Pomimo tego, że ludzkość dzięki najpotężniejszym teleskopom i licznym misjom kosmicznym nauczyła się wielu interesujących rzeczy o naszym Układzie Słonecznym, wciąż istnieje wiele pytań i tajemnic, które wprawiają w zakłopotanie nawet najwybitniejszych naukowców naszych czasów. Im więcej badamy przestrzeni, tym więcej zagadek nam ona przedstawia. Proponujemy zapoznanie się z dziesięcioma najciekawszymi tajemnicami naszego Układu Słonecznego, których nawet najlepsze umysły naszej planety nie były jeszcze w stanie rozwiązać.
Niewidzialna tarcza otaczająca Ziemię
W 1958 roku James Van Allen z University of Iowa odkrył parę pierścieni promieniowania otaczających naszą planetę na wysokości 40 000 kilometrów i składających się z wysokoenergetycznych elektronów i protonów. Pole magnetyczne Ziemi utrzymuje te pierścienie wokół naszej planety. Obserwacja pierścieni wykazała, że kurczą się one lub rozszerzają pod wpływem energii emitowanej przez rozbłyski na Słońcu.
W 2013 roku Daniel Baker z University of Colorado odkrył trzecią strukturę pomiędzy wewnętrznym i zewnętrznym pierścieniem promieniowania Van Allena. Baker nazwał tę strukturę „pierścieniem akumulacyjnym”, który działa jak rozszerzająca się i kurcząca niewidzialna tarcza, która blokuje działanie „śmiercionośnych elektronów”. Elektrony te, znajdujące się na wysokości 16 000 kilometrów, mogą być śmiertelne nie tylko dla ludzi w kosmosie, ale także dla różnego wyposażenia satelitów kosmicznych.
Na wysokości nieco ponad 11 000 kilometrów nad powierzchnią planety tworzy się granica pierścienia wewnętrznego, którego kontur zewnętrzny blokuje elektrony i uniemożliwia im wnikanie głębiej w naszą atmosferę.
„Wydaje się, że te elektrony zderzają się ze szklaną ścianą. Coś tworzy rodzaj pola siłowego wokół naszej planety, co mogliśmy zobaczyć w różnych filmach science fiction. To niesamowicie tajemnicze zjawisko”- mówi Baker.
Film promocyjny:
Naukowcy opracowali kilka teorii, które w taki czy inny sposób mogą częściowo wyjaśnić istotę tej niewidzialnej tarczy. Jednak żadna z tych teorii nie jest ostateczna i potwierdzona.
Anomalie przyspieszenia
Aby wysłać statki kosmiczne w najdalsze zakątki naszego Układu Słonecznego, naukowcy używają specjalnych manewrów grawitacyjnych, wykorzystując do przyspieszenia energię grawitacyjną naszej planety lub księżyca. Jednak naukowcy, jak się okazuje, nie zawsze są w stanie dokładnie obliczyć prędkość przyspieszania statku kosmicznego podczas takich manewrów. Czasami zdarza się, że obliczona prędkość nie zgadza się z wcześniej zapowiedzianą. Takie niespójności nazywane są „nienormalnym przyspieszeniem”.
Teraz naukowcy mogą obliczyć tylko dokładną różnicę prędkości podczas przyspieszania z powodu energii grawitacyjnej Ziemi. Jednak nawet w tym przypadku zdarzają się nieprzewidziane zdarzenia, jak na przykład zdarzyło się sondzie NASA „Cassini” w 1999 roku, której prędkość lotu z powodu nieznanych okoliczności została spowolniona o 2 milimetry na sekundę. Inny przypadek miał miejsce w 1998 r., Kiedy statek kosmiczny NEAR tej samej NASA uzyskał niewytłumaczalne przyspieszenie o 13 milimetrów na sekundę wyższe niż zapowiadane wcześniej obliczenia.
„Te niewyjaśnione różnice w prędkości obliczonej i rzeczywistej nie odgrywają istotnej roli w zmianie toru lotu statku kosmicznego” - mówi Louis Acedo Rodriguez, fizyk z Politechniki w Walencji.
