10 Tajemství sluneční soustavy, které stále hádají naše nejlepší vědci

Navzdory všem informacím, které jsme objevili z našich teleskopů a misí v kosmickém prostoru, existuje ještě mnoho hádanek, které je třeba řešit v naší vlastní sluneční soustavě. Někdy se zdá, že čím víc se učíme, tím více tajemství odhalíme.

10 Neviditelný štít obklopující Zemi

V roce 1958 objevil James Van Allen z univerzity v Iowě dvojici radiačních pásů, vnitřního a vnějšího kroužku ve tvaru koblihy až do výše 40 000 kilometrů nad zemí, obsahujícího vysokoenergetické elektrony a protony. Zemské magnetické pole drží tyto radiační pásy na svém místě, ale v případě potřeby se zmenšují a zvětšují, aby reagovaly na sluneční ejekce energie v našem směru.

V roce 2013 Daniel Baker z Coloradské univerzity objevil třetí strukturu mezi vnitřními a vnějšími radiačními pásy Van Allen. Baker charakterizoval tuto strukturu jako "úložný prstenec", který přichází a jde jako zvedání nebo spouštění neviditelného štítu, jak je zapotřebí pro zablokování účinků "vražedných elektronů". Tyto elektrony, které mohou být nebezpečné pro astronauty i satelitní zařízení, při více než 16 000 kilometrech (100 000 mi) za sekundu, když máme vážné sluneční bouře.

V nadmořské výšce přesahující 11 000 kilometrů představuje ostrou hranu typ vnějšího okraje vnějšího radiačního pásu a blokuje tyto elektrony, aby pronikly hlouběji do naší atmosféry.

"Je to skoro jako tyhle elektrony, které běží do skleněné stěny ve vesmíru," řekl Baker. "Trochu jako štíty vytvořené silovými poli Star Trek které byly použity k odpuzování cizích zbraní, vidíme neviditelný štít, který blokuje tyto elektrony. Je to extrémně záhadný fenomén. "

Vědci vyvinuli několik teorií, které tento štít vysvětlují. Ale zatím žádný z nich nefunguje úplně.

9The Flyby Anomaly

Od té doby, co jsme začali zkoumat prostor, naše kosmická sonda provedla manévry přesahu, aby využila gravitační energii z planety nebo měsíce, aby jim zvýšila rychlost při cestování do vesmíru. Tyto přechody jsou pravidelně využívány k tomu, aby satelity hlouběji pronikly do sluneční soustavy. Vědci však nemohou správně odhadovat tyto rychlosti na konzistentním základě. Často se vyskytuje malá, nevysvětlitelná variace rychlosti, která byla nazvána "anomálií poletování".

Máme pouze monitorovací zařízení, které detekuje přesný rozdíl v rychlostech při průletu Země. Anomálie se pohybovala od poklesu rychlosti o 2 milimetry (0,08 palce) za sekundu u NASA Cassini v roce 1999 na zvýšení rychlosti 13 milimetrů (0,5 palce) za sekundu s kosmickou lodí NASA v roce 1998.

"Tyto odchylky vážně neovlivňují trajektorie kosmických lodí," řekl Luis Acedo Rodriguez, fyzik na Polytechnické univerzitě ve Valencii. "Přestože jsou zdánlivě malé částky, je velmi důležité objasnit, o čem jsou způsobeny, zejména v současné době přesného průzkumu vesmíru."

Vědci navrhli několik příčin, od slunečního záření až po temnou hmotu zachycenou gravitací naší planety. Ale zůstává záhadou.

8 Velké červené skvrny Jupitera

Jupiterova Velká červená skvrna vytvořila nejméně dvě probíhající záhady. Prvním je, jak tento Energizér Bunny z cyklonu pokračuje a jde a odchází. Je to mohutná bouře dostatečně široká, aby obsahovala alespoň dvě země. "Na základě současných teorií měl velký červený bod po několika desetiletích zmizet," řekl Pedram Hassanzadeh z Harvardské univerzity. "Místo toho tam strávil stovky let."

