10.Загадочная температура солнечной короны
Как мы уже обсуждали ранее, ученые десятилетиями задавались вопросом, почему температура короны Солнца, или внешней атмосферы, намного выше, чем его фотосфера или видимая поверхность. Вопреки всей логике, поверхность Солнца имеет температуру около 6000 Кельвинов (около 6000 градусов Цельсия, или 10000 ° F), в то время как корона часто становится в 300 раз горячее . «Это небольшая загадка», - сказал Джефф Брозиус, ученый-космонавт из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде. «Чем дальше от горячего источника, тем холоднее становится. Когда вы жарите зефир, вы перемещаете его ближе к огню, чтобы приготовить его, а не дальше ».
Но недавно ученые обнаружили убедительные доказательства того, что нановспышки и производимые ими энергетические частицы являются, по крайней мере, частью источника дополнительного тепла. Хотя нановспышки являются крошечными родственниками солнечных вспышек (которые могут нагреть солнечную плазму до десятков миллионов градусов всего за секунды), они все же почти постоянно производят небольшие быстрые выбросы тепла и энергии . Мы пока не можем видеть их напрямую, но эта проблема может быть решена, когда космический телескоп NASA NuSTAR сделает их портреты в рентгеновских лучах высокой энергии. Но ученые не могут делать эти снимки, пока Солнце не станет тише; в противном случае вся энергетическая активность может скрыть действие нановспышек.
А пока спектрограф для визуализации интерфейсной области (IRIS) дает нам лучший способ косвенно обнаруживать нановспышки, глядя на основание корональной петли. Корональная петля - это петля горячей плазмы, выходящая с поверхности Солнца в корону, которая ярко светится в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. Точка основания возникает там, где магнитные петли встречаются с поверхностью Солнца. IRIS не может видеть фактические события нагрева короны, но он действительно видит характерные быстрые небольшие повышения яркости в основаниях корональных петель.
В то время как другие теории были опровергнуты, все больше свидетельств указывают на нановспышки как на решение тайны нагрева короны. Если это правильно, NuSTAR должен видеть хотя бы одну нановспышку каждые несколько минут. Если нет, пора вернуться к чертежной доске.
9.Происхождение темного материала на протопланете Веста
Более года ученые знали, что темный материал содержит большое количество углерода. Но недавно они обнаружили, что серпентин , силикатный минерал, образующий породу, был элементом темной материи. Змеиный назван из-за его сходства со змеиной кожей.
Этот минерал решает некоторые загадки образования Весты. Темная материя не могла вступить в контакт с высокими уровнями тепла, потому что температура выше 400 градусов по Цельсию (700 ° F) разрушила бы змеевик. Мы уже знаем, что Веста когда-то была довольно горячей, поэтому темная материя не могла исходить от самой Весты.
Таким образом, единственным логическим объяснением остается относительно медленный удар богатого углеродом астероида. Если бы удар был высокоскоростным, змеевик был бы разрушен из-за высокой температуры. Рассеивание темного материала на Весте также соответствует низкоскоростному удару астероида.
8.Тайна атмосферы Венеры
Ионосфера - это электрически заряженный слой атмосферы Венеры. Когда Venus Express Европейского космического агентства начал вращаться вокруг Венеры в последние годы, он находился на гораздо более высокой орбите, чем его предшественник. Но даже на большей высоте Venus Express видел те же дыры. Это означало, что эти дыры пробурены в атмосфере глубже, чем считалось ранее. Кроме того, Pioneer Venus Orbiter наблюдал дыры в максимуме солнечной активности, когда солнечная активность находится на пике. Но Venus Express видел дыры во время солнечного минимума, что означает, что эти дыры более распространены, чем мы предполагали.
Чтобы интерпретировать то, что происходит с Венерой, необходимо понимать, что сторона ее ионосферы, обращенная к Солнцу, постоянно подвергается воздействию солнечного ветра - потока заряженных частиц, текущих от Солнца. Ионосфера действует как тонкая граница, которая простирается от передней части Венеры вокруг планеты до затухания сзади, как комета. Думайте об ионосфере как об воздухе, обтекающем летящий мяч для гольфа.
Когда солнечный ветер попадает в ионосферу, плазма накапливается, что, в свою очередь, создает вокруг планеты тонкую магнитосферу. Магнитосфера - это область вокруг планеты, где ее магнитное поле может отражать солнечный ветер.
Venus Express может измерить это слабое магнитное поле вокруг Венеры. Но это предполагало, что за Венерой не было двух дыр. Вместо этого ученые теперь полагают, что есть два широких и длинных цилиндра, которые простираются от поверхности Венеры в космос. Возможно, заряженные частицы выдавливаются из этих цилиндров, как зубная паста из тюбика.
Но тут возникает еще одна интересная загадка. Что позволяет этим магнитным полям прорезать ионосферу, спуститься к поверхности планеты и, возможно, даже проникнуть на нее? Возможно, мы пролили свет на одну загадку Венеры, но в итоге мы нашли другую.
