Etelä-Atlantin anomalian arvoitus ei tunnu ratkeavan

KAK – Olet varmaan joskus kuullut uutisia Etelä-Atlantin anomaliasta. Anomaliasta käytetään SAA-lyhennettä, joka tulee englanninkielisestä nimityksestä South Atlantic Anomaly. Se on alue, jossa Maan ympärillä oleva Van Allenin vyöhyke pääsee lähestymään maanpintaa epätavallisen lähelle. Osaltaan tähän vaikuttaa se, että maapallon magneettinen keskipiste ei ole planeettamme massakeskipisteen kohdalla, vaan on siirtynyt enemmän itäiselle pallon osalle. Tästä seuraa anomalian perusasetelma: magneettikenttä on heikompi Etelä-Atlantin ja Etelä-Amerikan yläpuolella.

Etelä-Atlantin anomalia vuodelta 2023. jossa sinisellä osoitetaan heikentyneen magneettikentän alue. Nyt viisi vuotta myöhemmin muutoksia on jonkin verran tapahtunut, alue on hieman laajentunut ja siirtynyt jonkin verran länteen. Afrikan lounaispuoleinen ”magneettinen tasku” on edelleen jonkin verran heikentynyt lisää.

 Tässä ei kuitenkaan ole koko kuva ilmiöstä. Tieteellisesti SAA on hyvin mielenkiintoinen, sillä siinä tapahtuu hyvin nopeita, muutaman vuoden aikajaksolla havaittavia, muutoksia. Muutaman viime vuoden aikana SAA on laajentunut ja muuttanut muotoaan mutta myös siirtynyt länttä kohti 0,3° vuodessa. Liikkumisen myötä Afrikan lounaispuolelle on syntynyt ”magneettinen tasku” jossa magneettikentän voimakkuus on aikaisempaa heikompi. Syytä muutoksille ei tiedetä, mutta niiden arvellaan johtuvan Maan ulkoytimen sulassa raudassa tapahtuneita virtauksen muutoksia. Nämä muutokset voivat olla myös syynä magneettisen etelänavan (lähellä maantieteellistä pohjoisnapaa) siirtymistä itäiselle pallonpuoliskolle kohti Siperiaa.

Maapallon magneettikenttä ei ole perusdipolikenttä, vaan siinä on paikallisia anomalioita, siis poikkeavuuksia niin suunnan kuin kentänvoimakkuuden suhteen. SAA on näistä poikkeavuuksista merkittävin ja nopeimmin muuttuva. Ilmiönä magneettiset anomaliat ei kuitenkaan ole nykypäivänä syntyneet, vaan niitä on ollut yhtä kauan olemassa kuin maapallolla on magneettikenttä ollut. Ja kuten tiedetään, voimakkaimmillaan anomalioiden kehitys on johtanut siihen, että globaalin magneettikentän magneettinen suunta on ollut päinvastainen nykyiseen verrattuna, joskin suhteellisen lyhyen aikaa kerrallaan. Mitään Auringon kaltaista magneetista sykliä maapallon magneettikentästä ei ole havaittu vaan suunnanmuutokset ovat enemmän tai vähemmän satunnaisia ja kehittynevät näiden anomalioiden seurauksena.

SAAn alue mahdollistaa Auringosta peräisin olevan hiukkassäteilyn tunkeutumisen epätavallisen syvälle maapallon magneettikenttään ja osittain jopa Van Allenin vyöhykkeiden sisäpuolelle. Ilmakehä kuitenkin suojaa maapallon pinnan elämää säteilyn haittavaikutuksilta, mutta kiertoradalla olevat satelliitit ovat vaarassa vaurioitua säteilyn vaikutuksesta. Näin tapahtuu edelleenkin hyvin usein, vaikka nykyisin satelliittien elektroniikka rakennetaan ja ”kovennetaan” säteilyä kestäviksi. Silti taloudelliset menetykset ovat edelleen merkittäviä satelliittien menettämisen ja toiminnan keskeytymisen vuoksi.

SAA-alueen tulevaisuutta on vaikea ennustaa, koska sen syntymekanismia ei tunneta. On mahdollista, että anomalia tulevaisuudessa heikkenee (magneettikenttä vahvistuu normaaliin suuntaan) tai siirtyy aivan toiseen paikkaan. On myös mahdollista toisen suuntainen kehitys, jolloin anomalian magneettikenttä edelleen heikkenee ja laajenee. Joka tapauksessa maapallon magneettikentässä tulee aina olemaan eri asteisia anomalioita.

Lähteet

[1] https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/rosat/gallery/display/saa.html

[2] https://fi.wikipedia.org/wiki/Etel%C3%A4-Atlantin_anomalia

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/South_Atlantic_Anomaly

[4] https://earth-planets-space.springeropen.com/articles/10.1186/s40623-020-01252-9

 

Juno saavuttaa Jupiterin

Taiteilijan näkemys Juno-luotaimesta Jupiteria kiertävällä
radalla. Energiansa luotain saa pitkistä aurinkokennoista.
Kuva NASA.