„Chociaż te anomalne różnice są mniej powszechne, biorąc pod uwagę wszystkie zagrożenia, bardzo ważne jest, aby wiedzieć, co je powoduje”.
Naukowcy kiedyś zaproponowali różne teorie na temat tego, co może powodować te anomalie. Zarówno promieniowanie słoneczne, jak i ciemna materia przechwycona przez grawitację naszej planety zostały uznane za winowajców, ale nikt nie zna dokładnej przyczyny tego zjawiska. Nadal.
Wielka czerwona plama Jowisza
Duża czerwona plama na Jowiszu, piątej planecie od Słońca, ma dwie nierozwiązane tajemnice. Pierwsza tajemnica dotyczy tego, dlaczego ten gigantyczny huragan nigdy się nie kończy? Jest tak ogromny, że zmieściłyby się w nim co najmniej dwie planety wielkości naszej Ziemi.
„Zgodnie z obecnymi teoriami, wielka czerwona plama na Jowiszu powinna zniknąć po kilku dekadach. Jednak ten huragan trwa już od kilku stuleci”- mówi Pedram Hasanzade z Uniwersytetu Harvarda.
Istnieje kilka teorii, które próbują wyjaśnić jego tak długi czas trwania. Według jednej z tych teorii długowieczny gigantyczny huragan pochłania mniejsze pobliskie tornada, pochłaniając ich energię. Sam Hasanzade zaproponował inną teorię w 2013 roku. Według niej ruch wirowych przepływów zimnych gazów od dołu do góry i gorących gazów od góry do dołu wewnątrz tego gigantycznego huraganu pozwala przywrócić część energii w jego centrum. A jednak żadna z proponowanych teorii nie rozwiązuje jednoznacznie kwestii tej zagadki.
Druga tajemnica dużej czerwonej plamki związana jest ze źródłem jej koloru. Jedna z teorii sugeruje, że czerwony kolor jest spowodowany pierwiastkami chemicznymi ukrytymi przez widoczne chmury gazowego olbrzyma. Jednak niektórzy naukowcy argumentują, że ruch w górę pierwiastków chemicznych byłby wynikiem bardziej nasyconego czerwonego zabarwienia wiru na wszystkich wysokościach.
Jedna z najnowszych hipotez głosi, że wielka czerwona plama Jowisza jest rodzajem „oparzenia słonecznego” górnej warstwy chmur, podczas gdy dolne warstwy są białe lub raczej szare. Naukowcy popierający tę teorię uważają, że czerwony kolor wiru powstaje w wyniku wystawienia na działanie światła ultrafioletowego ze Słońca, przebijającego skład amoniaku gazu w górnych warstwach atmosfery Jowisza.
Pogoda na Tytanie
Podobnie jak Ziemia, Tytan ma swoje własne pory roku. Tytan to jedyny satelita w naszym Układzie Słonecznym o gęstej atmosferze. Każdy sezon na Tytanie to około siedmiu lat na Ziemi (Tytan, przypomnijmy, jest satelitą Saturna, któremu okrążenie Słońca zajmuje 29 ziemskich lat).
Ostatnia zmiana sezonu na Tytanie miała miejsce w 2009 roku. Na półkuli północnej zima ustąpiła wiosny, natomiast w południowej części satelity lato ustąpiło miejsca jesieni. Jednak w maju 2012 roku, jesienią na półkuli południowej, sonda Cassini wykonała zdjęcia gigantycznego wiru polarnego tworzącego się na południowym biegunie satelity. Po obejrzeniu tych zdjęć naukowcy byli zdumieni faktem, że wir powstał 300 kilometrów nad powierzchnią Tytana. Powodem zamieszania była wysokość i temperatura obszaru, w którym powstał ten wir - były zbyt wysokie.
Analizując dane spektralne kolorów światła słonecznego odbijanego przez atmosferę Tytana, naukowcy byli w stanie wykryć oznaki obecności cząstek cyjanowodoru. A jego obecność z kolei może oznaczać, że cała nasza idea Tytana jest zasadniczo błędna. Obecność cyjanowodoru powinna wskazywać, że górna część atmosfery satelity powinna być o 100 stopni Celsjusza niższa niż wcześniej sądzono. Wraz ze zmianą pory roku atmosfera na południowej półkuli Tytana zaczęła się ochładzać szybciej niż oczekiwano.
