Euroopan avaruusjärjestö käynnistää 13. huhtikuuta 2023 Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) -operaation.
JUICE ei ole ensimmäinen tutkimusmatkaajoneuvo, joka lähestyy kaasujättiläistä: kahdeksan planeettojenvälistä asemaa on lähestynyt Jupiteria aiemmin, ja NASAn Juno-luotain tutkii planeettaa juuri nyt. Jotkut heistä käyttivät kaasujättiläistä vain välipysähdyksenä käyttääkseen sen painovoimaa saadakseen kiihtyvyyden ja siirtyäkseen tietylle kiertoradalle saavuttaakseen aurinkokunnan kaukaiset reunat ja sen jälkeen. Toiset tutkivat määrätietoisesti itse planeettaa ja sen monia satelliitteja.
Kaukaan lentävät ohikiitävät vaeltajat ja heidän löytönsä
Kaksi NASAn suunnittelemaa kaksoisavaruusalustaPioneer 10:stä ja Pioneer 11:stä tuli ensimmäiset keinotekoiset ajoneuvot, jotka ylittivät asteroidivyöhykkeen ja lähestyivät aurinkokunnan suurinta planeettaa. Vaikka tehtävät alkoivat noin vuoden välein ja seurasivat erilaisia kulkureittejä, ne saavuttivat yhdessä useita historiallisia saavutuksia.
Pioneer 10 lanseerattiin 2. maaliskuuta 1972kunnianhimoinen tehtävä tutkia asteroidivyöhykettä, Jupiterin ilmakehää ja ulompaa aurinkokuntaa. Noin puolitoista vuotta laukaisun jälkeen se saavutti Jupiterin. Lähimmällä lähestymisellään 4. joulukuuta 1973 se lensi 132 000 km:n etäisyydelle Jupiterin pilvistä.
"Pioneer-10" otti ensimmäiset yksityiskohtaiset kuvatlähikuva kaasujättiläisestä ja teki havaintoja sen säteilyvyöstä, magneettikentästä ja paljon muuta. Päätehtävänsä suoritettuaan luotain suuntasi kohti Aldebarania, jonka odotetaan saavuttavan noin 2 miljoonan vuoden kuluttua.
Otettiin käyttöön noin vuosi sen jälkeenedeltäjänsä Pioneer 11 lensi asteroidivyöhykkeen läpi vuonna 1974. Hän tarvitsi Jupiterin painovoiman apua päästäkseen Saturnukseen: 2. joulukuuta planeettojen välinen asema kulki noin 42,8 tuhannen kilometrin etäisyydellä planeetan pilvien reunasta. Tämän tehtävän osan tuloksena hän otti kuvia Jupiterin napa-alueista ja sen kuista.
Taiteellinen kuva Pioneer-10- ja Pioneer-11-luotaimista. Kuva: NASA Ames
Pioneer 10 -avaruusaluksella otettuja kuvia Jupiterista ja kahdesta suurimmasta kuusta Europa (vasemmalla) ja Ganymede (oikealla). Kuva: NASA
Seuraavat "turistit", jotka vierailivat kaasullajättiläisestä tuli kaksi luotainta - "kaksoset" "Voyagers". Voyager 2 laukaistiin 20. elokuuta 1977, jota seurasi Voyager 1 kaksi viikkoa myöhemmin. Jälkimmäinen ohitti "kaksosensa", lensi Jupiterin ohi maaliskuussa 1979 ja otti yli 18 tuhatta kuvaa kaasujättiläisestä ja sen satelliiteista. Toinen luotain, joka saavutti Jupiterin neljä kuukautta myöhemmin, antoi tutkijoille mahdollisuuden verrata planeetan pinnan muuttumista.
Tutkimus osoitti kuinka se liikkuu ja kehittyyplaneetan ilmapiiri. Muun muassa Voyagers osoitti ensimmäistä kertaa, että Great Red Spot oli vastapäivään pyörivä myrsky, joka oli vuorovaikutuksessa muiden, pienempien myrskyjen kanssa. Lisäksi satelliitit löysivät planeettaa ympäröivän haalean pölyrenkaan ja useita aiemmin tuntemattomia kuita, löysivät aktiivisia tulivuoria Iosta ja osoittivat ensimmäistä kertaa lineaarisia virheitä Europan pinnalla – ensimmäinen merkki piilosta valtamerestä.
Matkakuvia Jupiterista ja suuresta punaisesta pisteestä. Kuvat: NASA
Vuonna 1992 avaruusalus lensi Jupiterin ohi.laite "Ulysses". Tämän satelliitin päätehtävä oli tutkia aurinkoa. Mutta ylittääkseen ekliptiikan tason (taso, jolla planeetat liikkuvat) ja tarkastellakseen tähden napa-alueita, luotain käytti myös suurimman planeetan painovoimaa. Planeetan ohilennolla satelliittilaitteet onnistuivat mittaamaan ja tarkentamaan Jupiterin magnetosfäärin muotoa ja kokoa.