7.Theta Aurora
Тета-сияния могут формироваться на более высоких широтах, ближе к полюсам, чем типичные полярные сияния. Тета-сияние можно увидеть только сверху, где оно выглядит как греческая буква тета (θ).
Формирование полярного сияния зависит от выравнивания межпланетного магнитного поля, которое течет вместе с солнечным ветром, и магнитного поля Земли. Когда два поля пересекаются, магнитное поле Земли будет указывать на север. Но если межпланетное поле направлено на юг, то силовые линии магнитного поля будут указывать в противоположных направлениях. Это вызывает процесс, называемый магнитным пересоединением (который еще не совсем понятен), который перестраивает силовые линии магнитного поля по-новому.
Новое выравнивание позволяет частицам солнечного ветра проникать в магнитосферу Земли, огромный магнитный пузырь вокруг нашей планеты. Когда эти солнечные частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля планеты и сталкиваются с атомами в верхних слоях атмосферы Земли, рождается сияние. В этом случае образование, скорее всего, произойдет на 65–70 градусов к северу или югу от экватора Земли.
Но тета-полярные сияния могут происходить на более высоких широтах, если межпланетное магнитное поле направлено на север, а не на юг. Ученые недавно обнаружили, что, когда это произошло, магнитное пересоединение может захватить плазму (которая является ионизированным газом) внутри магнитосферы. Захваченная плазма становится горячей, и на этот раз может родиться тета-сияние.
6.Загадка с песчаными дюнами Титана
Сначала существование дюн не имело смысла, потому что мы думали, что Титан испытывает только легкий бриз над своей поверхностью. Но более поздние исследования показали, что ветры должны быть сильнее, чем считалось ранее. Космический аппарат НАСА «Кассини» также прислал изображения частиц, которые создали эти дюны.
«Было удивительно, что на Титане были частицы размером с песчинку - мы до сих пор не понимаем их источник - и что у него были достаточно сильные ветры, чтобы сдвинуть их», - сказал Девон Берр из Университета Теннесси. «Прежде чем увидеть изображения, мы подумали, что ветер, вероятно, слишком слаб, чтобы осуществить это движение».
Но больше всего ученых озадачила форма дюн. Согласно данным, предоставленным Кассини, обычно дуют с востока на запад. Но дюны вокруг кратеров и гор выглядели так, как будто они были созданы ветром, дующим в другом направлении.
В аэродинамической трубе высокого давления НАСА Бёрр и ее команда провели шесть лет, воссоздавая условия ветра и песка на Титане. Наконец, они обнаружили, что ветер должен был дуть как минимум на 50 процентов быстрее, чем первоначально предполагалось, чтобы создать дюны. Плотная атмосфера Титана требовала более высоких скоростей.
Их открытие также объяснило форму дюн. Согласно их модели, ветры на Титане обычно слабые, дуют с востока на запад, и поэтому не могут создавать дюны. Но дважды в год Сатурна, что эквивалентно 30 земным годам, ветер дует быстрее в обратном направлении, когда Солнце пересекает экватор Титана. Берр считает, что эти быстрые изменения ветра происходят при создании дюн, и это объясняет их форму. «Кассини», возможно, пропустил эти высокие скорости ветра, потому что они случаются нечасто.
5.Неожиданные вулканы Меркурия
Фотографии MESSENGER показали наличие отложений пирокластического пепла , которые образованы обломками горных пород, выброшенных из жерл вулканов. Итак, у Меркурия явно были летучие соединения. Но данные также показали, что вулканы извергались на протяжении большей части истории Меркурия.
Это привело к другому вопросу. Все ли летучие соединения внутри планеты взрывались в начале истории Меркурия или взрывы происходили в течение значительно более длительного периода времени?
Группа исследователей из Университета Брауна считает, что извержения произошли в течение длительного периода времени. К такому выводу они пришли, глядя на жерла вулканов. Если бы все вулканы взорвались примерно в одно и то же время, то все жерла были бы разрушены примерно на одинаковую величину. Но ученые наблюдали разную степень деградации, что соответствует извержениям вулканов в течение гораздо более длительного периода времени.
Используя степень деградации для определения возраста кратеров Меркурия, исследователи полагают, что вулканическая активность, вероятно, произошла 1–3,5 миллиарда лет назад. Это может показаться старым, но на самом деле оно геологически молодо. Если бы все вулканы взорвались во время образования Меркурия, кратерам было бы около 4,5 миллиардов лет.
Эта информация также помогает нам понять, как образовался Меркурий. Согласно двум популярным теориям, Меркурий раньше был больше, но либо потерял свои внешние слои, когда они были поджарены Солнцем, либо когда они были оторваны сильным ударом вскоре после образования планеты. Учитывая новую информацию о летучих соединениях, ни одна из этих теорий сейчас не кажется вероятной.
