Tulivuorten täplittämä

6.6.2023 klo 10.00, kirjoittaja
Kategoriat: Eksoplaneetat , Elinkelpoisuus

Tulivuoret ovat eräs oman geologisesti aktiivisen maailmamme ominaispiirteistä. Ne koristavat mannerlaattojen reuna-alueita, joilla laatat puskevat toisiaan vasten tai erkanevat toisistaan väkivaltaisin seurauksin. Tulivuoria on kirjaimellisesti kaikkialla — niitä esiintyy mannerten vuoristoalueilla, merten pohjien harjanteilla, ja ne muodostavat uusia saaria, sulattavat jäätiköitä tai aiheuttavat tuhoa ihmisten rakennelmille ja luonnolle purkauksillaan ja laavavirroillaan. Tulivuoret kuvastavat sitä, miten vain ohut kiinteä kuorikerros suojaa meitä planeettamme sisuksen kuumuudelta, jossa silikaatit ja metallit virtaavat kuin neste valtavien fysikaalisten voimien armoilla. Tulivuoret ovatkin siten väistämättömiä geologisia ilmiöitä hydrostaattiseen tasapainotilaan asettuneen planeettamme kuorikerroksessa. Ja samat fysikaaliset ja geologiset voimat muovaavat toisia planeettoja samanlaisin lopputuloksin.

Aurinkokunnan korkein tulivuori, Marsin Olympus Mons, on vaipunut hiljaiseloon geologisessa aikaskaalassa varsin hiljattain, ehkäpä vain joitakin miljoonia vuosia sitten, ja se tarjoaa näyttävän esimerkin siitä, että tulivuoria on muillakin planeetoilla. Tulivuoret täplittävät myös Venuksen pintaa, ja tuoreet tutkimustulokset osoittavat niidenkin purkautuneet aivan geologisessa lähimenneisyydessä. Aurinkokunnan voimakkainta tulivuoritoimintaa on kuitenkin Jupiterin kuun, Ion pinnalla. Sen kuorikerrosta muovaavat Jupiterin voimakkaat vuorovesivoimat saaden kuoren taipumaan ja venymään, jolloin kitkavoimat vapauttavat kuoreen suuria määriä lämpöä. Se taas näkyy kuun pinnalla lukuisina tulivuorina, jotka peittävät Ion pintaa kauttaaltaan.

Kuva 1. Olympus Mons -tulivuori Marsin pinnalla Hope-avaruusluotaimen kuvaamana. Kuva: Hope/Emirates Mars Mission/EXI/AndreaLuck.

Tulivuoria on myös toisenlaisten Aurinkokunnan kappaleiden pinnoilla. Kryovulkanismi, eli kylmä tulivuoritoiminta, tarkoittaa jäästä koostuvan pinnan aktiivisuuttta matalissa lämpötiloissa. Silloin vuoret muodostuvat jäästä ja niistä purkautuu laavan sijaan vettä tai lämpimämpää jäätä, joka kylmissä olosuhteissa käyttäytyy viskositeettinsa vuoksi kuin maanpäällisten kuumien tulivuorten laava. Kun huomioidaan kryovulkanismi, voidaan todeta, että jonkinlaista tulivuoritoimintaa esiintyy tai on esiintynyt likimain jokaisen hydrostaattisessa tasapainotilassa olevan kappaleen pinnalla jo omassa planeettakunnassamme. Kyse on siis lähes takuuvarmasti universaalista ilmiöstä, jota esiintyy samojen luonnonlakien ansiosta myös muilla kiinteäpintaisilla planeetoilla ja suurilla kuilla maailmankaikkeudessamme. Tulivuorina ilmenevän geologisen aktiivisuuden syynä voi olla planeetan sisuksissa oleva sen syntymästä ja radioaktiivisesta hajoamisesta peräisin oleva lämpö tai läheisten massiivisten kappaleiden vuorovesivoimat. Niitä on kuitenkin kaikkialla — myös havaitsemillamme kivisillä eksoplaneetoilla.


