Lehdistötiedote

Tritonin kesätaivaalla metaania ja hiilimonoksidia

7. huhtikuuta 2010

Neptunuksen kuun Tritonin kaasukehästä on tehty kautta aikojen ensimmäinen infrapuna-analyysi. Kesä on sen mukaan nyt kuumimmillaan kuun eteläisellä pallonpuoliskolla. ESOn VLT-teleskooppia käyttänyt eurooppalainen tutkijaryhmä löysi Tritonin ohuesta kaasukehästä hiilimonoksidia sekä metaania ensi kertaa maanpäällistä instrumenttia käyttäen. Havainnot paljastivat, että ohut kaasukehä vaihtelee vuodenaikojen mukaan ja paksunee lämmetessään.

”Löysimme todellista näyttöä sille, että Auringon vaikutus tuntuu Tritonissa saakka pitkästä välimatkasta huolimatta. Tällä jäisellä kuulla on vuodenajat aivan kuten Maalla, ne vain vaihtuvat paljon hitaammin”, kertoo hankkeen tuloksista Astronomy & Astrophysics -lehdessä raportoivan artikkelin pääkirjoittaja Emmanuel Lellouch.

Tritonissa, jonka pintalämpötila on keskimäärin noin −235 °C, on eteläisellä pallonpuoliskolla parhaillaan kesä ja pohjoisella talvi. Kun Tritonin eteläinen pallonpuolisko lämpenee, pinnalla oleva ohut kerros jäätynyttä typpeä, metaania ja hiilimonoksidia sublimoituu eli höyrystyy suoraan kaasuksi. Se sakeuttaa jäistä kaasukehää vuodenajan edetessä, kun Neptunus kiertää Aurinkoa 165-vuotisella radallaan. Vuodenaika kestää Tritonissa hieman yli 40 vuotta, ja kesäpäivänseisaus ohitettiin sen eteläisellä pallonpuoliskolla viimeksi vuonna 2000.

Lellouch kollegoineen arvioi mitatun kaasun määrän perusteella, että Tritonin kaasukehän paine on saattanut kohota nelinkertaiseksi sitten Voyager 2:n vuonna 1989 tekemien mittausten. Jättiläiskuussa oli tuolloin vielä kevät. Tritonin kaasukehän paine on nyt 40–65 mikrobaaria, mikä on 20 000 kertaa vähemmän kuin Maan ilmakehän paine.

Tritonin pinnalla tiedettiin olevan jäätynyttä hiilimonoksidia. Lellouch tutkijaryhmineen havaitsi lisäksi, että ylemmässä pintakerroksessa on hiilimonoksidia noin kymmenkertainen määrä syvempiin kerroksiin verrattuna ja että juuri tästä ylemmästä "kalvosta" vapautuu kaasukehään lisää kaasua. Tritonin kaasukehä koostuu Maan ilmakehän tavoin suurimmaksi osaksi typestä, mutta Voyager 2:n ensi kertaa löytämällä ja vasta nyt Maasta käsin vahvistetulla metaanilla on silläkin tärkeä merkitys. ”Tritonin ilmastosta ja kaasukehästä laadittuja malleja joudutaan nyt tarkentamaan, nyt kun olemme löytäneet hiilimonoksidia ja mitanneet metaanin uudelleen”, kertoo artikkelin toinen kirjoittaja Catherine de Bergh.

Triton on Neptunuksen 13 kuusta selvästi suurin. Se on läpimitaltaan 2 700 kilometriä (kolme neljäsosaa Maan kuusta) ja siten koko aurinkokunnan seitsemänneksi suurin kuu. Triton on ollut tähtitieteilijöiden mielenkiinnon kohteena löytämisestään eli vuodesta 1846 saakka.  Sen erityispiirteitä ovat geologinen aktiivisuus, monentyyppiset pintajäät, kuten jäätynyt typpi, vesi ja hiilihappojää (jäätynyt hiilidioksidi), sekä ainutlaatuinen taannehtiva kiertorata [1].