4.История климата Марса
Хумаюн и его команда были удивлены, обнаружив, что некоторые цирконы в Black Beauty были созданы 4,4 миллиарда лет назад, когда Марс был новой планетой с окружающей средой, которая могла поддерживать жизнь.
Изучая вариации атомов кислорода в этих цирконах, Хумаюн смог извлечь часть истории климата Марса, как археолог извлекает кусочки истории человечества из артефактов и человеческих скелетов. Это потому, что цирконы действуют как архив изменения климата Марса, храня записи о том, что происходило с водяным паром на протяжении истории планеты.
Хумаюн обнаружил, что воды на Марсе гораздо больше около 4,5 миллиардов лет назад, но затем произошли драматические изменения. Сухая пустыня, которая характеризует Марс сегодня, существует давно - по крайней мере 1,7 миллиарда лет. Но если Марс когда-то был теплой планетой с изобилием воды, это снова вызывает вопрос: возможно ли, что Марс когда-то поддерживал жизнь?
В текущих климатических исследованиях другие ученые анализируют пылевых дьяволов на Марсе. Как мы уже говорили, пыльные дьяволы похожи на пыльные торнадо . Но на этом сравнение с погодой на Земле заканчивается. «Марсианский воздух настолько разрежен, что пыль оказывает большее влияние на передачу энергии в атмосфере [Марса] и на поверхности, чем в плотной атмосфере Земли», - сказал Удасанкар Наир из Университета Алабамы.
Днем пыль в воздухе может препятствовать солнечному свету нагревать поверхность Марса. Ночью такая же пыль излучает длинноволновое излучение, которое нагревает поверхность. Таким образом, более глубокое знание атмосферной пыли и пылевых дьяволов должно помочь нам лучше понять текущий климат Марса.
3.Полоски зебры на поясе Van Allen Radiation
Земля окружена двумя радиационными поясами Ван Аллена , внутренним и внешним, каждый из которых имеет форму бублика и содержит высокоэнергетические электроны и протоны. Но в начале 2014 года ученые объявили, что двойные зонды Ван Аллена НАСА обнаружили странный, но стойкий узор из полос зебры в высокоэнергетических электронах во внутреннем радиационном поясе.
Магнитное поле Земли удерживает эти радиационные пояса на месте. Но Земля казалась маловероятным виновником тайны зебры. Большинство ученых предполагали, что усиление солнечного ветра вызовет такую структуру. Но эта теория была отвергнута, когда полосы продолжали быть видимыми даже при низкой активности солнечного ветра.
Ученые в конце концов нашли ответ, который раньше считали маловероятным. Оказывается, вращение Земли вызывает полосы зебры. Из-за наклона оси магнитного поля нашей планеты вращение Земли создает слабое колеблющееся электрическое поле, которое влияет на весь внутренний радиационный пояс. Если вы думаете о группах электронов в радиационном поясе как о ириске, тогда колебания работают как конфетная машина, растягивая и складывая ирису, что создает полосатый рисунок на внутреннем радиационном поясе.
2.Плазменные ливни на солнце
Ученым известно об этом плазменном дожде около 40 лет. Но пока они не получили подробные данные с современных спутников и обсерваторий, они не могли объяснить, почему это произошло.
Здесь становятся очевидными параллели с погодой на Земле. При правильных условиях солнечные облака плотной горячей плазмы будут остывать, конденсироваться, пока не упадут на поверхность в виде корональных дождевых капель.
Также существует процесс быстрого испарения, в результате которого образуются облака. Но на Солнце сильные взрывы солнечных вспышек вызывают испарение. Телескопические изображения показывают, что солнечные вспышки , радиационные всплески на поверхности Солнца, предшествуют солнечным ливням. Ученые полагают, что необычно быстрое падение температуры заставляет корональный газ превращаться в солнечные капли дождя.
1.Органика на Марсе
Ученые НАСА не обнаружили органических веществ в материалах, обнаженных на поверхности планеты. Но это понятно, потому что космическое излучение и вездесущие перхлораты, которые производят изменяющий молекулы хлор, имеют тенденцию со временем разрушать органику на поверхности.
Органические молекулы состоят из углерода, связанного с другими элементами, такими как водород. Они необходимы для жизни, какой мы ее знаем, но они не обязательно содержат жизнь. Мы не знаем, были ли на Марсе когда-либо живые микробы, но это говорит нам о том, что на древнем Марсе были условия, благоприятствующие определенным формам жизни.
Ученым нужно было найти три компонента жизни на Марсе: воду, источник энергии и органику . Обнаружив органику, они теперь имеют полный список ингредиентов для жизни на Марсе, будь то прошлой или настоящей.
Образцы породы Камберленд также дали им важную информацию о потерях воды на планете. Изучая соотношение дейтерия к водороду в породе и сравнивая его с водяным паром в воздухе, ученые полагают, что большая часть потери воды на планете произошла после образования породы. Но их анализ также показал, что Марс потерял значительную часть своей первоначальной воды до образования Камберленда..