Eräs toista tähteä kiertävä tulivuorten täplittämä planeetta on todennäköisesti LP 791-18 d. Sen luonne paljastui tutkimuksessa, jossa raportoitiin planeetan ylikulkuhavainnoista näkyvän valon ja infrapuna-alueen TESS ja Spitzer -avaruusteleskoopeilla. Aiemmin tunnettiin kaksi planeettaa pienen punaisen kääpiötähden LP 791-18 järjestelmästä mutta uudet TESS-avaruusteleskoopin havainnot paljastivat vielä kolmannen, likimain maapallonkokoisen kappaleen kiertämästä tähteä kerran noin 2.8 päivässä. Vaikka kyseessä on aivan tavanomainen planeettakunta, joita esiintyy pienimassaisten tähtien ympärillä runsain mitoin, LP 791-8 d on poikkeuksellisella radalla. Se kiertää tähteään hyvin lähellä mutta on silti kahden muun massiivisemman planeetan välissä kiertoradallaan. Uloin planeetoista kiertää sekin tähden vain noin viidessä päivässä, mutta se on massaltaan yli seitsemänkertainen planeettaan d verrattuna ja se luokitellaan minineptunukseksi, jolla on paksu kaasumaisesta aineksesta koostuva vaippa ympärillään. Minineptunus vaikuttaa kuitenkin planeetan d rataan vetovoimallaan tehden siitä tyypillisen ympyräradan sijaan hiukan soikean. Radan soikeus taas on melkoisen poikkeuksellista tiukkaan, tähtensä lähelle pakatuissa eksoplaneettajärjestelmissä, joissa vuorovesivoimat yleensä pyöristävät radat hyvinkin lyhyessä aikaskaalassa.

Soikea rata tietää huonoja uutisia planeetan d pintaolosuhteille. Sen etäisyys tähdestään ei pysy vakiona ratakierroksen aikana, jolloin syntyy vuorovesivoimien aikaansaamaan kitkaa. Kitka taas lämmittää planeetan pintakerroksia tuottaen suuria määriä lämpöenergiaa. Se taas saa pinnan halkeilemaan ja muovautumaan jatkuvissa ratakierrosten määräämissä sykleissä ja kuumuus purkautuu planeetan silikaatttikuoren alta pinnalle valtavien supertulivuorten jatkuvina purkauksina. Myös ulompi minineptunus lisää pinnan aktiivisuutta omilla vuorovesivoimillaan. Kyse on kuin Iosta Jupiterin vetovoimakentässä mutta jättiläiskoossa. Jupiterin sijaan vuorovesivoimia aikaansaa planeettakuntaa ympärillään vetovoimallaan kaitseva tähti ja niiden kohde on Ion sijaan maapallon kokoinen kiviplaneetta.

Mutta tutkijoiden arvioiden mukaan LP 791-18 d on läheisyydestään huolimatta sittenkin riittävän kaukana tähdestään, jotta nestemäinen vesi voisi juuri ja juuri pysyä virtaamassa sen pintaolosuhteissa. Se on kuitenkin laskennallinen arvio, joka huomioi vain tähden säteilyn — kitkavoimien tuottama lämpö ja tulivuoret tarkoittavat todennäköistä kuoliniskua planeetan muutoinkin varsin epätodennäköiselle elinkelpoisuudelle. Mikään ei kuitenkaan ole niin varmaa kuin havaintojen ja niistä tehtyjen tulkintojen epävarmuus. On täysin mahdollista, että planeetan d pimeä puolisko, joka suuntautuu vuorovesilukkiutumisen vuoksi aina pois päin tähdestä, on riittävän viileä nestemäisen veden esiintymiselle. Tulivuoritoiminta puolestaan tuottaa väistämättä planeetalle ainakin jonkinlaisen hiilidioksidipitoisen kaasukehän, joka on siten verrannollinen Venuksen ja Marsin kaasukehiin Aurinkokunnassa. Kyseessä on siten varsin mielenkiintoinen maailma, joka muistuttaa monella tapaa aurinkokunnan tuttuja kappaleita, mutta joka on silti täysin erilainen kuin mikään mitä tunnemme omasta järjestelmästämme.

Ihmisillä ei takuulla ole asiaa planeetan LP 791-18 d pinnalle jo sen kaukaisuuden vuoksi, mutta planeetan ilmeinen aktiivinen geologia varmistaa, että avaruussaappaat sulavat sen pinnalla astellessa. Vastaavat laavaplaneetat ovat kuitenkin melko yleinen planeettatyyppi maailmankaikkeudessamme, jossa pieniä kiviplaneettoja syntyy herkästi pienten tähtiensä lähelle, missä kuumuus pitää pinnan kiviaineksen sulana joko vuorovesivoimien välityksellä tai ilman niitä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *