10 загадок Солнечной системы, которые до сих пор не дают покоя нашим лучшим ученым

Несмотря на всю информацию, которую мы обнаружили из наших телескопов и космических миссий, в нашей солнечной системе еще предстоит решить множество загадок. Иногда кажется, что чем больше мы учимся, тем больше загадок мы раскрываем.

10. Невидимый щит, окружающий Землю

В 1958 году Джеймс Ван Аллен из Университета Айовы обнаружил пару радиационных поясов, внутреннее и внешнее кольцеобразное кольцо на высоте до 40 000 километров (25 000 миль) над Землей, содержащее высокоэнергетические электроны и протоны. Магнитное поле Земли удерживает эти радиационные пояса на месте, но они сжимаются и набухают по мере необходимости, чтобы реагировать на выбросы Солнца в нашем направлении.

В 2013 году Дэниел Бейкер из Университета Колорадо обнаружил третью структуру между внутренним и внешним радиационными поясами Ван Аллена. Бейкер охарактеризовал эту структуру как « накопительное кольцо », которое приходит и уходит, как поднятие или опускание невидимого экрана по мере необходимости, чтобы блокировать эффект «электронов-убийц». Эти электроны, которые могут быть опасны как для космонавтов, так и для спутникового оборудования, метаются по Земле со скоростью более 16 000 километров (100 000 миль) в секунду, когда у нас сильные солнечные бури.

На высоте чуть более 11 000 километров (7 000 миль) острая граница образует тип внутреннего края на внешнем радиационном поясе, блокируя проникновение этих электронов глубже в нашу атмосферу.

«Как будто эти электроны врезаются в стеклянную стену в космосе», - сказал Бейкер. «Подобно щитам, созданным силовыми полями на« Звездном пути » , которые использовались для отражения чужеродного оружия, мы видим невидимый щит, блокирующий эти электроны. Это чрезвычайно загадочное явление ».

Ученые разработали несколько теорий, чтобы объяснить этот щит. Но пока что ни один из них не работает полностью.

9. Аномалия Flyby

С тех пор, как мы начали исследовать космос, наши космические корабли выполняли маневры в полете, чтобы использовать гравитационную энергию от планеты или луны, чтобы дать им ускорение при путешествии в космос. Эти мухи используются на регулярной основе, чтобы сбрасывать спутники вглубь Солнечной системы. Но ученые не могут правильно оценить эти скорости на постоянной основе. Часто существует крошечное, необъяснимое изменение скорости, которое называют «аномалией пролета».

У нас есть только оборудование для мониторинга, чтобы обнаружить точную разницу в скоростях на мухах Земли. Аномалия варьировалась от снижения скорости на 2 миллиметра (0,08 дюйма) в секунду с Cassini НАСА в 1999 году до повышения скорости на 13 миллиметров (0,5 дюйма) в секунду с космического корабля NEAR НАСА в 1998 году.

«Эти отклонения не оказывают серьезного влияния на траектории космических кораблей», - сказал Луис Аседо Родригес, физик из Политехнического университета Валенсии. «Тем не менее, хотя они кажутся небольшими, очень важно выяснить, чем они вызваны , особенно в нынешнюю эпоху точного освоения космоса».

Ученые предложили несколько причин, от солнечной радиации до темной материи, захваченной гравитацией нашей планеты. Но это остается загадкой.

8. Большое Красное Пятно Юпитера

Большое Красное Пятно Юпитера породило как минимум две загадки. Во-первых, как этот кролик Энерджайзер из циклона продолжает идти и идти и идти. Это массивная буря, достаточно широкая, чтобы вместить как минимум две Земли. «Исходя из современных теорий, Великое Красное Пятно должно было исчезнуть через несколько десятилетий», - сказал Педрам Хассанзаде из Гарвардского университета. «Вместо этого это было там в течение сотен лет ».

Есть несколько теорий, объясняющих его долговечность. Одним из них является то, что вихрь Красного пятна поглощает меньшие вихри с течением времени, чтобы получить энергию. Хассанзаде предложил другой вариант в конце 2013 года - вертикальный поток в вихре перемещает как холодные газы вверх снизу, так и горячие газы вниз сверху, чтобы восстановить часть энергии в центре вихря. Но никакая теория полностью не решает эту загадку.

