MYSTEERION RATKAISU: JUPITERIN SUURI PUNAINEN PILKKU
Vaatimaton kosminen mysteerio: Jupiterin suuri punainen
pilkku, valtaisa, py|rteinen soikio kuin j{ttim{inen
myrsky, joka ei lainkaan liiku, ei koskaan laannu.
Jokainen, joka n{ki Voyager 2:n vuonna 1978 avaruuden l{pi
l{hett{m{t kuvat, tunnisti tutun, mittasuhteiltaan
valtavan turbulenssin. Se oli yksi aurinkokunnan
arvostetuimpia "maamerkkej{". John Updike kuvaa sit{
punaiseksi pilkuksi, joka on kuin julmasti tuijottava
tuskainen silm{ turbulenssin uhkaavien kulmakarvojen alla.
Mutta mik{ se oli? Kaksi vuosikymment{ sen j{lkeen, kun
Lorenz, Smale ja muut tutkijat olivat luoneet uuden tavan
ymm{rt{{ luonnon virtauksia, osoittautui Jupiterin
s{{tila olevan yksi niist{ ongelmista, jotka olivat
odottaneet kaaostutkimuksen mukanaan tuomaa uutta
muuttunutta k{sityst{ luonnonilmi|ist{.
Kolme vuosisataa oli ilmi| noudattanut s{{nt|{ "mit{
enemm{n tied{t sit{ v{hemm{n tied{t". V{h{n sen j{lkeen,
kun Galileo oli suunnannut kaukoputkensa Jupiteriin,
l|ysiv{t t{htitieteilij{t tahran suuren planeetan
pinnassa. Robert Hooke n{ki sen 1600-luvulla, Donati
Creti maalasi sen Vatikaanin kuvagalleriaan. Pienen{
v{ril{isk{n{ se ei vaatinut selityksi{. Teleskoopin
kehittyess{ tieto muuttui tiet{m{tt|myydeksi. Mit{ enemm{n
t{htitieteilij{t saivat tiet{{ suuresta punaisesta
pilkusta sit{ v{hemm{n he sit{ ymm{rsiv{t. Viime vuosisata
synnytti solkenaan teorioita. Esimerkkein{ olkoon
seuraavat teoriat:
LAAVAVIRTATEORIA. Tutkijat kuvittelivat 1800-luvun
lopulla sen olevan suuri, soikiomainen tulivuoresta
virtaavan sulan laavan muodostama j{rvi. Saattoi my|s olla
niin, ett{ pikku planeetta oli t|rm{nnyt ohueen kiinte{{n
kuoreen tehden siihen aukon, josta laava virtasi.
TEORIA UUDESTA KUUSTA. Er{s saksalainen tutkija esitti
p{invastaista, h{nen mukaansa pilkku saattaisi olla uusi
planeetan pinnasta irtoamaisillaan oleva kuu.
MUNATEORIA. Uusi kiusallinen tosiseikka; pilkun oli
n{hty hieman liikkuvan planeetan taustan suhteen. Vuonna
1939 t{m{ synnytti ehdotuksen, ett{ pilkku oli katsottava
enemm{n tai v{hemm{n kiinte{ksi kappaleeksi, joka kellui
kuin muna vedess{ planeetan atmosf{{riss{. T{m{n teorian
eri variaatiot, kuten ehdotus vety- tai heliumkuplasta,
eliv{t vuosikymmeni{.
TEORIA NOUSEVASTA KAASUVIRTAUKSESTA. Taas uusi tieto:
vaikka pilkku liikkui, ei se koskaan liikkunut pitk{{
matkaa. Kuusikymmenluvun lopulla tutkijat olettivat, ett{
pilkku oli huippu nousevasta kaasupilarista, jonka
l{hteen{ oli mahdollisesti kraateri.