Ponieważ cyrkulacja atmosfery podczas zmiany pory roku powoduje wypychanie ogromnych ilości gazu na południe, stężenie cyjanowodoru wzrasta i chłodzi otaczające powietrze. Ograniczenie ekspozycji na światło słoneczne w okresie zimowym również bardziej chłodzi półkulę południową. Naukowcy zamierzają przetestować to założenie, a także wiele innych tajemnic Tytana w dniu przesilenia letniego, które nastąpi na Saturnie w 2017 roku.
Ultra-energetyczne źródło promieniowania kosmicznego
Promieniowanie kosmiczne to wysokoenergetyczne promieniowanie, które nie zostało w pełni zbadane przez naukę. Jedną z głównych tajemnic astrofizyki jest to, skąd pochodzi ultraenergetyczne promieniowanie kosmiczne i jak może zawierać tak niesamowitą ilość energii. Są to najbardziej naładowane cząstki znane w naszym wszechświecie. Naukowcy mogą obserwować ich ruch tylko wtedy, gdy uderzą w górne warstwy naszej planety, rozpadając się na jeszcze mniejsze cząstki i wywołując ostry puls fal radiowych trwający nie dłużej niż kilka nanosekund.
Jednak na Ziemi nie można prześledzić, skąd pochodzą te cząstki. Obszar największego detektora do wykrywania tych cząstek na Ziemi wynosi zaledwie około 3000 kilometrów kwadratowych, co odpowiada w przybliżeniu obszarowi państwa karłowatego Luksemburga. Naukowcy planują rozwiązać ten problem, budując „siatkę kilometrów kwadratowych” (SKA) - superczuły interferometr radiowy, dzięki któremu Księżyc (tak, nasz naturalny satelita) zmieni się w prawdziwy gigantyczny detektor promieniowania kosmicznego.
Siatka kilometrów kwadratowych wykorzysta całą widoczną część powierzchni Księżyca do wykrywania sygnałów radiowych z tych ultra-wysokoenergetycznych cząstek. Dzięki SKA naukowcy planują zarejestrować do 165 zdarzeń związanych z cząstkami ultra wysokoenergetycznymi, co oczywiście jest wielokrotnie większe niż są w stanie zrobić obecnie.
„Promieniowanie kosmiczne tego rodzaju energii jest tak rzadkie, że trzeba mieć przy sobie niewiarygodnie ogromny detektor, który może zebrać niezbędną ilość informacji, z którymi można faktycznie pracować” - wyjaśnia dr Justin Bray z Uniwersytetu w Southampton.
„Ale rozmiar księżyca przewyższa każdy inny wykrywacz cząstek, jaki kiedykolwiek zbudowano. Jeśli nam się uda, będzie lepsza okazja, aby dowiedzieć się, skąd pochodzą te cząstki”.
Cisza radiowa Wenus
Wenus ma gorącą, gęstą i pochmurną atmosferę, która ukrywa jej powierzchnię przed linią wzroku. Do tej pory jedynym sposobem odwzorowania powierzchni tej planety był radar. Kiedy sonda Magellan odwiedziła Wenus 20 lat temu, naukowcy zainteresowali się dwiema tajemnicami planety, które do tej pory pozostały nierozwiązane.
Pierwsza tajemnica polega na tym, że im wyższy teren powierzchni planety, tym lepiej („jaśniej”) odbijane są fale radiowe kierowane na powierzchnię. Coś podobnego dzieje się tutaj na Ziemi, ale biorąc pod uwagę światło widzialne. Im wyżej jedziemy, tym niższa jest temperatura. Im wyżej w górach, tym większe i grubsze czapy śnieżne. Podobny efekt występuje na Wenus, której powierzchni nie możemy obserwować w świetle widzialnym. Naukowcy są przekonani, że efekt ten jest spowodowany procesem wietrzenia chemicznego, który zależy od temperatury lub rodzaju opadów metali ciężkich, które działają jak metalowe nasadki odbijające sygnały radiowe.
