10 objevů, které osvětlují tajemství naší sluneční soustavy

Někdy jsme tak zachyceni při pokusu najít cizince na exoplanetách, abychom zapomněli, kolik tajemství obsahuje naše vlastní sluneční soustava. Naštěstí naši vědci stále hledají stopy k vyřešení hádanek v našem malém rohu vesmíru.

10 Záhadná teplota sluneční Corony

Fotografický kredit: Luc Viatour

Jak jsme již dříve diskutovali, vědci po desetiletí uvažovali, proč teplota sluneční korony nebo vnější atmosféra je mnohem teplejší než její fotosféra nebo viditelný povrch. V rozporu s veškerou logikou má povrch Slunce teplotu kolem 6 000 Kelvinů (asi 6 000 stupňů Celsia nebo 10 000 F), zatímco koruna se často stává 300 krát horkější. "To je trochu hádanka," řekl Jeff Brosius, vědecký pracovník vesmírného letového střediska NASA Goddard v Marylandu. "Věci se většinou dostávají chladnější než horký zdroj. Když pečeme marshmallow, přesuneš ho blíž k ohni, abys to uvařil, ne dál. "

Ale vědci nedávno našli silné důkazy, že nanofláry a energetické částice, které produkují, jsou přinejmenším součástí zdroje extra tepla. Ačkoli nanofláry jsou malé bratranci slunečních erupcí (které mohou sluneční plazmu zahřívat desítky miliónů stupňů během několika vteřin), stále vytvářejí malé, rychlé výbuchy tepla a energie téměř nepřetržitě. Nelze je zatím vidět, ale tento problém může být vyřešen, když vesmírný teleskop NuSTAR NASA pořizuje z nich vysokoenergetické rentgenové portréty. Vědci však nemohou tyto snímky vzít, dokud nebude slunce tišší; Jinak může veškerá energetická aktivita skrýt působení nanoflárů.

Do té doby nám rozhraní Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) poskytuje nejlepší způsob detekce nanoflárů nepřímo při pohledu na body koronální smyčky. Koronální smyčka je horká plazmová smyčka zasahující z povrchu Slunce do korony, která zářivě září v ultrafialovém a rentgenovém záření. Dochází k bodu, kdy se magnetické smyčky dotýkají povrchu Slunce. IRIS nevidí skutečné události koronálního ohřevu, avšak vidí zřetelné rychlé, malé zesvětlení u bodů koronální smyčky.

Zatímco jiné teorie byly vyvrácené, rostoucí důkaz poukazuje na nanofláry jako řešení koronálního ohřevu tajemství. Pokud je to správné, měl by NuSTAR vidět nejméně jednu nanovláknu každých několik minut. Pokud tomu tak není, je čas vrátit se na kreslicí desku.

9Projekt temného materiálu na protoplanetu Vesta

Skály nám mohou říci o vývoji protoplanety hodně, protože mohou být vytvořeny pouze za určitých podmínek. Vesmírná loď NASA Dawn nám nedávno poskytla informace o záhadné temné hmotě, která se šíří po celém povrchu Vesty. Absorbuje světlo jako saze. Ale naši vědci byli zvědaví, odkud pochází a odkud pochází. To by jim mohlo poskytnout nějaký pohled na to, proč se Vesta začala stát planicí před více než čtyřmi miliardami let, ale nikdy nedělala evoluční skok za protoplanetou.

Vědci již víc než rok vědí, že tmavý materiál má vysoký obsah uhlíku. Nedávno však zjistili, že serpentin, horninotvorný silikátový minerál, byl součástí temné hmoty. Serpentine je pojmenována pro svou podobnost s hadíkem.

Ten minerál řeší některé tajemství formace Vesty. Tmavá hmota nemohla přijít do kontaktu s vysokou úrovní tepla, protože teploty nad 400 stupňů Celsia by zničily serpentinu. Už víme, že Vesta byla najednou docela horká, takže temná hmota nemohla pocházet z Vesta samotné.