Sitten tuli Voyager. Useimmat t{htitieteilij{t
ajattelivat, ett{ mysteerio poistuisi heti, kun voitaisiin
tarkastella sit{ tarpeeksi l{helt{. Voyagerin ohilento
tuottikin loistavan kuvasarjan uusine tietoineen, mutta
n{m{k{{n tiedot eiv{t lopulta olleet riitt{vi{. Vuoden
1978 luotainkuvista erotettiin voimakkaita tuulia ja
v{rikk{it{ virtauksia. Odotetuissa yksityiskohdissa
t{htitieteilij{t n{kiv{t itse pilkun hurrikaanin
kaltaisena py|rrevirtauksen j{rjestelm{n{, joka ty|nt{{
tielt{{n pilvet. N{ist{ pilvist{ it{-l{nsisuuntaiset
tuulet muodostavat vaakasuoria planeettaa kiert{vi{ v|it{.
PY\RREMYRSKY oli paras ajateltavissa oleva nimitys,
vaikkakin useista syist{ sekin riitt{m{t|n.
Maanp{{lliselle py|rremyrskylle antaa energian l{mp|, joka
vapautuu kosteuden tiivistyess{ sateeksi; kosteudesta
johtuvat prosessit eiv{t olleet punaisen pilkun
k{ytt|voimana. Py|rremyrskyt py|riv{t syklonien suuntaan,
vastap{iv{{n pohjoisella ja my|t{p{iv{{n etel{isell{
pallonpuoliskolla, kuten kaikki maanp{{lliset myrskyt;
punainen pilkku py|rii antisyklonisesti. Ja mik{
t{rkeint{, hurrikaanit laantuvat muutamassa p{iv{ss{.
T{htitieteilij|iden tutkiessa Voyagerin kuvia he
totesivat lis{ksi, ett{ planeetta oli k{yt{nn|llisesti
katsoen kokonaan virtaavaa nestett{. He olivat
asennoituneet kohtaamaan kiinte{n planeetan, jota ymp{r|i
paperinohut ilmakeh{ kuten maata. Mutta jos Jupiterilla
oli kiinte{ ydin, oli se kaukana pinnasta. Planeetta
olikin suuri hydrodynaaminen koe, ja planeettaa kiersi
jatkuvasti punainen pilkku sit{ saartavan kaaoksen
h{iritsem{tt{.
Pilkusta tuli hahmotustesti. Tiedemiehet n{kiv{t, mit{
heid{n mielikuvituksensa salli heid{n n{hd{. Nesteiden
dynamiikan tutkijalla, joka ajatteli turbulenssia
satunnaisena ja h{lyis{n{, ei ollut valmiutta ymm{rt{{
vakaata saareketta sen keskell{. Voyager oli
kaksinkertaistanut mysteerion n{ytt{m{ll{ virtauksen
pienen mittakaavan ilmi|t, ilmi|t, jotka olivat liian
pieni{ havaittaviksi suurimmillakaan maanp{{llisill{
kaukoputkilla. Pieness{ mittakaavassa ilmeni nopeita
ep{j{rjestystiloja, virtauskuvioita syntyi ja h{visi alle
vuorokaudessa. Itse pilkku oli pysyv{. Mik{ piti sit{
elossa? Mik{ piti sit{ paikallaan?
Yhdysvaltain avaruushallinto (NASA) s{ilytt{{ kuviaan
noin puolessa tusinassa arkistoja ymp{ri maata. Yksi
arkistoista on Cornellin yliopistossa. Nuorella
t{htitieteilij{ll{ ja matematiikan sovellutusten
tutkijalla Philip Marcusilla oli 80-luvun alkupuolella
ty|paikka arkiston l{hell{. Marcus oli yksi puolesta
kymmenest{ Yhdysvalloissa ja Englannissa toimivasta
tiedemiehest{, jotka etsiv{t teoriaa punaiselle pilkulle.