Druga tajemnica Wenus polega na obecności luk radarowych na elewacjach powierzchni planety. Naukowcy widzą słabe odbicia na wysokości 2400 metrów, a następnie gwałtowny skok odbić sygnału, gdy osiągają wysokość 4500 metrów. Jednak począwszy od 4700 metrów następuje gwałtowny wzrost przerw w odbiciu sygnału. Czasami są setki takich luk. Sygnały wydają się iść w pustkę.
Plamki światła na pierścieniu F. Saturna
Porównując dane ostatnio uzyskane przez sondę Cassini z informacjami uzyskanymi przez Voyagera 30 lat temu, naukowcy odkryli spadek manifestacji jasnych skupisk na pierścieniu F Saturna (chociaż całkowita liczba skupisk pozostaje niezmieniona). Naukowcy odkryli, że pierścień F może się zmieniać. Jednocześnie zrób to bardzo szybko. Rzeczywiste od kilku dni.
„Ta obserwacja otwiera przed naszym Układem Słonecznym kolejną tajemnicę, którą zdecydowanie warto rozwiązać” - mówi Robert French z Instytutu SETI w Kalifornii.
Niektóre pierścienie Saturna są zbudowane z kawałków lodu, które są podobne rozmiarami do dużych głazów. Jednak pierścień F planety składa się z cząstek lodu nie większych niż ziarna pyłu. Z tego powodu naukowcy często określają pierścień F jako „pierścień pyłowy”. Patrząc na ten pierścień, zobaczysz słabą poświatę.
Czasami cząsteczki lodu w pobliżu pierścienia łączą się, tworząc duże lodowe kule - maleńkie księżyce Saturna. Kiedy te maleńkie satelity zderzają się z większością pierścienia F, wypychają cząsteczki, które go tworzą. W rezultacie pojawiają się jasne odblaski. Liczba tych rozbłysków jest bezpośrednio związana z liczbą tych maleńkich satelitów. Tak przynajmniej mówi jedna z teorii.
Według innej teorii pierścień F Saturna powstał stosunkowo niedawno. Powstał w wyniku zniszczenia większych lodowych satelitów planety. W tym przypadku zmiany w pierścieniu F wynikają z jego rozwoju. Naukowcy nie zdecydowali jeszcze, która teoria bardziej przypomina prawdę. Wymaganych jest więcej obserwacji pierścienia F planety.
Wyimaginowane gejzery Europy
Pod koniec 2013 roku naukowcy ogłosili, że Kosmiczny Teleskop Hubble'a odkrył gejzery wybuchające 200 kilometrów od powierzchni południowego bieguna Europy, lodowego księżyca Jowisza. Nieoczekiwanie dla nauki poszukiwanie życia pozaziemskiego jest potencjalnie łatwiejsze. W końcu sonda orbitalna mogłaby przelecieć przez te gejzery i zebrać próbki oceanicznego składu Europy w poszukiwaniu oznak życia, bez konieczności lądowania na lodowatej powierzchni.
Jednak dalsze obserwacje Europy nie wykazały obecności pary wodnej. Ponowna analiza wcześniej zebranych danych generalnie kwestionowała, czy w ogóle istnieją gejzery. Niektórzy naukowcy zwracają również uwagę, że Hubble nie znalazł żadnych gejzerów podczas eksploracji Europy w październiku 1999 i listopadzie 2012 roku.
„Odkrycie” gejzerów w Europie okazało się prawdziwą tajemnicą. Agencja lotnicza NASA planuje wysłać robotyczną sondę na satelitę Jowisza, której zadaniem będzie zrozumienie rzeczywistości lub nierzeczywistości obserwacji.