To zanechává poměrně pomalý dopad uhlíku bohatého asteroidu jako jediného logického vysvětlení. Pokud by náraz byl vysoký, potom by byl serpentin zničen výslednou vysokou teplotou. Rozptýlení tmavého materiálu na Vestě je také v souladu s nízkorychlostním nárazem asteroidu.

8 Tajemství atmosféry Venuše

"Tato práce začala s tajemstvím od roku 1978," uvedl Glyn Collinson z Goddard Space Flight Center společnosti NASA v Marylandu. "Když se Pioneer Venus Orbiter přesunul na oběžnou dráhu kolem Venuše, všiml si něco velmi, velmi podivného - díra v ionosféře planety. Byla to oblast, kde hustota prostě upadla a nikdo jiný z těchto věcí neviděl už 30 let. "

Ionosféra je vrstva atmosféry na Venuši, která je elektricky nabitá. Když Venuše Exprese Evropské vesmírné agentury začala v posledních letech obíhat Venuši, byla na mnohem vyšší dráze než její předchůdce. Ale i ve vyšší nadmořské výšce viděl Venus Express stejné otvory. To znamenalo, že se tyto díry vrtaly dál do atmosféry, než kdysi věřil. Navíc Pioneer Venus Orbiter pozoroval díry na solárním maximu, kdy je sluneční aktivita na špičce. Ale Venus Express viděl díry během slunečního minima, což znamená, že tyto otvory jsou častější než jsme si uvědomili.

Abychom mohli interpretovat to, co se děje s Venuší, je třeba pochopit, že strana jeho ionosféry směřující k Slunci je neustále vystavována slunečnímu větru, toku nabitých částic tekoucích ze Slunce. Ionosféra se chová jako tenká hranice, která se táhne od přední strany planety Venuše po celou planetu, až do konce zády jako kometa. Přemýšlejte o ionosféře jako o proudění vzduchu okolo golfového míčku, který je v letu.

Když sluneční vítr narazí na ionosféru, plazma se hromadí nahoru, což zase vytvoří tenkou magnetosféru kolem planety. Magnetosféra je oblast okolo planety, kde její magnetické pole může odpudit sluneční vítr.

Venus Express může měřit toto slabé magnetické pole kolem Venuše. Navrhovalo však, že za Venuší nebyly dva otvory.Místo toho vědci nyní věří, že existují dva velké, dlouhé válce, které se táhnou od povrchu Venuše do vesmíru. Je možné, že nabité částice jsou vytlačeny z těchto válců jako zubní pasta z trubice.

Ale to vyvolává další přesvědčivé tajemství. Co umožňuje těmto magnetickým polím proříznout ionosféru, jít dolů na povrch planety a možná dokonce vstoupit na planetu? Mohli jsme osvětlit jednu záhadu Venuše, ale skončili jsme s jinou.

7 Theta Aurora

Polární záře, světlo ukazuje na obloze více obyčejně známý jako severní nebo jižní světla, obvykle tvořit když sluneční vítr narazí na zemské magnetické pole, také známý jako magnetosféra. Jinými slovy je viditelným způsobem, jak vidíme vliv Slunce na Zemi.

Theta auroras mohou tvořit ve vyšších zeměpisných šířkách, blíže k pólům, než typické polární záře. Theta aurora může být viděna shora, kde to vypadá jako řecké písmeno theta (θ).

Tvorba aurory závisí na zarovnání meziplanetárního magnetického pole, které proudí se slunečním větrem a zemským magnetickým polem. Když se obě pole protínají, magnetické pole Země bude směřovat na sever. Ale jestliže meziplanetární pole směřuje na jih, pak linky magnetického pole budou ukazovat v opačných směrech. To způsobuje proces nazvaný magnetické opětovné spojení (které ještě není dobře pochopeno), které nové linie magnetického pole znovu přizpůsobí.