Cassini-Huygens-luotain on NASAn yhteinen projekti.Euroopan ja Italian avaruusvirastot - tunnetaan parhaiten Saturnuksen tutkimustyöstään: yli 10 vuoden ajan hän kiersi planeetan kiertoradalla. Mutta matkalla tutkimuspaikalle tämä laite onnistui myös tutkimaan Jupiteria. Planeettojen välisen aseman korkearesoluutioiset kamerat ottivat 26 000 kuvaa Jupiterin ilmakehästä useiden kuukausien ohilennolla. Nämä valokuvat ovat auttaneet tutkijoita miettimään uudelleen ymmärrystään planeetan ympärillä olevista punaisista ja valkoisista kaasukaistaleista.
Cassini-luotaimen ottama kuva Jupiterista. Valokuva: NASA/JPL/Space Science Institute
Jupiterin ohi lensi viimeinen luotain"Uusia näköaloja". Vierailu kaasujättiläisessä vuonna 2007 oli tärkeä osa avaruusaluksen tehtävää, sillä planeetan painovoiman olisi pitänyt ohjata sitä kohti Plutoa. Viiden kuukauden ohilennolla New Horizons tarkensi kiertoratalaskelmia Jupiterin sisäkuille ja otti ensimmäiset lähikuvat Little Red Spotista ensimmäistä kertaa.
Galileo on ensimmäinen, joka kiertää Jupiteria
Neljä avaruusalusta ("Pioneerit" jaMatkailijat olivat vierailleet Jupiterissa aiemmin, mutta Galileo oli ensimmäinen luotain, joka asettui tarkoituksellisesti kaasujättiläisen kiertoradalle. Se laukaistiin 18. lokakuuta 1989 ja saavutti suurimman planeetan joulukuussa 1995.
Radalla ollessaan Galileo pudotti ilmakehänluotain, joka otti ensimmäisenä näytteen kaasuplaneetan ilmakehästä. Hän mittasi lämpötilaa, painetta, kemiallista koostumusta, pilvien ominaisuuksia, tutki auringonvaloa, salamaa ja planeetan sisäistä energiaa. 58 minuutin toimintansa aikana luotain tunkeutui 200 kilometriä Jupiterin myrskyisään ilmakehään ennen kuin se murskautui, sulasi tai höyrystyi voimakkaan paineen ja lämpötilan vuoksi.
Taiteellinen kuva Galileosta, joka lensi Ion tulivuoren pinnan ohi. Kuva: NASA
Sattumalta se oli Galileo ensimmäistä kertaahavaitsi komeetan törmäyksen planeettaan, kun Shoemaker-Levy 9 törmäsi Jupiteriin. Lisäksi 14 vuoden työskentelyn aikana planeetan kiertoradalla avaruusalus löysi voimakkaan säteilyvyöhykkeen Jupiterin pilvenhuippujen yläpuolelta, heliumia suunnilleen samassa pitoisuudessa kuin Auringossa, suolaisen valtameren läsnäolon Europan pinnan alta, ja keräsi myös tietoja Ganymeden rautasydämestä ja magneettikentästä.
21. syyskuuta 2003, jolloin Galileo melkeinpolttoaine loppui, NASA lähetti avaruusaluksen tarkoituksella itsemurhaan. Luotain paloi Jupiterin ilmakehässä suojellakseen Eurooppaa, jonka valtamerissä tutkijat uskovat, että elämää voi piiloutua.
Galileon valokuvaamat Jupiterin neljä suurinta kuuta (vasemmalta oikealle planeetan etäisyyden kasvun järjestyksessä): Io, Europa, Ganymede, Callisto. Kuva: NASA/JPL/DLR
Juno tutkii ilmakehän syvyyksiä
Juno-tehtävä on vasta toinen avaruuslaite, joka on tarkoitettu aurinkokunnan suurimman planeetan tutkimiseen. NASA laukaisi sen 5. elokuuta 2011, se saapui Jupiteriin heinäkuussa 2016 ja on edelleen toiminnassa.
Junon päätavoite on oppia lisääJupiterin alkuperä ja kuinka planeetta muuttuu ajan myötä. Jupiterilla ollessaan automaattiasema katsoi kaasujättiläisen ilmakehän syvyyksiin. Rajumyrskyt planeetalla vaikuttavat kaoottisemmilta ja pysäyttämättömiltä kuin aiemmin luultiin: esimerkiksi avaruusalus havaitsi Jupiterin pohjoisnavalla syklonien ja antisyklonien joukon, joista osa on suurempi kuin Maa.