Metan na Marsie
Od czasu pobytu na Czerwonej Planecie łazik Curiosity nie zauważył śladów metanu na Marsie, ale 8 miesięcy po wylądowaniu naukowcy byli zaskoczeni tym, co łazik zarejestrował za pomocą czułych czujników. Na Ziemi ponad 90 procent metanu w atmosferze jest wytwarzane przez organizmy żywe. Z tego powodu naukowcy zdecydowanie postanowili dowiedzieć się, skąd metan mógł pochodzić z Marsa i co może spowodować jego nieoczekiwane uwolnienie do atmosfery Czerwonej Planety.
Według wszystkich tych samych badaczy może to mieć kilka przyczyn. Jednym z nich może być na przykład obecność na planecie bakterii wytwarzających metan lub metanogenów. Inną prawdopodobną przyczyną są meteoryty bogate w wodór, które czasami przenikają do atmosfery Marsa i w rzeczywistości są rodzajem bomb organicznych, które uwalniają metan po podgrzaniu do ekstremalnych temperatur przez promieniowanie ultrafioletowe Słońca. Istnieje wiele teorii na ten temat, a jedna jest piękniejsza od drugiej.
Drugą tajemnicą Marsa jest to, że metan nie tylko pojawia się, ale także znika. Kiedy marsjańska sonda kosmiczna nie wykryła śladów metanu po tym, jak została tam pierwotnie odkryta, naukowcy byli zdumieni. Według nauki metan nie może zniknąć z planety w ciągu zaledwie kilku lat. Rozkład tej substancji chemicznej z atmosfery trwałby około 300 lat. Dlatego przed naukowcami pojawiło się pytanie: czy rzeczywiście na Marsie odkryto metan?
Jednak faktycznie potwierdzono niektóre emisje metanu. A co do tego, dokąd się udał: może marsjańskie wiatry nieustannie odciągają cząsteczki metanu od czułych czujników Curiosity? Nie wyjaśnia to jednak w żaden sposób pewnych obserwacji sondy kosmicznej na orbicie.
Życie na Ceres
Pojazd NASA do eksploracji kosmosu Dawn spieszy się na spotkanie z Ceres, planetą karłowatą znajdującą się w naszym Układzie Słonecznym. Sonda kosmiczna ma przybyć w marcu 2015 roku. Niemal wszystko, co wiemy o Ceres, pozostaje tajemnicą dla naukowców. W przeciwieństwie do protoplanety Vesta, którą Dawn odwiedził w drodze na Ceres, nie ma historii o meteorytach lub kometach związanych z Ceres, które mogłyby ukształtować jej strukturę.
Podczas gdy Westa pozostaje bardzo suchą asteroidą, uważa się, że Ceres składa się ze skał i lodu i może zawierać ciekły ocean wody pod pokrywą lodową. Naukowcy sugerują, że woda w takiej czy innej formie stanowi 40 procent jej składu. Według nauki Ceres jest drugą planetą (po Ziemi) lub jakimkolwiek innym ciałem kosmicznym, które zawiera tak ogromne rezerwy wody w naszym Układzie Słonecznym. To prawda, że naukowcy nie byli jeszcze w stanie ustalić dokładnej objętości wody. Być może statek kosmiczny Dawn pomoże rozwiązać to pytanie, a także odpowie na pytanie, dlaczego Ceres tak bardzo różni się od Westy.
Obie planety karłowate mogą zawierać istotne informacje o życiu na Ziemi. A Ceres pod tym względem jest najbardziej tajemnicza. Czy ta protoplaneta może podtrzymywać życie? Z tego, co wiedzą naukowcy, do życia potrzebne są trzy składniki: źródło energii, woda w stanie ciekłym i chemiczne elementy budulcowe, takie jak węgiel. Oprócz tego, że na Ceres woda może być obecna w dużej objętości, w tym w postaci płynnej, sama Ceres znajduje się wystarczająco blisko Słońca, aby odebrać wystarczającą ilość ciepła słonecznego. Nie wiadomo jeszcze nauce, czy planeta karłowata ma własne wewnętrzne źródło ciepła. Ponadto nic nie wiadomo o niezbędnych elementach budulcowych życia. Miejmy nadzieję, że misja kosmiczna Dawn odpowie na wszystkie te pytania.
NIKOLAY KHIZHNYAK