Auringosta noin 30 kertaa Maata kauempana sijaitsevan Tritonin kaasukehän havainnointi ei ole helppoa. Tähtitieteilijät arvelivat 1980-luvulla, että tällä Neptunuksen kuulla saattaisi olla yhä paksu kaasukehä kuin Marsilla (7 millibaaria). Tritonin typestä ja metaanista koostuva kaasukehä mitattiin vasta vuonna 1989, kun Voyager 2 ohitti Neptunuksen. Kaasukehän todelliseksi paineeksi osoittautui 14 mikrobaaria, mikä tarkoittaa, että se on 70 000 kertaa Maan ilmakehää harvempi. Uusia havaintoja on sittemmin tehty Maasta käsin vain vähän. Tähdenpeitoista (ilmiöistä, joissa kuu tai planeetta kulkee tähden editse ja peittää sen valon) tehdyt havainnot viittasivat siihen, että paine Tritonin pinnalla kasvoi 1990-luvulla. Tritonin kaasukehää päästiin tutkimaan tarkemmin vasta VLT-teleskooppiin (Very Large Telescope) liitetyn CRIRES-spektrografin (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph) avulla. ”Saimme ohuesta kaasukehästä tarkan spektrin vasta, kun apunamme oli CRIRESin herkkyys ja havaintoteho”, kertoo artikkelin kirjoittamiseen osallistunut Ulli Käufl. Havainnot ovat osa hanketta, johon kuuluu myös Pluton tutkimus [eso0908].

Usein Tritonin serkkuna pidetty ja olosuhteiltaan samankaltainen Pluto saa osakseen uutta mielenkiintoa hiilimonoksidin löytymisen myötä. Kyseistä kemikaalia etsitään nyt kilvan tältä vieläkin kaukaisemmalta kääpiöplaneetalta.

Tämä on CRIRESiä käyttäviltä tutkijoilta vasta ensimmäinen askel aurinkokunnan kaukaisten taivaankappaleiden fysiikan tutkimuksessa. ”Voimme nyt aloittaa kaasukehän seuraamisen. Vuosikymmenten saatossa saamme paljon uutta tietoa Tritonin vuodenaikojen kehittymisestä”, Lellouch toteaa.

Lisähuomiot

[1] Triton on aurinkokunnan ainoa suuri kuu, jolla on taannehtiva eli planeetan pyörimissuuntaan nähden vastakkainen kiertorata. Muun muassa tästä syystä arvellaan, että Triton on kaapattu Kuiperin vyöhykkeeltä, minkä vuoksi sillä on monia yhteisiä ominaisuuksia kääpiöplaneettojen, kuten Pluton, kanssa.

Lisätietoa

Hankkeen tutkimustulokset on esitelty Astronomy & Astrophysics -lehdessä ilmestyvässä artikkelissa (”Detection of CO in Triton’s atmosphere and the nature of surface-atmosphere interactions”, E. Lellouch et al.), DOI-tunniste: 10.1051/0004-6361/201014339.

Tutkimusryhmään kuuluvat E. Lellouch, C. de Bergh, B. Sicardy (LESIA, Observatoire de Paris, Ranska), S. Ferron (ACRI-ST, Sophia-Antipolis, Ranska) ja H.-U. Käufl (ESO).

ESO (European Southern Observatory, Euroopan eteläinen observatorio) on tähtitieteen keskeinen eurooppalainen hallitustenvälinen organisaatio. Se on tuottavuudella mitattuna maailman johtava tähtitieteellinen observatorio. Sen toimintaa tukee 14 maata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekki. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maassa sijaitsevien tutkimusvälineiden kehittämiseen, rakentamiseen ja toimintaan. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä tärkeitä tieteellisiä havaintoja. ESOlla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen ja kansainvälisen yhteistyön edistämisessä. ESOlla on Chilessä kolme huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESOlla on Paranalissa VLT-teleskooppi (Very Large Telescope), maailman kehittynein näkyvän valon aallonpituuksia havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, sekä VISTA, maailman suurin kartoituskaukoputki. ESO on maailman suurimman tähtitieteen alan projektin, täysin uudenlaisen ALMA-teleskoopin, eurooppalainen yhteistyökumppani. ESO suunnittelee 42-metristä E-ELT-teleskooppia (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, eurooppalainen erittäin suuri optinen/lähi-infrapuna-alueen teleskooppi), josta tulee maailman suurin tähtitaivasta tarkkaileva silmä.

Linkit

• Tutkimusartikkeli

Yhteystiedot

Emmanuel Lellouch
LESIA, Observatoire de Paris
France
Puh.: +33 1 450 77 672
Sähköposti: emmanuel.lellouch@obspm.fr

Hans-Ulrich Käufl
ESO
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6414
Matkapuhelin: +49 160 636 5135
Sähköposti: hukaufl@eso.org

Henri Boffin
ESO - VLT Press Officer
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6222
Matkapuhelin: +49 174 515 43 24
Sähköposti: hboffin@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media