Kun Euroopan avaruusjärjestön Esan Jupiter Icy Moons Explorer -luotain (siirryt toiseen palveluun), tuttavallisemmin Juice, tällä viikolla lähtee kahdeksan vuoden mittaiselle lennolleen ja neljän vuoden työrupeamalleen, tavoitteena on vastauksia kysymykseen siitä, onko aurinkokunnassamme muuta elämää kuin me Maan asukit.
Aiemmissa tutkimuksissa on saatu epäsuoria todisteita siitä, että aurinkokuntamme suurimman planeetan Jupiterin kuissa on jään alla valtameriä ja niissä jopa monin verroin niin paljon vettä kuin Maan valtamerissä kaikkiaan.
Vesi on edellytys elämälle ainakin sellaisena kuin me sen tunnemme. Saturnuksen kuun Titanin pinnalla kyllä tiedetään olevan nestettä, mutta siellä virtaa metaani. Siitä ei ole synnyttämään tai ylläpitämään täkäläisen elämän kemiallisia avaintoimintoja.
– Europassa, Ganymedeksessä ja Kallistossa on kymmeniä kilometrejä paksu jäinen pinta ja sen alla oletettavasti vedestä muodostuneita meriä. Siellä on myös mineraaleja, mikä tarkoittaa, että ne ovat ainutkertaisia kohteita Maan kaltaisen elämän etsimiselle meidän aurinkokunnastamme, kertoo Aalto-ylipiston avaruustieteen ja -tekniikan professori Esa Kallio.
Juicen pääkohde on Ganymedes, aurinkokuntamme suurin kuu, suurempi kuin Merkurius-planeetta, ja myös ainoa kuu, jolla on oma sisäinen magneettikenttä. Jo siksi se on tutkijoille hyvin mielenkiintoinen, mutta tietyssä mielessä vielä kiinnostavampaa on sen jäinen pinta, Esa Kallio sanoo.
Jupiterin ympäristö on täynnä korkeaenergisiä hiukkasia, mikä on hyvin vaarallista kaikelle elämälle. Syvän valtameren pohjassa, paksun jään suojissa sen voi kuitenkin ajatella olevan turvassa, Esa Kallio selittää.
Ganymedeksen jääkuori on mallinnuksissa arvioitu noin 150 kilometrin paksuiseksi ja meri sen alla noin sadan kilometrin syvyiseksi. Maan meret ovat syvimmillään kymmenesosan siitä.
Jäässä on myös railoja. Osa aineesta voi siis olla lähtöisin kuun kiinteästä kivivaipasta.
Millaisia elämän mahdollisuuksia siellä on? Millaisia aineita jään pinnalle on tullut? Onko sellaista, mitä pieneliö saattaisi hyödyntää ilman auringonvaloa? Jupiteriin on Auringosta noin viisi kertaa niin pitkä matka kuin Maahan, joten sinne yltää heikosti valoa.
Tällaisiin kysymyksiin tutkijat toivovat Juicelta vastauksia.
– Olemme kiinnostuneita nimenomaan siitä, pystyykö niistä mineraaleista rakentamaan jotakin, mitä elollinen olio – jokin pieni mikrobi tai vastaava – voisi hyödyntää, tai voisiko se jopa rakentua niistä alkuaineista, Kallio kertoo.
Juice havainnoi jo matkan varrella Marsin ja Jupiterin välistä asteroidivyöhykettä ja aurinkotuulta. Matka antaa tilaisuuden myös kalibroida dataa ja harjoitella, jotta Juice on perillä parhaassa mahdollisessa iskussa. Tyhjän panttina ei olla, sanoo Esa Kallio.
Perillä kohteita ovat sekä Jupiter että Galilein kuut. Kaikki neljä ovat Kallion mukaan omia kiinnostavia persooniaan.
- Io poikkeaa sisaruksistaan tulisuudellaan. Vettä ja vesijäätä siellä ei ole.
– Se on aurinkokunnan tulivuorisin kappale, mikä johtuu siitä, että se kiertää hyvin lähellä Jupiteria, jonka vuorovesivoimat puristavat ja venyttävät sitä ja saavat aikaan pieniä tulivuoria.
- Europa on astrobiologian kannalta ilmeisesti mielenkiintoisin mutta Jupiterin läheisyyden takia tutkimuksille vielä haastavampi kuin kaksi muuta jäistä kuuta.
– On arvioitu, että puolet koko säteilymäärästä, jonka Juice saa, tulee Europan ohilennoista. Niitä olisi tietysti mukava tehdä enemmänkin kuin kaksi, mutta riskiä ei viitsi ottaa.
- Kalliston pinta on aurinkokuntamme vanhinta ja kraatterisinta. Myös Kallistossa on jään alla oletettavasti valtameri.
– Se, miten luotain liikkuu, antaa meille tarkkaa tietoa painovoimista ja nimenomaan siitä, miten nämä jäiset kuut käyttäytyvät. Valtameri hölskyy ja heiluu eri tavalla kuin kiinteä kappale. Juice saa siis jo pelkästään kuiden rataa tarkkailemalla tietoa valtameristä.
Ensimmäinen tunti kantoraketista irtoamisen jälkeen on jännittävä: Juicen pitää onnistua avaamaan 85 neliömetrin kokoiset aurinkopaneelinsa. Niin suurista paneeleista ei ole kokemusta aiemmista luotaimista. Juicella itsellään on mittaa 4 x 2,8 x 4,3 metriä.
