Neptunuksen tutkimus – Voyager 2, tuleva Neptune Orbiter ja Triton

Tutustu Neptunuksen tutkimushistoriaan: Voyager 2 -kohtaaminen, tuleva Neptune Orbiter -missio ja Tritonin mahdollinen laskeutuminen — uutta tietoa odotettavissa 2030-luvulla.

Neptunuksen tutkimus alkoi 25. elokuuta 1989, kun Voyager 2 kävi ensimmäisenä ja toistaiseksi ainoana avaruusaluksena planeetalla. Muiden kaasujättiläisten tavoin Neptunuksen "pinnalla" ei ole kiinteää maata, joten laskeutuminen Neptunukseen olisi mahdotonta.

Voyager 2:n havainnot

Voyager 2 ohitti Neptunuksen läheltä ja lähetti paluupakettina arvokasta tietoa planeetan ilmakehästä, magneettikentästä, rengasjärjestelmästä ja kuukunnista. Tärkeimpiä löydöksiä olivat muun muassa:

• Suuret myrskyt: Voyager havaitsi tumman pyörrealueen, ns. Great Dark Spotin, sekä erittäin voimakkaita tuulia — paikallisia arviolta yli 2 000 km/h.
• Rengas- ja kaistajärjestelmät: Neptunuksella on himmeät, ohutrenkaat ja osittaisia rengas-alueita ("arkit"), jotka erosivat Uranuksen ja Saturnuksen renkaista.
• Magneettikenttä: Planeetan magneettikenttä oli voimakas, voimakkaasti kallistunut ja siirtynyt sen sisäisestä keskipisteestä.
• Kuudet ja Triton: Voyager 2 paljasti Tritonin pinnan geologisen nuoruuden, vulkaanisen aktiivisuuden jäästäpurkausten (suihkujen) muodossa ja ohuen typpipitoisen ilmakehän. Tritonin retrogradinen kiertorata ja muut ominaisuudet viittaavat siihen, että se saattoi olla kaapattu Kuunmuodostusalueelta tai Kuuobjekti Kuiperin vyöhykkeeltä.
• Ilmakehän koostumus ja väri: Neptunuksen sininen väri johtuu ilmakehän metaanista, ja planeetta säteilee sisäistä lämpöä enemmän kuin se saa Auringolta.

Miksi laskeutuminen on mahdotonta

Neptunuksella ei ole kiinteää pintaa: planeetan "pinta" muuttuu vähitellen tiheämmäksi ja kuumemmaksi, kun syvemmälle mennään. Ilmakehänaaressa paine ja lämpö nousevat nopeasti, mikä tekee perinteisestä laskeutujasta mahdottoman. Sen sijaan tutkijat suunnittelevat ilmakehään laskeutettavia tutkainprojekteja (atmospheric probes), jotka voivat mitata koostumusta ja paine- sekä lämpöprofiileja ennen tuhoutumistaan syvemmällä.

Tulevat missiot: Neptune Orbiter ja Triton-laskeutuja

NASA aikoo lähettää toisen avaruusaluksen, joka tunnetaan nimellä Neptune Orbiter, tutkimaan Neptunusta perusteellisemmin; avaruusalus on arvioitu laukaistavaksi todennäköisesti vuonna 2035. Suunnitelmissa on yhdistää kiertoradalla tehtäviä mittauksia, ilmakehäluotaimia ja mahdollisesti Triton-laskeutuja tai -näytteenantajaa. Tavoitteet ovat laajat:

• kartoittaa Neptunuksen ilmakehän koostumus, dynaamiset ilmiöt ja energiatalous;
• tutkia magneettikenttää ja sen vuorovaikutusta aurinkotuulen kanssa;
• selvittää rengasrakenteen ja pienten kuiden kehitys- ja syntyhistoriaa;
• tutkia Tritonia yksityiskohtaisesti — sen geologiaa, jää- ja mahdollisia alijäävesikerroksia sekä astrobiologisia mahdollisuuksia.

Neptune Orbiter -tyyppinen missio vaatisi pitkiä siirtymäaikoja (useita vuosia kestävä lento 10–15 vuotta riippuen laukaisurahasta ja apumatkoista), tehokkaan voimanlähteen (RTG/ydinlämmönlähde) ja suuritehoisen radioviestinnän kauas etäisyyteen. Varhaisin mahdollinen laukaisupäivä on ollut mainittu myös 2030, mutta budjettirajoitukset ja priorisoinnit voivat viivästyttää tai jopa peruuttaa hankkeen.