Вторая тайна Великого Красного Пятна - источник его яркой окраски. Одна теория гласит, что красная окраска вызвана химическими веществами, которые образуются под видимыми облаками Юпитера и хорошо поднимаются. Но некоторые ученые утверждают, что движение химических веществ снизу создаст еще более красное пятно и вызовет покраснение и на других высотах.

Последняя гипотеза состоит в том, что Большое Красное Пятно похоже на солнечный ожог в верхнем слое облаков с белыми или сероватыми облаками внизу. Ученые, которые выдвинули эту теорию, полагают, что красный цвет исходит от игры ультрафиолетового света от Солнца, разрывающего химические вещества, такие как аммиак и ацетиленовые газы, в верхней атмосфере Юпитера. Они проверили этот эффект на разных молекулах. В одном тесте цвет был ярко-зеленый. Таким образом, большая часть их результатов зависит от того, насколько правильно они предположили химический состав облаков.

7.Прогноз погоды на Титане

Как и на Земле, у Титана есть времена года . Это потому, что у Титана плотная атмосфера, единственная луна в нашей солнечной системе, которая может это утверждать. Каждый сезон длится около семи земных лет, так как Сатурну требуется 29 земных лет, чтобы вращаться вокруг Солнца.

Последнее время года сменялось в 2009 году. В северном полушарии зима превратилась в весну, а в южном полушарии лето - в осень. Но в мае 2012 года, во время осеннего сезона в южном полушарии, мы получили изображения с космического корабля НАСА Кассини, на котором виден огромный полярный вихрь (или вихревое облако), образующийся над южным полюсом Титана. Ученые были озадачены, потому что вихрь находился на расстоянии около 300 километров (200 миль) над поверхностью Луны, области, которая должна быть слишком высокой и слишком теплой для появления такого явления.

Анализируя спектральные цвета солнечного света, которые отражаются в атмосфере Титана, они смогли увидеть признаки замороженных частиц цианистого водорода (HCN), токсичного соединения. Это означало, что нынешние модели Титана должны ошибаться. Верхняя атмосфера должна быть холоднее, чем предполагалось, примерно на 100 градусов Цельсия (или 200 ° F), чтобы сформировать эти частицы. Так как времена года менялись, атмосфера в южном полушарии охлаждалась быстрее, чем мы ожидали.

Поскольку циркуляция атмосферы привлекает большое количество газа на юг во время смены сезонов, HCN концентрируется там и охлаждает воздух вокруг него. Кроме того, ослабление солнечного света в зимний период еще больше охладит южное полушарие.

Это говорит исследователям, что они раскроют еще больше загадок, когда летнее солнцестояние наступит на Сатурне в 2017 году.

6. Происхождение космических лучей сверхвысоких энергий

Космические лучи - это высокоэнергетическое излучение, которое мы не до конца понимаем. Одна из самых больших загадок в астрофизике - откуда возникают космические лучи сверхвысоких энергий (UHE) и как они используют такую ​​огромную энергию.

Это самые энергичные частицы, известные в нашей вселенной . Ученые могут отследить кратковременное появление частиц высоких энергий от этих космических лучей, когда они ударяются о верхнюю атмосферу Земли, каскадируя вторичные частицы в быстром взрыве радиоволн, который длится не более нескольких наносекунд. Но на Земле нам просто не хватает этих редких частиц высокой энергии, чтобы понять, откуда они берутся.

На Земле наш самый большой детектор составляет всего около 3000 квадратных километров (1000 м 2 ), что примерно столько же, сколько Люксембург или Род-Айленд. Используя высокочувствительную матрицу квадратного километра (SKA), которая, как ожидается, станет крупнейшим радиотелескопом в мире, ученые намерены превратить Луну в огромный детектор космических лучей. СКА будет использовать всю видимую поверхность Луны для обнаружения радиоволновых сигналов от этих частиц. Ученые должны иметь возможность отслеживать приблизительно 165 космических лучей UHE каждый год, а не 15, которые они видят ежегодно прямо сейчас.