Juice tekee kaikkiaan 35 jäisten kuiden ohilentoa ja asettuu ohjelman lopussa joulukuussa 2034 kiertämään Ganymedestä. Ihmisen rakentama laite ei ole koskaan ennen kiertänyt mitään muuta kuuta kuin omaamme. Rata kulkee alimmillaan 500 kilometrin korkeudessa.
Jupiterin säteily-ympäristö on aurinkokuntamme vaarallisin jo siksi, että Jupiterin magneettikenttä on 20 000-kertainen Maahan verrattuna. Ellei Ganymedeksellä olisi jääpanssariaan, sieltä olisi aivan turha etsiä elämää.
Juicen mittalaitteet puolestaan vikaantuisivat nopeasti, ellei niitä olisi suojattu hyvin perusteellisesti. Jos säteily-ympäristö olisi helpompi, tiedeinstrumentteja olisi mahtunut mukaan enemmän, Esa Kallio kertoo.
– Kaikki instrumentit on pyritty panemaan mahdollisimman syvälle luotaimen sisälle, mutta ne on pitänyt suojella myös erikseen. Euroopan avaruusjärjestön kanssa on ollut tässä kymmenen vuoden varrella keskustelua siitä, lasketaanko säteilysuojukset mukaan instrumentin vai luotaimen massaan, Kallio naureskelee.
Avaruustutkimus ei ole hätäisten hommaa. Esa Kallio kertoo mittalaiteryhmänsä kirjoittaneen ensimmäisen sähköpostinsa Juice-hankkeen laitesuunnittelusta 15 vuotta sitten. Kymmenen vuotta on jo siitäkin, kun Euroopan avaruusjärjestön tiedeneuvosto valitsi PEP:n yhdeksi Juicen kymmenestä instrumentista.
Kallion ura aurinkokuntamme taivaankappaleiden tutkijana alkoi kesätyöntekijänä Ilmatieteen laitoksen Mars-tutkimuksessa vuonna 1989. Silloin hän pääsi analysoimaan neuvostoliittolaisessa Phobos 2 (siirryt toiseen palveluun) -luotaimessa olleen ensimmäisen suomalaisen avaruusmittalaitteen Asperan dataa ja sai siitä aiheen väitöskirjaansa.
Sen jälkeen on tullut monia muita hankkeita: Mars Express (siirryt toiseen palveluun), Venus Express (siirryt toiseen palveluun), Rosetta (siirryt toiseen palveluun) ja BepiColombo (siirryt toiseen palveluun), joka lentää parhaillaan kohti Merkuriusta, sekä Maata kiertävä Suomi 100 (siirryt toiseen palveluun) -piensatelliitti, joka laukaistiin joulukuussa 2018 ja on yhä toiminnassa.
Kallio arvelee, että Juicesta tulee todennäköisesti hänen uransa viimeinen iso hanke. Kun Juicelta loppuvat työt, Kallio on jo eläkkeellä, mutta tiedeyhteisöllä riittää tutkittavaa Juicen perinnössä.
Rosetta törmäytettiin Tšurjumov–Gerasimenko-komeettaan vuonna 2016, ja siitäkin ohjelmasta tulee koko ajan uusia tutkimuksia ja kokonaiskuvan yhdisteleminen jatkuu. Kyllä näitä Juicen mittauksia analysoidaan koko 2030-luku, Kallio ennustaa.
Lisää työtä mutta myös tietoa on luvassa, kun yhdistetään Juicen ja Nasan Europa Clipper (siirryt toiseen palveluun) -luotaimen dataa. Clipper on lähdössä ensi vuonna samoille kulmille mutta keskittyy tutkimaan Europaa.
Juicen matka päättyy näillä näkymin vuonna 2035 Ganymedeksen pintaan, mutta jo nyt tehdään myös suunnitelmia mission pidentämisestä, jos luotain ja sen mittalaitteet toimivat ja polttoainetta riittää, Kallio kertoo.
Myös törmäys antaa tutkijoille kiinnostavaa tietoa, ja ylimääräistä on luvassa tarkkailemalla kaverin kohtalonhetkeä, jos Juice on silloin vielä radallaan.
Juicen tavoin myös Clipper aiotaan lennättää päin Ganymedestä, koska Europan jääkuori on ohuempi ja siksi suuremmassa rikkoontumisvaarassa. Europan mahdolliseen elämään ei haluta sekoittaa Maan mikrobeja.
Juice-ohjelmassakin jouduttaisiin uusiin pohdintoihin kansainvälisesti sovittujen sääntöjen (siirryt toiseen palveluun) mukaisesti, jos elollisten organismien todennäköisyys Ganymedeksessä voimistuisi jo ohjelman aikana.
Mitä arvelee avaruustieteen ja -tekniikan professori Esa Kallio? Löytääkö Juice elämän rakennuspalikoita?
– Henkilökohtaisesti pitäisin aika yllättävänä, jos elämää ei esiintyisi maapallon ulkopuolella, enkä pidä mitenkään mahdottomana, että sitä löytyy myös omasta aurinkokunnastamme, Kallio vastaa.
Jupiterin jäiset kuut ovat hänen mukaansa ehdottomasti sellainen kohde, jossa on niin hyvät edellytykset elämälle, että niitä on pakko käydä tutkimassa.