ZINĀTNE: Zonde Juno mēģinās atklāt Jupitera noslēpumus

 
KRITISKAIS BRĪDIS GARĀM. Juno misijas vadītājiem Rikam Naibekenam (pa kreisi) un Skotam Boltonam ir iemesls līksmībai – zondei izdevies veikt bremzēšanas manevru, pārkārtojoties uz Jupitera orbītu ©Scanpix

Kā un kurā Saules sistēmas reģionā izveidojās tās varenākā planēta? Vai Jupiteram ir ciets kodols?

Ar ko izskaidrojams šīs planētas spēcīgais magnētiskais lauks, kas rada iespaidīgākās polārblāzmas visā Saules sistēmā? Kāds ir Jupitera atmosfēras sastāvs, un kādēļ uz šīs planētas jau simtiem gadu plosās milzīga viesuļvētra, kas iedēvēta par Lielo Sarkano plankumu? Uz visiem šiem jautājumiem atbildes mēģinās rast NASA zonde Juno, kas šīs nedēļas sākumā sasniedza Jupiteru.

2011. gada 5. augustā uzsāktās un aptuveni 1,16 miljardus dolāru izmaksājušās misijas pirmā daļa noritējusi bez starpgadījumiem. Seno romiešu nozīmīgākā dieva Jupitera māsas un sievas Junonas (leģenda vēsta, ka viņa spējusi caur mākoņiem saskatīt visus Jupitera uz Zemes pastrādātos nedarbus) vārdā nosauktā zonde ir sasniegusi Saules sistēmas lielākās planētas orbītu. Līdz pat 2018. gada februārim tā riņķos ap Jupiteru, bet zondes deviņi zinātniskie instrumenti centīsies ievākt maksimāli daudz informācijas par milzīgo gāzveida planētu, kuru daļa zinātnieku mēdz saukt par «neizdevušos zvaigzni».

Galvenais manevrs

Amerikāņi, protams, nebūtu amerikāņi, ja necenstos piemeklēt papildu simbolismu zinātniskajai misijai. Saskaņā ar iepriekš izstrādāto plānu Juno Jupitera orbītu sasniedza tieši 4. jūlijā jeb ASV Neatkarības dienā. Nepilnu piecu gadu laikā zonde ir veikusi aptuveni 2,7 miljardus kilometru garu ceļu, un misijas vadītājiem Rikam Naibekenam un Skotam Boltonam ir pamats lepnumam. Izšķirošais manevrs tika uzsākts tikai sekundi vēlāk, nekā bija aplēsts pagājušās desmitgades nogalē, kad šī misija tika plānota.

AFP norāda, ka laika faktoram šajā gadījumā ir liela nozīme. Radio signāls no Jupitera līdz Zemei (un arī atpakaļ) pašlaik ceļo 48 minūtes un 19 sekundes, un tas nozīmē, ka uz mūsu planētas esošā lidojumu vadības centra speciālistiem vienkārši nav laika, lai ieviestu kādas korekcijas zondes darbības programmā. Tuvojoties Jupiteram, zonde bija sasniegusi 257 000 km/h lielu ātrumu, un, ja tā, vienkāršoti sakot, nespētu nobremzēt un mainīt savu lidojuma trajektoriju, tad acumirklī pašautos garām planētai, turpinot ceļu izplatījumā - viss darbs un finansiālie ieguldījumi tad būtu vējā.

Taču misijā iesaistītie, kuri bija sapulcējušies ASV Nacionālās aeronautikas un kosmosa izpētes pārvaldes (NASA) Reaktīvo dzinēju laboratorijā (JPL) Kalifornijas pilsētā Pasadenā, varēja līksmot. Galvenā dzinēja iedarbināšana uz 35 minūtēm ļāva zondei pietiekami samazināt ātrumu, un pašlaik tā met slaidu cilpu ap Jupiteru, raksta interneta ziņu vietne Space.com.

Galvenā manevra svarīgākais brīdis ir garām, taču pats manevrs vēl turpināsies gandrīz divus mēnešus, līdz Juno nostabilizēsies Jupitera orbītā. Jau šonedēļ uzsākta zondes zinātnisko instrumentu pārbaude (tuvojoties Jupiteram, tie bija izslēgti), bet, sākot ar 27. augustu, šīs ierīces sāks darboties testa režīmā. Iecerēts, ka Juno misijas laikā 37 reizes apriņķos Jupiteru pa ļoti izstieptu orbītu. Ik pa divām nedēļām zonde pietuvosies tikai nepilnu 5000 kilometru attālumā no Jupitera vareno mākoņu virsotnēm, bet pēc tam attālināsies no planētas 1,9 miljonu kilometru attālumā - tālu aiz Jupitera pavadoņa Kalisto orbītas.