Nové zarovnání umožňuje, aby částice slunečního větru vstoupily do zemské magnetosféry, obrovské magnetické bubliny kolem naší planety. Když tyto sluneční částice protékají po magnetických polích planety a srazí se s atomy v horní atmosféře Země, roste aurora. V tomto případě se pravděpodobně uskuteční formace 65-70 stupňů severně nebo jižně od rovníku Země.

Ale theta auroras se může stát ve vyšších zeměpisných šířkách, jestliže meziplanetární magnetické pole směřuje na sever namísto na jih. Vědci nedávno zjistili, že když se to stalo, magnetické obnovení může zachytit plazmu (což je ionizovaný plyn) uvnitř magnetosféry. Zachycená plazma se zahřívá a tentokrát se může narodit theta aurora.

6 Titan písečná duna puzzle

Titan, který obíhá Saturn, je jediný měsíc s hustou atmosférou. Jeho jezera a moře jsou vyrobeny z methanu a ethanu. Tento neobvyklý měsíc má také velké duny větrných vln, které jsou dlouhé stovky kilometrů, přesahující míli a stovky metrů vysoká.

Zpočátku existence dun nedala smysl, protože jsme si mysleli, že Titan zažíval jen povrch světla. Ale později výzkum naznačil, že větry musí být silnější, než se dříve domnívalo. Kosmická loď NASA Cassini také poslala obrazy částic, které vytvořily tyto duny.

"Bylo překvapivé, že Titan měl částice o velikosti zrna písku - stále nám nerozumíme jejich zdroji - a že má dostatečně silné větry, aby je mohly přesunout," řekl Devon Burr z University of Tennessee. "Než jsme se podívali na obrazy, mysleli jsme si, že větry jsou pravděpodobně příliš lehké na to, aby dosáhly tohoto hnutí."

Ale vědci byli nejvíce zmateni tvarem dun. Podle údajů poskytnutých společností Cassini vítr zpravidla klesal z východu na západ. Ale duny kolem kráterů a hory vypadaly, jako by byly vytvořeny větrem, který fouká jiným směrem.

Ve vysokotlakém aerodynamickém tunelu NASA Burr a její tým strávili šest let znovu na Titanovi podmínky větru a písku. Nakonec zjistili, že vítr musí vyfouknout alespoň o 50 procent rychleji, než původně předpokládalo, že vytváří duny. Hustá atmosféra Titanu způsobila vyšší rychlost.

Jejich objev vysvětlil také tvar dun. Podle jejich modelu jsou větry na Titanu obvykle světlé, foukají z východu na západ a nejsou proto schopné vytvářet duny. Ale dvakrát každý Saturnový rok, který je ekvivalentní 30 letům Země, vítr vítá rychleji v opačném směru, když Slunce překročí Titanův rovník. Burr věří, že tyto rychlé posuny ve větru jsou, když jsou vytvořeny duny, a to odpovídá jejich tvaru. Cassini možná zmeškala tyto vysoké rychlosti větru, protože se nestávají často.

5 Neurčené sopky Mercury

Další kosmická loď NASA, MESSENGER, poskytla nové poznatky o časné planetární historii Merkuru. Původně vědci věřili, že Merkur nikdy neměl aktivní sopky, protože postrádaly těkavé sloučeniny ve svém interiéru, které vytvářejí výbuchy. Ale obrázky od MESSENGERU se výzkumníci pokoušeli přepracovat své teorie.

Fotografie MESSENGERU ukázaly přítomnost pyroklastických ložisek popela, které jsou vyrobeny z fragmentů horniny, které byly vypuštěny z průduchů sopky. Takže Merkur zřejmě měl prchavé sloučeniny. Ale data také ukázala, že sopky vybuchly pro většinu historie Merkur.

To vedlo k další otázce. Většina těkavých sloučenin v interiéru planety explodovala brzy v historii Merkuru, nebo se výbuchy vyskytly v podstatě delším časovém úseku?

