10 Недозволених загадок сонячної системи
Незважаючи на те, що людство завдяки потужним телескопам і численним космічним місіям дізналося багато чого цікавого про нашу Сонячну систему, залишається ще чимало питань і загадок, які ставлять в безвихідь навіть найвидатніших учених нашого часу. І чим більше ми вивчаємо космос, тим більше загадок він нам підносить. Пропонуємо ознайомитися з десятьма найцікавішими містеріями нашої Сонячної системи, які поки не змогли вирішити навіть кращі уми нашої планети.
Невидимий щит, що оточує Землю
У 1958 Джеймс Ван Аллен з Університету Айови виявив пару радіаційних кілець, що оперізують нашу планету на висоті до 40 000 кілометрів і складаються з електронів і протонів високих енергій. Утримує ці кільця навколо нашої планети магнітної поле Землі. Спостереження за кільцями показало, що вони то стискаються, то розширюються під впливом енергії, що викидається спалахами на Сонці.
У 2013 році Деніел Бейкер з Колорадського університету виявив між внутрішнім і зовнішнім радіаційними кільцями Ван Аллена третю структуру. Бейкер позначив цю структуру як «накопичувальне кільце», що працює як розширюється і звужується невидимий щит, який блокує ефекти «смертельних електронів». Ці електрони, що знаходяться на висоті 16 000 кілометрів, можуть бути згубними не тільки для людей, що знаходяться в космосі, але і для різного устаткування космічних супутників.
На висоті трохи вище 11 000 кілометрів над поверхнею планети формується межа внутрішнього кільця, чий зовнішній контур блокує електрони і не дозволяє їм проникати глибше в нашу атмосферу.
«Ці електрони нібито стикаються зі скляною стіною. Щось створює навколо нашої планети якусь подобу силового поля, яке ми могли бачити в різних фантастичних фільмах. Це неймовірно загадковий феномен », - говорить Бейкер.
Вчені розробили кілька теорій, які тим чи іншим чином частково могли б пояснити сутність даного невидимого щита. Однак жодна з цих теорій не є остаточною і підтвердженої.
аномалії прискорення
Для відправки космічних апаратів в далекі куточки нашої Сонячної системи вчені використовують спеціальні гравітаційний маневр, задіюючи гравітаційну енергію нашої планети або Місяця для прискорення. Однак вчені, як виявляється, не завжди точно здатні розрахувати швидкість прискорення космічних апаратів при таких маневрах. Іноді відбувається так, що розрахована швидкість не відповідає раніше заявленій. Такі нестиковки називаються «аномальним прискоренням».
Зараз у вчених є можливість розрахувати лише точну різницю в швидкості при прискоренні за рахунок гравітаційної енергії Землі. Однак навіть в цьому випадку відбуваються непередбачені події, як, наприклад, сталося з зондом NASA "Кассіні" в 1999 році, чия швидкість польоту через незрозумілих обставин була сповільнена на 2 міліметри в секунду. Інший випадок стався в 1998 році, коли космічний апарат NEAR все того ж NASA отримав незрозуміле прискорення на 13 міліметрів в секунду вище, в порівнянні з раніше заявленими розрахунками.
«Ці незрозумілі відмінності в розрахунковій і реальної швидкості не грають серйозної ролі в зміні траєкторії польоту космічних апаратів», - каже Луї АСЕДО Родрігез, фізик з Політехнічного університету Валенсії.
«І хоча дані аномальні відмінності зустрічаються не так часто, з огляду на всі ризики, дуже важливо дізнатися, чим вони викликаються».
Вчені свого часу пропонували різні теорії про те, чим можуть бути викликані ці аномалії. У винуватці ставили і сонячну радіацію, і темну матерію, захоплену гравітацією нашої планети, проте точної причини цього явища не знає ніхто. Досі.
Велика червона пляма Юпітера
З великим червоним плямою на Юпітері, п`ятої планеті від Сонця, пов`язане відразу дві невирішені загадки. Перша загадка пов`язана з тим, чому цей гігантський ураган ніколи не припиняється? Він настільки величезний, що всередині нього могли б поміститися як мінімум дві планети розміром з нашу Землю.
«Згідно з нинішніми теоріям, велика червона пляма на Юпітері мало зникнути через кілька десятиліть. Однак ураган цей триває вже кілька століть », - говорить Педро Гасанзаде з Гарвардського університету.