Bīstamā radiācija

Viens no galvenajiem iemesliem, kādēļ, plānojot misiju, izvēlēta tik eliptiska orbīta, ir Jupitera apkaimes neviesmīlīgā, radioaktīvā vide. Heidija Bekere, kuras vadītā zinātnieku grupa atbild par Juno aizsardzību no radiācijas, intervijā Space.com skaidrojusi, ka planētas magnētiskais lauks, kas ir 20 000 reižu spēcīgāks par Zemes magnētisko lauku, Jupitera tuvumā paātrina elektronus līdz ātrumam, kas gandrīz sasniedz gaismas ātrumu. «Kad šāds elektrons trāpa zondei, tas atlec ar rikošetu, izdalot ne tikai enerģiju, bet arī sekundāros fotonus un daļiņas, kas turpina rikošetēt. Faktiski zonde nonāk radiācijas ložu apšaudes zonā,» viņa stāstījusi. Eliptiskā orbīta ļaus zondei laiku pa laikam attālināties no planētas intensīvajām radiācijas joslām, samazinot apstarojumu. Tomēr tas vienalga būs ievērojams - H. Bekere lēš, ka gada laikā Juno saņems tik daudz radiācijas, cik iespējams gūt, aptuveni 100 miljonus reižu veicot zobu rentgena uzņēmumu.

Lai pasargātu zinātniskos instrumentus, ir uzkonstruēts aptuveni 180 kilogramus smags titāna apvalks ar 1,75 centimetrus biezām sienām - aiz tām paslēptas zondes smadzenes: galvenais dators un mērierīču elektroniskās komponentes. Pēc H. Bekeres aplēsēm, radiācijas dozai aiz šī apvalka vajadzētu būt aptuveni 800 reižu mazākai nekā zondes ārpusē. Mazāki apvalki ieskauj arī pašas mērierīces. Zinātnieki īpaši parūpējušies par to, lai tiktu pasargāta zondes kamera, kurai ir ļoti svarīgas navigācijas funkcijas. Tā seko līdzi zvaigžņu stāvoklim debesjumā un, pamatojoties uz šiem novērojumiem, aplēš zondes precīzu atrašanās vietu. Lai gan Juno nav apgādāta ar ierīci, kas mērītu elektronu kustību Jupitera tuvumā, H. Bekere ir pārliecināta, ka diezgan daudz par radiācijas līmeni izdosies uzzināt, pateicoties kamerai, kas fiksēs arī radiācijas fona trokšņus.

Bet, atgriežoties pie eliptiskās orbītas - tā arī dos iespēju Juno regulāri uzlādēt Saules baterijas. Vēl pirms Jupitera orbītas sasniegšanas šī zonde sasniedza rekordu, kļūstot par kosmisko aparātu, kas nolidojis tālāko ceļu, izmantojot tikai mūsu zvaigznes enerģiju. Interesanti, ka iepriekšējais rekords tika sasniegts pērn, kosmiskās zondes Rosetta komētas izpētes misijas laikā. Pateicoties trim 9 metrus garajiem Saules bateriju paneļiem, kas sastāv no 18 698 bateriju elementiem, Juno pēc izskata atgādina vēja ģeneratoru un nepārtraukti rotē ap savu asi. Ceļā uz Jupiteru Juno veica vidēji vienu apgriezienu minūtē, bet, kad tika ieslēgts galvenais dzinējs, rotācijas ātrums palielinājās līdz 5 apgriezieniem minūtē, kas palīdzēja nodrošināt kustības stabilitāti. Zinātnisko pētījumu laikā plānotais rotācijas ātrums būs divi apgriezieni minūtē, raksta Space.com.

Laiks zinātnei

«Mēs esam klāt. Mēs esam orbītā. Mēs iekarojām Jupiteru, un tagad sāksies pats jaukākais - zinātne,» pēc tam, kad kļuva skaidrs, ka zonde veiksmīgi uzsākusi svarīgo manevru, paziņojis misijas zinātniskais vadītājs, Teksasas Dienvidrietumu pētnieciskā institūta zinātnieks S. Boltons. Sarunā ar AP viņš sacījis, ka pirmo mīklu Juno uzdevusi, vēl pat nesasniedzot Jupitera orbītu. Tās uzņemtajās un uz Zemi nosūtītajās fotogrāfijās redzams Jupiters un tā četri lielākie pavadoņi, turklāt Kalisto attēlos izskatās krietni blāvāks, nekā tam, pēc zinātnieku domām, būtu jābūt. «Pagaidām mēs vēl nezinām, kāpēc tas tā ir,» sacījis S. Boltons, piebilstot, ka kamera esot tehniskā kārtībā.

«Viens no Juno misijas galvenajiem mērķiem ir iegūt vairāk informācijas par Saules sistēmas veidošanās vēsturi. Jupiters bija pirmā planēta, kas izveidojās mūsu zvaigžņu sistēmā, tāpēc tās izpēte var sniegt atbildes uz daudziem jautājumiem, arī tiem, kas attiecas uz Zemes vēsturi,» teicis S. Boltons. Space.com norāda, ka pagaidām zinātniekiem nav pārliecinošas atbildes pat uz samērā vienkāršu jautājumu - vai Jupiters izveidojās tur, kur tas atrodas pašlaik, vai arī radās kādā citā Saules sistēmas nostūrī un tikai ar laiku migrēja uz pašreizējo pozīciju? Iespējams, ka atbildi uz šo jautājumu varētu gūt, izmērot ūdens tvaiku daudzumu Jupitera atmosfērā.

