan vähän omaa Kuutamme suurempaa Ioa ihan eri suuruusluokan vuorovesivoimilla kuin mihin me olemme tottuneet. Vuorovesivoimat pitävät Ion sisustan sulana, mikä puolestaan mahdollistaa jatkuvan tulivuoritoiminnan.
Alati purkautuvat tulivuoret aiheuttavat sen, että Ion pinta uudistuu koko ajan. Ion kamara onkin nuorempaa kuin missään muualla aurinkokunnassamme. Nuoruus tarkoittaa myös sitä, että törmäyskraatterit, joita Ion pinnalle syntyy, katoavat hyvin nopeasti. Jupiter vetää runsaasti pienkappaleita puoleensa, mistä myös kuut saavat osansa. Tästä todistavat Ganymedeen ja etenkin Kalliston voimakkaasti kraatteroituneet pinnat.
Ion pinnalle on siis täytynyt aikojen saatossa muodostua hyvinkin paljon törmäyskraattereita. Ne vain ovat hävinneet vulkaanisen myllerryksen seurauksena. Törmäyskraattereista kerrottaessa onkin aina muistutettu, että niitä esiintyy jokaisella aurinkokuntamme kiinteältä kappaleella, jota on edes kohtalaisen hyvällä tarkkuudella päästy kuvaamaan, paitsi Iossa: sen pinnalta ei ole havaittu yhtään ainutta törmäyskraatteria.
Viime joulukuun puolivälissä pinttynyt käsitys Iosta aurinkokuntamme ainoana törmäyskraatterittomana kappaleena joutui kuitenkin kriittisen tarkastelun kohteeksi. Yhdysvaltain geofysikaalisen unionin (AGU) syyskokouksessa planeettojen vulkanismia pitkään ja ansiokkaasti tutkineet David Williams ja Rosaly Lopes esittelivät yhdessä ruotsalaisen Jesper Sandbergin kanssa ensimmäisen mahdollisen törmäyskraatterin Iossa. Törmäyskraatteriehdokas sijaitsee Telegonus Mensaen alueella Ion eteläisellä pallonpuoliskolla (kohdassa 51,7˚S, 117,1˚W).
Sandbergin löytämä mahdollinen törmäyskraatteri on läpimitaltaan vain noin sata metriä. Niinpä se on tarkimmassakin Galileo-luotaimen kuvassa harmillisen pieni. Yksityiskohtaisesti sitä ei voi tutkia. Se kuitenkin näyttäisi olevan tyypillinen pyöreäreunainen ja -pohjainen maljakraatteri.
Galilei-luotain otti kuvan, josta Sandberg törmäyskraatteriehdokkaan löysi, jo 16.10.2001. Kaikkien näiden vuosien aikana lukemattomat tutkijat ovat katselleet ja tutkineet kyseistä kuvaa. Kukaan ei kuitenkaan ollut pannut merkille, että siinä on kaikesta päätellen törmäyskraatteri.
Kraatterikandidaatista luettuani nappasin kirjahyllystäni Paul Schenkin mainion kartaston Atlas of the Galilean Satellites sillä ajatuksella, että tutustuisin hieman Telegonus Mensaen alueeseen. Oletin tietysti, ettei pikkuruinen törmäyskraatteriehdokas kirjan painoasussa erotu. Mutta niinpä vain se näkyy kuvassa jopa silmiinpistävänä, joskin pienenä tummana täplänä vaalean tasangon keskellä. Suurennuslasilla tarkastellen sen törmäyskraatterimainen muotokin on ilman kummoisempaa mielikuvituksen käyttöä aistittavissa.
Kun kerran Sandbergin kraatteri näkyy vuonna 2010 painetussa ja luultavasti liki jokaisen Ioa ammatikseen tutkivan ihmisen kirjahyllystä löytyvässä kartastossakin, ei sen mahdolliseksi törmäyskraatteriksi tunnistamisen olisi todellakaan pitänyt kestää yli kahtakymmentä vuotta. Mutta niinpähän vain kesti.
Io-tutkimuksen ammattilaisilla onkin Sandbergin löydön myötä ainakin lievän itsetutkiskelun ja peiliinkatsomisen paikka. AGUn Eos-uutislehden artikkelissa haastateltu Ioa jo opiskelijana tutkinut professori Jani Radebaugh myönsikin reilusti katselleensa monet kerrat samaa kuvaa, josta Sandberg törmäyskraatterikandidaatin löysi. Törmäyskraatterin mahdollisuus ei kuitenkaan hänellä käynyt mielessäkään. Siksi hän ei sitä myöskään kuvasta löytänyt, vaikka pienen tumman täplän epäilemättä väkisin näkikin.