Є кілька теорій, які намагаються пояснити його настільки високу тривалість. Згідно з однією з цих теорій, долгоживущий гігантський ураган поглинає більш дрібні поруч утворюються смерчі, вбираючи їх енергію. Іншу теорію в 2013 році запропонував сам Гасанзаде. Відповідно до неї, рух вихрових потоків холодних газів від низу до верху і гарячих газів зверху вниз всередині цього гігантського урагану дозволяє відновлювати частину енергії в його центрі. І все ж жодна із запропонованих теорій остаточно не вирішує питання цієї загадки.
Друга загадка великого червоної плями пов`язана з джерелом його кольору. Одна з теорій припускає, що червоний колір викликається хімічними елементами, прихованими видимими хмарами газового гіганта. Однак деякі вчені стверджують, що рух хімічних елементів вгору стало б наслідком більш насиченого червоного відтінку вихору на всіх висотах.
Одна з останніх гіпотез свідчить, що велика червона пляма Юпітера є свого роду «сонячним опіком» верхнього шару хмар, а нижчі шари мають білий або, скоріше, сіруватого кольору. Вчені, які виступають на підтримку даної теорії, вважають, що червоний колір вихору утворюється внаслідок впливу ультрафіолетового світла Сонця, що пробивається крізь аміачний склад газу верхніх шарів атмосфери Юпітера.
Погода Титана
Як і на Землі, на Титані є свої пори року. Титан є єдиним супутником у нашій Сонячній системі, що володіє щільною атмосферою. Кожен сезон на Титані дорівнює приблизно семи років на Землі (Титан, нагадаємо, є супутником Сатурна, якому для обороту навколо Сонця потрібно 29 земних років).
Остання зміна сезону на Титані сталася в 2009 році. У його північній півкулі зима змінилася навесні, в той час як в південній частині супутника літо змінилося восени. Однак у травні 2012 року під час осіннього сезону в південній півкулі космічний апарат «Кассіні» зробив фотографії гігантського полярного вихору, який формується на південному полюсі супутника. Побачивши ці фотографії, вчені були здивовані тим фактом, що вихор утворювався на висоті 300 кілометрів над поверхнею Титана. Причина здивованості полягала в висоті і температурі області, де утворився цей вихор - вони були занадто високими.
Аналізуючи спектральні дані кольорів сонячного світла, що відображаються атмосферою Титана, вчені змогли виявити ознаки наявності частинок ціановодорода. А його наявність, в свою чергу, могло б означати, що все наше уявлення про Титані є в корені неправильним. Присутність ціановодорода має говорити про те, що верхні шари атмосфери супутника повинні бути на 100 градусів Цельсія холодніше, ніж вважалося раніше. При зміні сезону атмосфера в південній півкулі Титана стала охолоджуватися швидше, ніж очікувалося.
Так як циркуляція атмосфери під час зміни сезону жене величезний обсяг газу на південь, концентрація ціановодорода зростає і охолоджує знаходиться поряд повітря. Зниження впливу сонячного світла під час зимового сезону також сильніше охолоджує південну півкулю. Це припущення, а також багато інших загадки Титана вчені збираються перевірити в день літнього сонцестояння, який відбудеться на Сатурні в 2017 році.
Джерело ультраенергетіческого космічного випромінювання
Космічне випромінювання являє собою випромінювання високих енергій, до кінця не вивчених наукою. Однією з головних загадок астрофізики є те, звідки береться ультраенергетіческое космічне випромінювання і як воно може містити такий неймовірний обсяг енергії. Це самі високозаряженние відомі частки в нашому Всесвіті. Спостерігати за їх рухом вчені можуть тільки тоді, коли вони вдаряються об верхні шари нашої планети, розриваючись на ще більш дрібні частинки і викликаючи різкий імпульс радіохвиль, що триває не більш декількох наносекунд.
Однак на Землі простежити за тим, звідки беруться ці частинки, неможливо. Площа найбільшого детектора виявлення цих частинок на Землі становить всього близько 3000 квадратних кілометрів, що приблизно дорівнює площі карликової держави Люксембург. Вирішити цю проблему вчені планують за рахунок будівництва «Квадратної кілометрової решітки» (SKA) - надчутливого радіоінтерферометра, завдяки якому Місяць (так-так, наш природний супутник) перетвориться в справжній гігантський детектор космічного випромінювання.