Mācību grāmatās Jupiteru parasti sauc par gāzveida planētu, un nav apstrīdams, ka tas lielākoties sastāv no tādām gāzēm kā ūdeņradis un hēlijs, taču joprojām neatbildēts ir jautājums, vai planētai ir ciets kodols. «Ja tāds ir, tad Jupiters ir radies pēc tam, kad agrīnajā Saules sistēmā sāka veidoties ieži un ledus gabali. Bet, ja tāda nav, tad jāsecina, ka Jupiters radies tāpat kā Saule - no milzīga gāzes un putekļu mākoņa,» skaidro S. Boltons. Atsevišķi zinātnieki dēvē Jupiteru par «neizdevušos zvaigzni», norādot, ka gadījumā, ja tā masa būtu 80 reižu lielāka, Jupiters līdzinātos Saulei. Tajā pašā laikā, atšķirībā no Saules, kas gandrīz pilnībā sastāv no hēlija un ūdeņraža, uz Jupitera fiksēta arī smagāku ķīmisko elementu klātbūtne. «Starp brīdi, kad izveidojās Saule, un brīdi, kad radās Jupiters, notika kaut kas tāds, kas veicināja šo smagāko elementu parādīšanos uz Jupitera. Mēs nezinām, kas tas bija par notikumu, taču tas bija ļoti svarīgs, jo ievadīja Zemei līdzīgo planētu veidošanās procesu, kas galu galā noveda pie dzīvības rašanās,» norāda amerikāņu zinātnieks. Informāciju par to, vai Jupiteram ir ciets kodols, zinātnieki cer iegūt, analizējot Juno sagādātos datus par planētas gravitāciju un magnētisko lauku.

Polārblāzmas un Lielais Sarkanais plankums

Divi no deviņiem Juno instrumentiem nodarbosies ar iespaidīgo Jupitera polārblāzmu pētīšanu. Šie pētījumi ir cieši saistīti ar magnētiskā lauka analīzi, skaidro interneta ziņu vietne LiveScience.com, norādot, ka pašlaik dominē uzskats, ka šo lauku galvenokārt rada lielā spiediena rezultātā sašķidrinātais ūdeņradis.

Bet S. Boltonam personīgi viens no intriģējošākajiem uzdevumiem šķiet Lielā Sarkanā plankuma izpēte. Iespējams, ka šo masīvo vētru (tās platība pārsniedz Zemes platību), kurā vēja ātrums sasniedz 640 kilometrus stundā, astronomi ar samērā primitīviem instrumentiem novērojuši jau XVI gadsimtā. Pastāv gan teorija, ka tā bijusi cita vētra, taču nav apšaubāms tas, ka beidzamos 150 gadus šajā Jupitera reģionā plosās viena un tā pati vētra. Laiku pa laikam tās platība samazinās un vētra šķietami pierimst, un tagad par Juno misiju atbildīgie ir nolēmuši noskaidrot, kādēļ tā notiek. «Mani Lielais Sarkanais plankums fascinē jau kopš bērnības. Es esmu vērojis, kā tas pakāpeniski samazinās, un ļoti vēlos uzzināt, kādi procesi tur notiek. Pēc izskata tā atgādina viesuļvētras, kas veidojas uz Zemes, taču ir skaidrs, ka mehānisms ir cits - uz mūsu planētas lielu lomu spēlē ar ūdeni pildītie okeāni, taču uz Jupitera tādu nav, ir tikai gāze,» sacījis zinātnieks. Tāpat viņš prognozējis, ka papildus jau zināmajiem 67 Jupitera pavadoņiem Juno varētu apstiprināt vēl vairāku eksistenci.

AFP norāda, ka Juno būs tikai otrais kosmiskais aparāts, kas Jupiteru pētīs no tā orbītas - no 1995. līdz 2003. gadam planētas orbītā atradās zonde Galileo, bet vēl septiņi cilvēka roku darināti aparāti milzīgo planētu pētījuši, palidojot tai garām.

Ieplānots, ka Juno misija beigsies 2018. gada februārī, zondei pazūdot Jupiteru veidojošajā gāzes mākonī. Space.com norāda, ka šāds paņēmiens izvēlēts, lai Juno, uz kuras borta, neraugoties uz sterilizēšanu, varētu būt saglabājušās Zemes baktērijas un citi mikroorganismi, nomaldīšanās gadījumā ar tiem nepiesārņotu planētas pavadoni Eiropu, kur zem ledus esošajā okeānā varētu mitināties kādas primitīvas dzīvības formas.