He j{ttiv{t py|rremyrskyteorian syrj{{n ja l|ysiv{t muita
sopivampia malleja kuvaamaan t{t{ virtausilmi|t{;
esimerkiksi Golfvirran, joka kiertyy yli l{ntisen
Atlantin ja haarautuu samalla tavoin. Golfvirta kehitt{{
pieni{ kiemuroita, joista syntyy syker|it{, jotka
muuttuvat renkaiden kaltaisiksi p{{virrasta erkaneviksi
py|rteiksi. N{m{ kokoontuvat hitaiksi, suhteellisen
pysyviksi, antisyklonisiksi py|riviksi virroiksi. Toinen
malli l|ytyi kummallisesta, tulpaksi kutsutusta
meteorologisesta ilmi|st{. Joskus korkeapaineen keskus
pysyy paikallaan rannikon ulkopuolella py|rien hitaasti
viikkoja tai jopa kuukausia kulkeutumatta tavanomaisen
it{-l{nsivirtauksen mukana. Tulppailmi| saattoi sekoittaa
globaalit s{{ennustemallit, mutta samalla se saattoi
antaa ennustajille toivoa, sill{ se tuotti ep{tavallisen
pitk{ik{isi{ j{rjest{ytyneit{ ilmi|it{.
Marcus tutkiskeli tuntikausia NASA:n kuvia miehist{
kuussa ja Jupiterin turbulensseista. Koska Newtonin lait
p{tev{t kaikkialla, ohjelmoi Marcus tietokoneen
hydrodynaamisella yht{l|ryhm{ll{. Jupiterin s{{n
simuloimiseksi t{ytyi ohjelma kirjoittaa massoille, jotka
olivat tihe{{ vety{ ja heliumia, aivan kuin kyseess{ olisi
ollut syttym{t|n t{hti. Planeetta py|rii nopeasti,
jokainen p{iv{ vilahtaa kymmeness{ tunnissa. Py|riminen
synnytt{{ suuria Coriolis-voimia, samoja sivuttaisvoimia,
joita karusellin lattialla k{velev{ henkil| kokee. N{m{
voimat py|ritt{v{t pilkkua.
Kun Lorenz oli k{ytt{nyt tietokonettaan saadakseen
aikaan karkeita k{yri{, k{ytti Marcus paljon suurempaa
tietokonetehoa saadakseen aikaan h{mm{stytt{vi{ v{rikuvia.
Ensiksi h{n piirr{tti {{riviivoja, sitten h{n teki
poikkileikkauskuvia ja viimein kokosi kuvista
animaatioelokuvan. Se oli paljastavaa. Loistavan siniset,
punaiset ja keltaiset pienten py|rteiden joukot
kasaantuivat soikioksi, joka h{mm{stytt{v{ll{ tavalla
muistutti NASA:n aidosta suuresta punaisesta pilkusta
ottamia kuvia. Marcus totesi: "N{ette t{m{n suuren pilkun
onnesta mykk{n{ pienimittakaavaisen kaoottisen virran
keskell{. T{m{ virta imee energiaa kuin pesusieni. N{ette
n{m{ pienet ohuet s{ikeet kaaoksen meren taustaa vasten."
Pilkku on itseorganisoituva j{rjestelm{. Sen synnytt{{
ja sit{ s{{telee sama ep{lineaarisuus, joka synnytt{{
arvaamattoman sekamelskan sen ymp{rill{. Se on pysyv{ kaaos.
Jarmo J{rvinen
L[HTEET
Philip S. Marcus: "Coherent Vortical Features in a
Turbulent Two-Dimensional Flow and the Great Red Spot of
Jupiter", painettu 110th Meeting of the Acoustical Society
of America, Nashville, Tennessee, 5. marraskuuta 1985
yhteydess{.
John Updike: "The Moons of Jupiter", Facing Nature (Knopf,
New York 1985), s. 74.
Andrew P.Ingersoll: "Order from Chaos: The Atmosphere of
Jupiter and Saturn", Planetary Report 4:3, s. 8-11.
James Gleick: Chaos (Viking Penguin, 1987), s. 60-63