«Космические лучи при этих энергиях настолько редки, что вам нужен огромный детектор, чтобы собрать значительное их количество», - сказал доктор Джастин Брей из Университета Саутгемптона. «Но Луна затмевает любой детектор частиц, который был построен до сих пор. Если мы сможем сделать эту работу, это даст нам лучший шанс еще выяснить, откуда они берутся ».

5. Темные пятна на Венере

Венера имеет горячую, облачную, плотную атмосферу, которая защищает ее поверхность от обзора космического корабля в видимом свете. На сегодняшний день единственный способ нанести на карту поверхность - направить радар сквозь облака и отразить его от поверхности планеты для измерения высот. Мы также наблюдали радиоизлучение от горячей поверхности планеты.

Когда космический корабль НАСА «Магеллан» в последний раз посетил Венеру 20 лет назад, мы обнаружили две загадки, которые еще предстоит разгадать. Во-первых, чем выше высота на Венере, тем лучше (или «ярче») радиоволны отражаются от поверхности. Нечто подобное происходит на Земле, но с видимым светом. Это означает, что мы видим более низкие температуры на больших высотах. Подумайте, как теплая поверхность Земли может перейти на лед и снег на вершине горы. Это наш светящийся узор в видимом свете.

Ученые полагают, что для того же эффекта на Венере, когда мы не можем видеть поверхность в видимом свете, может происходить химический процесс выветривания, который зависит от температуры или типа осадков тяжелых металлов, который действует как мороз тяжелого металла.

Вторая загадка в том, что мы получаем радиотемпинги на самых больших высотах на поверхности планеты. Например, ученые увидели более низкие радиолокационные отражения на высотах 2400 метров (8000 футов), а затем быстрое прояснение (или увеличение радиоотражений), когда высота поднялась до 4500 метров (14 750 футов). Но на высоте 4700 метров (15 500 футов) они получили гораздо больше черных пятен, иногда исчисляемых сотнями. Эти места становятся черными.

4. Яркие комки в кольце С Сатурна

Сравнивая последние данные космического корабля НАСА «Кассини» с данными «Вояджера» НАСА 30 лет назад, ученые обнаружили резкое снижение ярких скоплений в кольце F Сатурна (хотя общее число скоплений осталось прежним). Кольцо F, кажется, постоянно меняется, иногда в течение нескольких дней. «Это делает нас неотразимой загадкой для расследования», - сказал Роберт Френч из Института SETI в Калифорнии.

Некоторые из колец Сатурна состоят из кусочков льда, которые могут быть такими же большими, как валуны. Но кольцо F образовано из частиц льда размером с пылинки (ученые называют его «пыльным кольцом»). Это было бы похоже на легкий туман, если бы вы смотрели на него.

Иногда частицы льда возле кольца слипаются в снежки размером с гору, называемые лунными шариками. Когда эти лунники сталкиваются с кольцом F, что может произойти на каждой орбите, они действуют как машины-бамперы, которые распыляют частицы льда, уже составляющие кольцо. Это создает яркие комки.

Но жизнь и смерть этих лунных звезд может быть определена тем, как орбита Прометея, одного из спутников Сатурна, выравнивается с кольцом F. Иногда это выравнивание стимулирует создание лунных луков, а иногда разрушает уже созданные. Количество лунек может напрямую влиять на количество ярких сгустков. По крайней мере, это одна теория.

Другая теория состоит в том, что кольцо F новее, чем мы думали, и было создано, когда большая ледяная луна была разорвана на части. В этом случае кольцо F просто меняется по мере своего развития. Наши ученые не будут знать, какая из этих теорий верна, пока мы не получим больше данных от наблюдения кольца F с течением времени.

3. Пропавших гейзера Европы

Это еще один инопланетный акт исчезновения. В конце 2013 года ученые объявили, что космический телескоп НАСА им. Хаббла обнаружил 200-километровые (120 миль) гейзеры, стреляющие в воздух с южного полюса Европы, ледяной луны Юпитера. Внезапно поиск инопланетной жизни оказался потенциально легче. Орбитальный зонд мог пролетать через гейзеры и пробовать подземный океан Европы на предмет признаков жизни, не приземляясь на его ледяную поверхность.