Tällaista tapahtuu luonnontieteissä jatkuvasti. Kun aivot ovat lukkiutuneet tiettyyn ajatusmalliin, on hyvin vaikea nähdä mitään muuta kuin sitä mitä olettaa näkevänsä. Onneksi Jesper Sandbergin mieli oli riittävän avoin harkitsemaan törmäyssynnyn mahdollisuutta. Hän nimittäin ei ole ammattimainen planeettageologi, vaan luotainkuvista ja tulivuorista kiinnostunut harrastaja. Sandbergin löytö todistaa, että kansalaistieteellä on ehdottomasti yhä paikkansa myös planeettageologian tutkimuksessa.
Jupiter kiertolaisineen onkin nykyisin planeetoista kiinnostuneiden osaavien harrastajien antoisinta temmellyskenttää. Tämä on seurausta siitä, että Jupiteria toivottavasti vielä vajaat pari vuotta kiertävään Juno-luotaimeen lähinnä PR-kameraksi laitetun JunoCamin kuvat tulevat heti tuoreeltaan kaikkien vapaasti saataville. Harrastajien käsittelemät kuvat ovat usein antoisampia kuin esimerkiksi NASAn viralliset JunoCam-julkaisut.
Ion törmäyskraatterikandidaatti on niin pieni ja Galileon kuvan erotuskyky sen verran heikko, että täysin varmana Sandbergin, Williamsin ja Lopesin törmäyskraatteritulkintaa ei missään nimessä voi pitää. Monet vulkaaniset kraatterit tai purkausaukot ovat hyvinkin pyöreitä. Niillä voi lisäksi olla kohonneet reunat ja joskus myös ympäristöään syvemmällä sijaitseva pohja, kuten törmäyskraattereilla ja uudella Ion ehdokkaalla näyttäisi olevan.
Vaikka Sandbergin kraatteri omiinkin silmiini näyttää ehdottomasti enemmän törmäyssyntyiseltä kuin vulkaaniselta, pieni epävarmuus siitä siis väkisinkin jää. Kannattaa vertailun vuoksi vaikka katsella keskikokoisella kaukoputkella Kuun Alphonsus-kraatterin pohjaa ja koettaa päätellä, mitkä sitä kirjovista tummakehäisistä kraattereista ovat mahdollisesti törmäyssyntyisiä, mitkä tuliperäisiä. Ei ole helppoa hommaa se.
Sandbergin löytö julkaistiin vain hyvin tiiviinä AGUn kokousabstraktina, eikä sitä näin ollen ole vertaisarvioitu. Vaikka löytö on kieltämättä jännä, on se kuitenkin Ion vulkaanisessa kokonaiskuvassa marginaalinen pikkuseikka. On vaikea kuvitella aiheesta saatavan puristetuksi edes lyhyttä vertaisarvioitua tutkimusartikkelia. Ja niin kauniita ja laajempien alueiden tutkimuksessa tärkeitä kuin JunoCamin kuvat ovatkin, niiden erotuskyky ei millään riitä tämän kokoluokan yksityiskohtien havaitsemiseen. Uusia kuvia tai muuta lisätietoa törmäyskraatterikandidaatista lienee siis turha lähiaikoina odottaa.
Nyt kun ensimmäinen todennäköinen Ion törmäyskraatteri on vanhoista Galileo-kuvista hoksattu, katsellaan niitä kuitenkin jatkossa todennäköisesti hieman uusin silmin. Mahdotonta ei ole, että Galileon tarkimmista kuvista löydettäisiin vielä muitakin pieniä törmäyskraatteriehdokkaita.
Varsinainen Ion törmäyskraatteritutkimus ei kuitenkaan siis päässe käyntiin ennen Iolle pyhitettyä luotainta. Suunnitelmia sellaiseksi vuosien varrella on ollutkin, kuten Io Volcano Observer ja Io Observer. Rahoitusta noille hankkeille vain ei ole herunut.
Ion aktiivisuudesta saataneen taas uusi muistutus ensi viikonloppuna, kun Juno tekee seuraavan Ion lähiohituksensa lauantaina 3.2.2024. Vaikkei lauantain kuvista törmäyskraattereita löydetä, on erittäin mielenkiintoista nähdä, paljastavatko ne vain reilun kuukauden kuluessa pinnalla tapahtuneita tuliperäisiä muutoksia. Toivottavasti kaikki niitäkin kuvia tutkivat pitävät paitsi silmänsä, myös mielensä avoimina.