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