Výzkumný tým Brown University věří, že erupce se vyskytly v delším časovém horizontu. K tomuto závěru dospěli při pohledu na průduchy sopky. Kdyby všechny sopky explodovaly ve stejnou dobu, pak by všechny větrací otvory byly degradovány přibližně o stejné množství. Vědci však pozorovali různá množství degradace, která je v souladu se zvukovými výbuchy v mnohem delší době.

Použitím množství degradace k určení věku kráterů Merkura vědci věří, že vulkanická aktivita se pravděpodobně vyskytla před 1-3,5 miliardami let. To může znít staré, ale je to vlastně geologicky mladé.Kdyby všechny sopky vybuchly kolem doby formování Merkura, byly by krátery asi 4,5 miliardy let staré.

Tato informace nám také pomáhá zjistit, jak se formovalo Merkur. Podle dvou populárních teorií byl Merkur větší, ale buď ztratil své vnější vrstvy, když byly smaženy sluncem, nebo když byly roztrhány velkým nárazem krátce poté, co se planeta utvořila. Vzhledem k novým informacím o těkavých sloučeninách není ani jedna z těchto teorií pravděpodobné.

4Marsova historie klimatu

Černá krása, starobylý meteorit z Marsu, který byl nalezen v roce 2011 na poušti Sahary, může vyprávět zajímavý příběh o historii klimatu Marsu. Lesklý, temný meteorit má zabudované zirkony, odolné minerály, které se vytvářejí, když se láva ochlazuje a může přežít téměř všechny chemické útoky. To znamená, že nám mohou pomoci zjistit věk skal a poskytnout stopy pro klima planety. "Když najdete zirkon, je to jako najít hodinky," řekl profesor Florida State Munir Humayun. "Zirkon začne sledovat čas od okamžiku, kdy se narodil."

Humayun a jeho tým byli překvapeni, když zjistili, že některé zirkony v Black Beauty byly vytvořeny před 4,4 miliardami let, kdy Mars byla nová planeta s prostředím, který mohl mít schopnost podporovat život.

Studiem změn atomů kyslíku v těchto zirkoních, Humayun dokázal extrahovat některé z klimatických dějin Marsu, jako by archeoložky vyčistili kusy lidské historie z artefaktů a lidských skeletů. To proto, že zirkony se chovají jako archivy Marsovy změny klimatu tím, že vedou záznamy o tom, co se stalo s vodními parami během historie planety.

Humayun zjistil, že na Marsu byla mnohem více vody před 4,5 miliardami let, ale pak došlo k dramatické změně. Suchá poušť, která charakterizuje Mars dnes, existuje již dlouhou dobu - nejméně 1,7 miliardy let. Ale kdyby Mars byl kdysi teplou planetou s bohatou vodou, znovu to vyvolá otázku: Je možné, že Mars utrpěl život najednou?

Pro současné studie o klimatu, jiní vědci analyzují prašné ďábly na Marsu. Jak jsme mluvili, prachoví démoni jsou jako prašné tornáda. Ale tam je konec srovnání se Zemí. "Marťanský vzduch je tak tenký, že prach má větší vliv na přenosy energie v atmosféře [Marsu] a na povrchu, než tomu je v husté atmosféře Země," řekl Udaysankar Nair z Alabamské univerzity.

Ve dne může prach ve vzduchu zabránit slunečnímu světlu před ohřátím povrchu Marsu. V noci stejný typ prachu vyzařuje dlouhé vlnové záření, které ohřívá povrch. Takže větší znalost atmosférických prachových a prachových ďáblů by nám měla pomoci rozvíjet lepší pochopení současného klimatu Marsu.

3zérové ​​pruhy ve van Allenovém radiačním pásu

Fotografický kredit: Kristian Birkeland

Země je obklopena dvěma radovými pásy Van Allen, vnitřní a vnější, každá tvarovaná jako kobliha a obsahující vysokoenergetické elektrony a protony. Ale na začátku roku 2014 vědci oznámili, že dvojčata Van Allenové sondy NASA objevili podivný, ale přetrvávající vzorek zebra ve vysokoenergetických elektronech ve vnitřním radiačním pásu.