Но последующие наблюдения не обнаруживают водяного пара, и повторный анализ более старых данных вызвал вопросы о том, были ли когда-либо здесь гейзеры. Некоторые ученые утверждают, что Хаббл не обнаруживал гейзеры в октябре 1999 года и ноябре 2012 года, поэтому мы всегда знали, что гейзеры в Европе временные.

На данный момент открытие гейзеров превратилось в загадку. Поскольку НАСА планирует отправить роботизированный зонд в Европу, важно выяснить, настоящие ли гейзеры, чтобы они могли соответствующим образом спроектировать свои инструменты.

2. Марс метановые выбросы

Марсоход Curiosity НАСА не постоянно обнюхивал метан на Марсе, но случайная отрыжка через восемь месяцев снова вызывает возбуждение ученых. На Земле более 90 процентов метана в нашей атмосфере производится живыми существами . Вот почему ученые стремятся выяснить, откуда берется метан Марса и что иногда вызывает его выброс в атмосферу.

Есть несколько возможностей. Одним из них является наличие метаногенов, которые являются микробами, которые производят метан. Также возможно, что богатые углеродом метеориты ударяют атмосферу Марса как органическую бомбу и выделяют метан, когда ультрафиолетовое излучение Солнца нагревает углерод до экстремальных температур. Есть также много других теорий.

Вторая загадка - почему метан Марса продолжает исчезать. Когда наш орбитальный космический корабль не мог найти метана после того, как он был первоначально обнаружен, это не имело смысла. Согласно науке, как мы ее понимаем, метан не может исчезнуть всего за несколько лет. Считается, что в атмосфере он стабилен около 300 лет.

Так что возник вопрос о том, действительно ли мы вообще обнаружили газ. Но некоторые случайные всплески были неоспоримы. Так что, возможно, ветры дуют метан за пределами диапазона обнаружения Curiosity, хотя это не объясняет некоторые результаты на орбите космического корабля.

1. Жизнь на Церере

Космический корабль НАСА Dawn находится на подходе к посещению Цереры, карликовой планеты размером с Техас в нашей солнечной системе, в марте 2015 года. Почти все в Церере является загадкой, поэтому это верный выстрел, который мы будем удивлены. В отличие от протопланеты Весты, которую только что исследовал Рассвет, нет никаких метеоритов, связанных с Церерой, которые помогли бы нам открыть ее секреты заранее.

В то время как Веста в основном сухая, считается, что Церера сделана из камня и льда, возможно, в океане под ее ледяной поверхностью. Считается, что вода составляет приблизительно 40 процентов ее объема. За исключением Земли, Церера имеет наибольшее количество воды из всех планетарных тел в нашей внутренней солнечной системе. Мы просто не знаем, сколько из этого жидкости. Возможно, рассвет расскажет нам, почему у Цереры так много воды, если она действительно есть, и почему она так отличается от Весты.

И Церера, и Веста могут дать важную информацию о жизни на нашей планете. На самом деле, это одна из самых убедительных загадок о Церере. Это поддерживает жизнь?

Насколько известно нашей науке, для жизни необходимы три основных компонента: источник энергии, жидкая вода и химические строительные блоки, такие как углерод. В дополнение к воде, Церера находится достаточно близко к Солнцу, чтобы получать достаточное количество солнечного тепла . Мы не знаем, есть ли у него внутренний источник тепла. Мы также не можем быть уверены, что в нем есть химические вещества, которые способствуют жизни, как мы это знаем.

Есть даже теория, что жизнь на Земле зародилась на Церере . Если бы Земля была стерилизована ударами других тел, и у Цереры была выжившая жизнь, то Церера, возможно, заново засеяла нашу планету своей жизнью, когда куски Цереры откололись и столкнулись с Землей.

P.s.: Кстати, один из предоставленных пунктов - ложь. Как Вы думаете какой именно?