Tekniset ja tieteelliset haasteet

• Etäisyys Auringosta ja suuri kommunikaatioviive (useita tunteja) vaikeuttavat operointia reaaliajassa.
• Varavoiman tarve kaukana Auringosta edellyttää radioisotooppikäyttöisiä generaattoreita (RTG), joiden saatavuus on rajoitettu.
• Tritonin laskeutujan suunnittelu kohtaa haasteita: kylmä, ohut ilmakehä, jäinen pinnanmuoto ja mahdollinen geologinen aktiivisuus. Laskeutuja voisi kuitenkin ottaa näytteitä ja mitata paikallisia olosuhteita, mikä olisi arvokasta sekä planeettatutkimuksen että astrobiologian kannalta.

Neptunuksen tutkimus on avainasemassa ymmärtääksemme aurinkokuntamme ulkoisia kaasujättiläitä ja niiden yhteyttä Kuiperin vyöhykkeeseen. Tulevat lähetykset, kuten Neptune Orbiter ja Tritoniin kohdistuvat instrumentit, voisivat muuttaa käsityksemme näistä kaukaisista, kylmistä ja silti dynaamisista maailmoista.

Voyager 2

Voyager 2:n viimeisellä vierailulla planeetan luona ennen aurinkokunnasta poistumistaan Voyager 2 lähestyi Neptunuksen pohjoisnavan yläpuolella 5000 km:n etäisyydellä, mikä oli lähin lähestyminen, jonka se teki millekään planeetalle sen jälkeen, kun se lähti Maasta. Voyager 2 tutki Neptunuksen ilmakehää, renkaita, magnetosfääriä ja kuita. Se teki useita löytöjä, muun muassa Suuren pimeän pisteen ja Tritonin geysirit.

Voyager 2 havaitsi, että Neptunuksen ilmakehä oli hyvin aktiivinen, vaikka se saa vain 3 prosenttia Jupiterin saamasta auringonvalosta. Voyager 2 havaitsi antisyklonin nimeltä Suuri pimeä pilkku, joka muistuttaa Jupiterin suurta punaista pilkkua. Hubble-avaruusteleskoopin ottamat kuvat kuitenkin osoittivat, että Suuri pimeä pilkku oli kadonnut. Neptunuksen ilmakehässä nähtiin tuolloin myös mantelinmuotoinen pilkku nimeltään "D2" ja kirkas, nopeasti liikkuva pilvi korkealla pilvikansien yläpuolella, jonka nimi oli Scooter.

Voyager 2 löysi myös neljä Neptunuksen rengasta ja todisteet rengaskaarista eli epätäydellisistä renkaista Neptunuksen ympärillä. Voyager 2 tutki myös Neptunuksen magnetosfääriä. Planetaarisen radioastronomian instrumentti havaitsi, että Neptunuksen vuorokausi on kuusitoista tuntia ja seitsemän minuuttia. Voyager 2 havaitsi myös revontulia, kuten Maassa, mutta paljon monimutkaisempina.

Voyager 2 löysi kuusi Neptunusta kiertävää kuuta, mutta vain kolme kuusta kuvattiin yksityiskohtaisesti: Proteus, Nereid ja Triton. Proteus osoittautui ellipsoidiksi, niin suureksi kuin ellipsoidista voi tulla muuttumatta palloksi. Proteus on väriltään hyvin tumma. Vaikka Nereid löydettiin vuonna 1949, sitä ei tunneta vieläkään hyvin, vaikka Voyager 2 ohitti sen. Triton lensi ohi noin 40 000 kilometrin (25 000 mailin) päässä, ja siitä tuli viimeinen kohde, jota Voyager 2 koskaan tutki. Tritonilla oli poikkeuksellisen aktiivisia geysirejä ja napalakeja. Ilmakehä oli hyvin ohut, ja havaittiin myös ohuita pilviä.

 
Voyager 2  

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Milloin Neptunuksen tutkimus alkoi?

Q: Onko mahdollista laskeutua Neptunukselle?

K: Onko suunnitteilla lähettää toinen avaruusalus tutkimaan Neptunusta?

K: Mitä Neptune Orbiter tekee?

K: Milloin Neptune Orbiter on tarkoitus laukaista?

Kysymys: Mikä voi poistaa ehdotuksen Neptune Orbiterin laukaisemisesta?

K: Kuinka monta avaruusalusta on tähän mennessä käynyt Neptunuksessa?

Hae kirjaimella