Zemské magnetické pole drží tyto radiační pásy na svém místě. Země se ale zdála jako nepravděpodobný vinník v tajemství zebry. Většina vědců předpokládala, že zvýšený sluneční vítr by způsobil tento druh struktury. Ale tato teorie byla zlikvidována, když byly pásy nadále viditelné, i když aktivita slunečního větru byla nízká.

Vědci nakonec našli odpověď, kterou dříve považovali za nepravděpodobnou. Ukázalo se, že rotace Země způsobuje zebra pruhy. Kvůli náklonu v naší ose magnetického pole naší planety rotace Země vytváří slabé oscilační elektrické pole, které ovlivňuje celý vnitřní radiační pás. Pokud si myslíte, že skupiny elektronů v radiačním pásu jsou taffy, pak oscilace fungují jako cukrářský stroj, který má natáhnout a skládat taffy, což vytváří pruhovaný vzor ve vnitřním radiačním pásu.

2Plasma Rainstorms On The Sun

Slunce má bouřky s vysokým větrem, které jsou překvapivě podobné v některých směrech s bouřkami, které zde zažíváme na Zemi. Ale na slunci je déšť složen z plazmatu, ionizovaného plynu, který spadá od korony k povrchu na 200 000 kilometrech za hodinu. Koruna obklopuje Slunce jako vnější atmosféru. Ale když prší z korony, to skutečně vylévá. Každá kapička je tak velká jako Irsko a v korunní dešťové sprše jsou tisíce kapiček.

Vědci o tomto plazmovém dešti vědí asi 40 let. Ale dokud neobdrží podrobné údaje z moderních družic a observatoří, nemohly by vysvětlit, proč se to stalo.

Zde se stávají paralely s povětrnostními podmínkami Země. Za správných podmínek sluneční oblaky husté, horké plazmy ochladí, kondenzují, až klesnou na povrch jako koronální dešťové kapky.

Existuje také proces rychlého odpařování, který tvoří mraky. Ale na Slunci, silné výbuchy slunečních paprsků způsobují odpařování. Teleskopické snímky ukazují, že sluneční zářiče, záření vyzařují na povrchu Slunce, před slunečními dešťovými bouřemi. Vědci věří, že neobvykle rychlý pokles teploty způsobí, že koronární plyn se změní na sluneční dešťové kapky.

1Organics na Marsu

Kromě měřících hrotů metanu zjistil Nauta Rover Curiosity organické molekuly ze vzorků z hornin. Prášek ze skály nazývané Cumberland je prvním definitivním objevem organických látek na povrchu Marsu. Vědci nevědí, jestli se tyto organické látky vyvinuly na Marsu, nebo byly tam transportovány meteority bohatými na uhlík.

Vědci NASA nenalezli organické látky v materiálu vystaveném povrchu planety.To je však pochopitelné, protože kosmické záření a stále přítomné chloristany, které produkují chlor, měnící molekulu, mají tendenci časem zničit povrchové organické látky.

Organické molekuly se skládají z uhlíku spojeného s jinými prvky, jako je vodík. Jsou životně důležité, jak ji známe, ale nemusí nutně obsahovat život. Nevíme, jestli Mars někdy hostil živé mikroby, ale to nám říká, že starý Mars měl podmínky, které byly pohostinné určitým formám života.

Vědci potřebovali najít na Marsu tři komponenty na život: voda, zdroj energie a organické látky. Najít organické látky, nyní mají kompletní seznam složek pro život na Marsu, ať už minulý či současný.

Kamenné vzorky Cumberlandu jim také poskytly důležité informace o ztrátách vody na planetě. Zkoumáním poměru deuteria k vodíku ve skále a srovnáním s vodními parami ve vzduchu se vědci domnívají, že se po vzniku skály stalo mnoho ztrát vody na planetě. Ale jejich analýza rovněž naznačila, že Mars ztratil zbytky své původní vody před tím, než se Cumberland vytvořil.