Asteroidi Lutetia: terveisiä aurinkokunnan alusta
ESAn Rosetta-luotain on paljastanut asteroidi Lutetian olevan muinaisjäänne ajalta, jolloin aurinkokunnan planeetat muodostuivat. Tässä salapoliisityössä tärkeä osa oli myös suomalaistutkija Mikko Kaasalaisella.
Rosetta ohitti Lutetian 10. heinäkuuta 2010 nopeudella 54 000 kilometriä tunnissa 3170 kilometrin etäisyydeltä. 130-kilometrinen asteroidi oli suurin, jota oli siihen mennessä tutkittu lähietäisyydeltä. Ohituksen jälkeen tutkijat ovat analysoineet dataa, joka kerättiin lyhyen kohtaamisen aikana.
Kaikki aiemmat ohitukset tehtiin asteroideista, jotka ovat alkujaan osia suuremmista kappaleista. Lutetian ohituksen aikaan tutkijat spekuloivat, että kyseessä saattaa olla vanhempi, primitiivinen 'pienoismaailma'.
Nyt tutkijat ovat jo paljon varmempia. Rosettan OSIRIS-kameran ottamat kuvat paljastavat, että osa Lutetian pinnasta on noin 3,6 miljardia vuotta vanha. Osa alueista taas on hyvin nuoria tähtitieteellisessä aikaskaalassa, ainoastaan 50-80 miljoonaa vuotta nykyhetkestä.
Kuinka monta kraatteria?
Ilmakehättömien planeettojen, kuiden ja asteroidien pinnan ikää voidaan arvioida laskemalla kraattereita. Jokainen pinnan kulhomainen painauma on syntynyt törmäyksestä. Mitä vanhempi pinta on, sen enemmän törmäyksiä siihen on kertynyt pinta-alayksikköä kohden. Osa Lutetian pinnasta on hyvin kraattereista, mikä viittaa sen olevan samalla hyvin vanhaa.
Lutetian nuorimmat alueet ovat maanvyöryjen muokkaamia. Todennäköisesti vyöryt saivat alkunsa täräyksistä, jotka syntyivät lähistön kovimmista törmäyksistä. Iskuista syntyneet pienkappaleet sijaitsevat nyt pinnalla kilometrin paksuisessa murskaantuneen kiven kerroksessa.
Pinnalle on lentänyt myös kivenmurikoita: osa niistä on 300-400 metriä halkaisijaltaan eli noin puolet Australiassa sijaitsevasta kuuluisasta Uluru-kivimuodostumasta.
Arpinen pinta kertoo menneisyydestä
Joidenkin törmäysten on täytynyt olla niin valtavia, että ne mursivat Lutetiasta irti suuria palasia ja vähitellen muokkasivat sen kolhiintuneeseen nykymuotoonsa.
"Emme usko Lutetian syntyneen alkujaan tämän näköiseksi", kertoo Holger Sierks Max-Planck-instituutista Saksan Lindausta. "Se oli todennäköisesti pyöreä muodostuessaan."
Rosettan VIRTIS-spektrometri paljasti, että Lutetian koostumus on huomattavan samanlainen kaikilla tutkituilla alueilla.
"On silmiinpistävää, että tämän kokoluokan kappale, jossa näkyy arpia niin monista tapahtumista eri ajoilta, ei silti näytä merkkejä pinnan koostumuksellisista vaihteluista", kuvailee Fabrizio Capaccioni Italian kansallisesta astrofysiikan laitoksesta.
Suomalaistutkija mallinsi Lutetian näkymättömän puolen
Kuvien ja spektroskopian lisäksi Lutetiaa tutkittiin myös toisilla tavoin. Mittaamalla Lutetian painovoimallaan aiheuttamaa muutosta Rosettan rataan, pystyttiin määrittämään asteroidin massa.
Tampereen teknillisessä yliopistossa työskentelevä Mikko Kaasalainen on kehittänyt matemaattisen menetelmän, jonka avulla asteroidien kuvia ja kirkkauden vaihtelun mittauksia pystytään yhdistämään ja tuottamaan kolmiulotteinen malli asteroidin muodosta.
"Näin saatiin myös Lutetia-asteroidin luotaimelle näkymätön puoli mallinnettua hyvin, ja siten laskettua kohteen tiheys, joka osoittautui suuremmaksi kuin ne arviot, joita muille asteroideille on yleensä voitu tehdä", kertoo Kaasalainen.
Lutetian keskitiheydeksi arvioitiin 3400 kiloa kuutiometriä kohden. Tämä viittaa siihen, että asteroidin sisuksissa on merkittäviä määriä rautaa, mutta ei välttämättä varsinaista rautaydintä. Rautaytimen muodostumiseksi Lutetian olisi pitänyt olla jossain vaiheessa historiassaan kauttaaltaan sula.
Kaasalaisen mallinnusmenetelmää on käytetty Rosetta-luotaimen apuna jo aiemminkin, syyskuussa 2008. Tuolloin luotain ohitti asteroidi Steinsin, jonka halkaisija on noin 5 kilometriä. Menetelmän ansiosta asteroidin koko muoto voitiin mallintaa.
Lutetian ohilento osoitti myös, että Kaasalaisen kansainvälisen tutkimusverkostonsa avulla kehittämä yleisempi menetelmä asteroidien mallintamiseksi pelkästään maanpäällisten mittausten avulla toimi tarkasti.
"Hämmästyimme huomatessamme, että Lutetiasta ennen ohilentoa tehty alustava malli, jota käytettiin luotaimen lentoradan suunnittelussa, piti muutaman prosentin tarkkuudella paikkansa koko alueelle, josta luotainkuvia saatiin", Kaasalainen paljastaa.
Tarkalla mallinnusmenetelmällä on paljon käyttöä avaruustutkimuksen sovelluksissa niin Rosettan apuna kuin muissakin sovelluksissa. Sen avulla saadaan tietoa kappaleiden muodoista silloinkin, kun niitä ei päästä tutkimaan läheltä sekä pystytään suunnittelemaan luotainten lähiohitukset etukäteen entistä paremmin.
Rosetta lähestyy parhaillaan ratansa kaukaisinta pistettä Auringosta. Tehon säästämiseksi luotain komennettiin horrostilaan 8. kesäkuuta 2011. Horrosta kestää 31 kuukauden ajan. Lento etenee kohti Churyumov–Gerasimenko-komeettaa, jonka se saavuttaa vuonna 2014.
Lisätietoja:
Markus Bauer, ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Puh: +31 71 565 6799 tai matkapuhelin +31 61 594 3 954
Sähköposti: markus.bauer@esa.int
Professori Mikko Kaasalainen, Matematiikan laitos, TTY
Puh. 040 832 9412
Sähköposti: mikko.kaasalainen@tut.fi