Nasan Jupiteriin matkalla ollut Juno-luotain saavuttaa määränpäänsä tiistaiaamuna Suomen aikaa. Luotain laukaistiin matkaan elokuun 5 päivänä vuonna 2011 ja se on siitä lähtien matkannut kohti Jupiteria.

Junon on tarkoitus käydä jokaisella kierroksellaan Jupiterin ympäri vain 5 000 km etäisyydellä planeetan pilvipeitteestä. Tämä tarkoittaa sitä, että luotaimeen kohdistuu ennennäkemätön säteilykuormitus, joka voisi vaurioittaa tutkimuslaitteistot hyvin lyhyessä ajassa. Tämän vuoksi kaikki laitteistot on suojattu vahvalla (~13 mm) titaani^[1]-kuorella.

Junon tutkimusinstrumentit on suunniteltu tekemään havaintoja Jupiterin pilvikerroksen alaisista rakenteista. Erityisesti Jupiterin ytimen rakenne kiinnostaa tutkijoita. Ytimen arvellaan olevan noin 10–20-kertainen maapallon massaan verrattuna, jonka lämpötila on useita tuhansia asteita. Jupiterin ytimeen kohdistuu korkea paine, joten ytimen olomuotoa ei tunneta. Se voi olla joko kiinteä tai sitten sulassa tilassa.

Luonnollisesti Juno on varustettu Jupiterin magneettikenttää havainnoivilla laitteilla. Ne on sijoitettu pitkän puomin päähän, mahdollisimman etäälle luotaimen massiivisesta (noin 200 kg) metallikuoresta. Jupiterin magneettikenttä on noin 20 000 -kertaa voimakkaampi kuin maapallon magneettikenttä ja se ulottuu noin 100 Jupiterin säteen etäisyydelle^[2] Auringon puolella.

Jupiteria ympäröivä säteilyvyöhykkeen voimakkuudelle on kaksi osatekijää: ensimmäinen on voimakas magneettikenttä, joka vangitsee runsaasti aurinkotuulen hiukkasia. Toisena tekijän on se, että hiukkasten määrä kasvaa myös Io-kuusta vapautuvista kaasumaisista hiukkasista (pääosin rikkiä ja rikkidioksidia).  Jupiterin magneettikentässä hiukkaset ionisoituvat, saavat lisäenergiaa (nopeutta) ja saavuttavat lähes valon nopeuden.

Jupiterin yksi mielenkiintoisimmista ilmiöistä ovat planeetan magneettisien napojen ympäristössä esiintyvät revontulet. Ne säteilevät valoaan lähinnä uv-valon aallonpituudella ja niissä on pistemäisiä kirkastumia. Kirkastumat ovat aiheutuneet kuiden ja Jupiterin välillä kulkevista sähkövirroista, joista Ion ja Jupiterin välillä olevat ovat voimakkaimpia.

Juno aloittamasta jarrutuspoltosta vastaanotetaan lyhyt radiosignaali kello 6.18 Suomen aikaa tiistaiaamuna. Signaali ja jarrutuspoltto ovat käynnistyneet jo 48 minuuttia aikaisemmin, mutta radioviestiltä kuluu aikaa Jupiterista Maahan kulkemiseen aikaeron verran. Itse jarrutuspoltto kestää 35 minuuttia, jonka jälkeen luotain lähettää uuden merkkisignaalin polton onnistumisesta.

Ensimmäisen jarrutuspolton jälkeen luotain on erittäin soikealla radalla (kiertoaika 53,5 vuorokautta) jota muutetaan vähitellen tutkimuskäyttöön sopivaksi radaksi. Luotaimen rata Jupiterin ympäri tulee olemaan soikea, yhteen kierrokseen kuluu aikaa noin 14 vuorokautta. Suunniteltu rata saavutetaan lokakuun 19 päivänä.  Juno kiertää Jupiterin 37 kertaa ja sen tehtävä päättyy vuoden 2018 helmikuussa. Tehtävän päätyttyä Juno poistetaan kiertoradalta ohjaamalla se Jupiteriin.

Huomautukset

[1] Titaani (Ti) on siirtymäryhmän metalli, jolla on erittäin suuri lujuus. Titaania yleensä käytetään metallirakenteissa, joissa vaaditaan suurta lujuutta mutta rakenteiden oma massa täytyy olla mahdollisimman pieni. Tyypillisesti titaania käytetään lentokone- ja avaruusteollisuudessa sekä pieniä määriä lääketieteessä etenkin kirurgisissa tukirakenteissa esimerkiksi luunmurtumien hoidossa.

[2] Maapallon magneettikenttä ulottuu vain noin 10 Maan säteen etäisyydelle.