Tietoihin perustuva yhdistetty kuva,Junon keräämä infrapunavalokuva, joka näyttää keskussyklonin planeetan pohjoisnavalla ja kahdeksan ympäröivää syklonia. Kuva: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Vaikka Juno ei voi tarkkailla Jupiterin ydintäsuoraan, avaruusalus tarjosi tutkijoille todisteita siitä, että planeetan ydin on suurempi ja "sumeampi" kuin aiemmin luultiin. Tutkijat uskovat, että kaasujättiläisellä on "sumea" ydin eikä pieni, kiinteä keskus.
Juno havaitsi myös useita salamatyyppejäJupiterilla, mikä antaa tutkijoille uusia näkemyksiä planeetan ilmakehästä. Kerätyistä tiedoista tehdyt johtopäätökset viittaavat siihen, että Jupiterin sää on joissakin tapauksissa radikaalisti erilainen kuin Maan sää. Esimerkiksi planeetallamme suurin osa salamoista tulee vesipilvistä. Mutta Juno on havainnut, että ainakin yksi salamatyyppi muodostuu korkealle Jupiterin ilmakehään, jossa lämpötilat ovat liian kylmiä vedelle. Ehkä ne syntyvät jääkiteiden ja ammoniakin törmäyksestä.
Jupiterin ekvatoriaalisen alueen osa (napat eivät ole näkyvissä, ne ovat vasemmalla ja oikealla), jonka on hankkinut Juno. Kuva: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Junon alkuperäinen tehtävä päättyi vuonna 2021, mutta NASA on jatkanut sitä vuoteen 2025. Tänä aikana avaruusalus tarkastelee lähemmin Ganymedea, Europaa ja Ioa.
JUICE on ensimmäinen luotain, joka kiertää satelliittia
Lukuisista tutkimuksista huolimatta monetKysymykset Jupiterista ja sen kuista ovat edelleen vaille vastausta, erityisesti ne, jotka liittyvät elämän mahdollisuuteen jään alla piilossa olevissa valtamerissä. Ehkä JUICE voi vastata joihinkin niistä.
Luotain matka Jupiteriin kestää 7,5 vuotta jasisältää kolme paluuta Maahan: alus käyttää planeettamme painovoimaa ja yhtä ohilentoa Venuksesta säätääkseen lentorataa ja siirtyäkseen kaasujättiläisen kiertoradalle joulukuussa 2031.
Suunnitelman mukaan hän viettää kolme vuotta planeetan kiertoradalla,lentää läheltä kolmea pääsatelliittiaan: Europa, Ganymede ja Callisto. Sen jälkeen se lähtee kiertoradalle Ganymeden suurimman satelliitin ympäri, ja siitä tulee ensimmäinen keinotekoinen laite, joka kiertää muuta satelliittia kuin Kuuta.
JUICE lentää Euroopassa vain kaksi kertaanoin 400 km etäisyydellä satelliitin pinnasta. Se on liian lähellä Jupiteria, jotta avaruusalukset pysyisivät täällä pitkään. Sen jälkeen se tekee 21 ohilentoa neljästä pääkuusta uloimmasta Callistosta lähestyen 200 kilometrin etäisyyttä sen pinnasta. Tehtävä päättyy vakaaseen kiertoradalle Ganymeden ympärillä.
Taiteellinen animaatio JUICEsta Ganymeden kiertoradalla. Video: ESA
JUICEssa on 10 tieteellistä laitetta asennettuna,joka auttaa tutkijoita analysoimaan Jupiterin kuita ja niiden elämänpotentiaalia. Näitä ovat kamerat, anturit, jotka analysoivat kuuiden jäisten kuorien ja niiden ympäristöjen kemiallista koostumusta, magnetometrit ja tutkat, jotka luovat yksityiskohtaisia karttoja satelliittien pinnoilta ja katsovat niiden alle ensimmäistä kertaa.
Tehtävä on määrä laukaista Ranskan Guayanan avaruussatamasta 13.4.2023 klo 15.15 Moskovan aikaa. ESA aloittaa laukaisun suoratoiston klo 14.45.
Lue lisää:
Tiedemiehet ovat tutkineet erittäin kirkasta kohdetta, joka rikkoo fysiikan lakia
Kvarkkien "meri" yhden protonin sisällä: mistä alkuainehiukkanen koostuu
Katso Marsin korkeimman resoluution kartta: 110 000 kuvaa ja 5,7 biljoonaa pikseliä
Kannessa:taiteellinen esimerkki JUICE-tehtävästä. Kuva: ESA/ATG medialab (avaruusalus); NASA/ESA/J. Nichols (Jupiter); NASA/JPL (Ganymede); NASA/JPL/Arizonan yliopisto (Io); NASA/JPL/DLR (Callisto ja Eurooppa)