Квадратна кілометрова решітка буде використовувати всю видиму частину поверхні Місяця для виявлення радіосигналів цих частинок надвисоких енергій. Завдяки SKA вчені планують фіксувати до 165 подій, пов`язаних з частинками надвисоких енергій, що, звичайно ж, у багато разів більше, ніж вони мають можливість робити зараз.
«Космічні випромінювання подібного типу енергій настільки рідкісні, що вам необхідно мати при собі неймовірно величезний детектор, здатний зібрати необхідну кількість інформації, з якої дійсно можна працювати», - пояснює доктор Джастін Брей з Університету Саутгемптона.
«Але розміри Місяця затьмарюють будь-які інші розміри коли-небудь будувалися детекторів частинок. Якщо у нас все вийде, то з`явиться краща можливість для того, щоб з`ясувати, звідки ці частинки беруться ».
радіомовчання Венери
Венера має гарячої, щільною, що складається з хмар атмосферою, яка приховує її поверхню від прямої видимості. До теперішнього моменту єдиним способом для картографування поверхні цієї планети є радіолокаційний метод. Коли космічний апарат «Магеллан» відвідав Венеру 20 років тому, вчених зацікавили дві загадки планети, які залишилися невирішеними досі.
Перша загадка полягає в тому, що чим вище ландшафт поверхні планети, тим краще ( «яскравіше») відображаються спрямовані на поверхню радіохвилі. Щось аналогічне відбувається у нас на Землі, але з урахуванням видимого світла. Чим вище ми піднімаємося, тим нижчою стає температура. Чим вище в горах, тим більше і товщі снігові шапки. Аналогічний ефект відбувається на Венері, поверхня якої ми не можемо спостерігати у видимому світлі. Вчені вважають, що причиною цього ефекту є процес хімічного вивітрювання, що залежить від температури або типу опадів важких металів, які діють як металеві шапки, що відображають радіосигнали.
Друга загадка Венери полягає в наявності радіолокаційних прогалин на височинах поверхні планети. Вчені бачать слабкі відбиваються сигнали на висоті 2400 метрів, потім різкий стрибок відображення сигналів при підйомі до 4500 метрів. Однак починаючи з 4700 метрів відбувається різке збільшення прогалин в відображенні сигналів. Іноді кількість цих прогалин обчислюється сотнями. Сигнали йдуть ніби в порожнечу.
Згустки світла на F-кільці Сатурна
Порівнюючи недавно отримані космічним апаратом «Кассіні» дані з інформацією, отриманою «Вояджером» 30 років тому, вчені виявили зниження проявів яскравих згустків на F-кільці Сатурна (хоча загальне число згустків при цьому залишилося незмінним). Як з`ясували вчені, F-кільце здатне змінюватися. При цьому робити це дуже швидко. Фактичні протягом декількох днів.
«Це спостереження відкриває для нас ще одну загадку нашої Сонячної системи, яку безперечно варто дозволити», - каже Роберт Френч з Інституту SETI в Каліфорнії.
Деякі з кілець Сатурна складаються з шматків льоду, розміри яких аналогічні великим валунах. Однак F-кільце планети складається з частинок льоду, розмір яких не більше пилинок. З цієї причини вчені нерідко називають F-кільце «пиловим кільцем». При погляді на це кільце буде видно тьмяне світіння.
Іноді частинки льоду поруч з кільцем з`єднуються і утворюють великі коми льоду - крихітні супутники Сатурна. Коли ці крихітні супутники стикаються з основною масою F-кільця, то виштовхують з нього ті частинки, які його утворюють. В результаті цього відбуваються яскраві спалахи. Кількість цих спалахів безпосередньо залежить від числа цих крихітних супутників. Принаймні так свідчить одна з теорій.
Згідно ж з іншою теорією, F-кільце Сатурна утворилося відносно недавно. І утворилося воно внаслідок руйнування більших крижаних супутників планети. У цьому випадку зміни в F-кільці відбуваються внаслідок його розвитку. Вчені поки що не вирішили, яка з теорій більше схожа на правду. Потрібно більше спостережень за F-кільцем планети.
Уявні гейзери Європи
В кінці 2013 року вчені оголосили про те, що космічний телескоп «Хаббл» виявив на поверхні південного полюса Європи, крижаного супутника Юпітера, що вириваються на висоту 200 кілометрів гейзери. Несподівано для науки пошук позаземного життя потенційно став простіше. Адже орбітальний зонд міг пролетіти крізь ці гейзери і зібрати зразки океанічного складу Європи для пошуку ознак життя і при цьому без необхідності посадки на крижану поверхню.
Однак подальші спостереження за Європою не показали ніяких свідоцтв водяної пари. Повторний аналіз зібраних раніше даних взагалі поставив під сумнів інформацію про те, чи були взагалі ці гейзери. Деякі вчені вказують також на те, що досліджуючи в жовтні 1999 року і в листопаді 2012 року Європу «Хаббл" не виявив ніяких гейзерів.
«Виявлення» гейзерів на Європі обернулося справжньою загадкою. Аерокосмічне агентство NASA планує відправити до супутника Юпітера роботизований зонд, чиїм завданням буде розібратися в реальності чи нереальності спостереження.
Метан на Марсі
Марсохід «Кьюріосіті» з моменту свого перебування на Червоній планеті не помітив ознак наявності метану на Марсі, однак через 8 місяців після його приземлення вчені були здивовані тому, що марсохід зафіксував своїми чутливими датчиками. На Землі більше 90 відсотків знаходиться в атмосфері метану проводиться живими істотами. Саме з цієї причини вчені будь-що-будь вирішили з`ясувати, звідки ж міг взятися метан на Марсі і що могло викликати його несподіваний викид в атмосферу Червоної планети.
На думку все тих же дослідників, на те є кілька можливих причин. Однією з них, наприклад, могло б бути наявність на планеті метан-продукуючих бактерій або метаногенів. Інший вірогідною причиною можуть бути багаті воднем метеорити, які час від часу проникають крізь атмосферу Марса і є, по суті, свого роду органічними бомбами, вивільняють метан при нагріванні до екстремальних температур ультрафіолетовим випромінюванням Сонця. Теорій в цьому питанні багато і одна краше інший.
Друга загадка Марса полягає в тому, що метан не тільки з`являється, але і зникає. Коли марсіанський космічний зонд не зміг виявити ознаки наявності метану після того, як його спочатку там виявили, вчених цей факт поставив в справжню безвихідь. Якщо вірити науці, метан не може зникнути з планети всього за декілька років. Процес розкладання цієї хімічної речовини з атмосфери зажадав би близько 300 років. Тому перед вченими постало питання: а чи був взагалі насправді виявлено метан на Марсі?
Проте деякі з викидів метану дійсно були підтверджені. Що ж стосується того, куди він потім подівся: може бути, марсіанські вітри постійно відганяють молекули метану від чутливих датчиків «К`юріосіті»? І все ж це ніяк не пояснює певні спостереження знаходиться на орбіті планети космічного зонда.
Життя на Церере
Космічний дослідницький апарат Dawn аерокосмічного агентства NASA поспішає на зустріч Церере, карликову планету, розташованої в нашій Сонячній системі. До неї космічний зонд повинен прибути в березні 2015 року. Практично всі, що ми знаємо про Церере, залишається загадкою для вчених. На відміну від протопланети Вести, яку Dawn відвідав на шляху до Церери, з Церерой не пов`язане ніяких історій про метеоритах і кометах, які могли б сформувати її будова.
І поки Веста залишається вельми сухим астероїдом, вважається, що Церера складається з каменів і льоду і, можливо, містить під своєю крижаною шапкою рідкий океан з води. Вчені припускають, що вода в тій чи іншій формі становить до 40 відсотків її складу. Церера, на думку науки, є другою планетою (після Землі) або будь-яким іншим космічним тілом, що містить такі величезні запаси води в нашій Сонячній системі. Правда, точний обсяг води вченим поки дізнатися не вдалося. Можливо, космічний апарат Dawn допоможе вирішити це питання, а також відповісти на питання про те, чому Церера так відрізняється від Вести.
Обидві карликові планети можуть містити найважливішу інформацію про життя на Землі. І Церера в цьому плані є найбільш загадковою. Чи може ця протопланета підтримувати життя? Наскільки відомо вченим, існує три компонента, необхідних для життя: джерело енергії, рідка вода і хімічні будівельні блоки, такі як вуглець. Крім того, що на Церере в великому обсязі може бути присутня вода, в тому числі і в рідкій формі, сама Церера знаходиться досить близько до Сонця, щоб отримувати достатню кількість сонячного тепла. Поки науці не відомо, чи є у карликової планети свій внутрішній джерело тепла. Також нічого не відомо і про наявність необхідних будівельних блоках життя. Будемо сподіватися, що космічна місія Dawn зможе відповісти на всі ці питання.