Existuje několik teorií, které vysvětlují jeho dlouhověkost. Jedním z nich je, že vír Red Spot absorbuje menší víry v průběhu času, aby získal energii. Hassanzadeh navrhl další na konci roku 2013 - vertikální proud ve víru se pohybuje jak chladnými plyny ze dna, tak horkými plyny dolů od horní části, aby obnovila energii ve středu víru. Ale žádná teorie zcela nevyřeší tuto hádanku.

Druhé tajemství Velkého červeného bodu je zdrojem jeho výrazného zbarvení. Jedna teorie říká, že červené zbarvení je způsobeno chemikáliemi, které se tvoří pod viditelnými mraky Jupitera a dobře. Někteří vědci však tvrdí, že pohyb chemikálií zespodu by vytvořil ještě červenější místo a způsobil by i zarudnutí v jiných nadmořských výškách.

Nejnovější hypotéza je, že Velká červená skvrna je jako spálení slunce na horní vrstvě oblaků s bílými nebo šedivými mraky pod ním. Vědci, kteří uvedli tuto teorii, věří, že červená barva pochází ze hry ultrafialového světla ze Slunce, které rozkládá chemikálie jako amoniak a acetylenové plyny v horní atmosféře Jupitera. Testovali tento účinek na různé molekuly. V jednom testu byla barva jasně zelená. Takže jejich výsledek závisí na tom, zda je jejich předpoklad o chemickém složení mraků správný.

7Vědecké předpovědi o Titanu

Stejně jako Země, Titan má období. To proto, že Titan má hustou atmosféru, jediný měsíc v naší sluneční soustavě, který dokáže tento nárok. Každá sezóna je přibližně sedm let dlouhých, protože Saturn trvá 29 let Země, aby obíhal Slunce.

Poslední roční období se změnilo v roce 2009. Na severní polokouli se zimy změnily na jaro, zatímco na jižní polokouli se léto obrátilo k pádu. Ale v květnu 2012, během podzimní sezóny na jižní polokouli, jsme obdrželi snímky z kosmické sondy Cassini NASA, která ukázala obrovský polární vír (nebo vířící mrak), který se tvořil nad jižním pólem Titanu. Vědci byli zmateni, protože vír byl asi 300 kilometrů nad povrchem měsíce, což je oblast, která by měla být příliš vysoká a příliš teplá, aby se takový jev objevil.

Analyzováním spektrálních barev slunečního světla, které se odrážejí atmosférou Titanu, se podařilo vidět podpis zamrzlých částic kyanovodíku (HCN), toxické sloučeniny. To znamená, že současné modely Titanu musí být špatné. Horní atmosféra musí být chladnější, než se předpokládalo asi o 100 stupňů Celsia (nebo 200 ° F), aby se vytvořily tyto částice. Jak se mění období, atmosféra na jižní polokouli ochlazovala rychleji, než jsme očekávali.

Vzhledem k tomu, že cirkulace atmosféry během změn v sezónách nakládá s velkým množstvím plynu směrem na jih, koncentruje HCN a ochlazuje vzduch kolem něj. Také by v zimní sezoně sluneční světlo ochlazovalo jižní polokouli.

To naznačuje vědcům, že odhalí ještě více tajemství, když se letní slunovratky promění v roce 2017 pro Saturn.

6 Původ původu vysokoenergetických kosmických paprsků

Kosmické paprsky jsou vysokoenergetické záření, které zcela nerozumíme. Jedním z největších tajemství v astrofyziky je místo, kde pocházejí kosmické paprsky Ultra-High-Energy (UHE) a jak využívají tak obrovskou energii.

Jsou to ty nejživější částice známé v našem vesmíru. Vědci mohou sledovat krátký vzhled částeček s vysokou energií z těchto kosmických paprsků, když narazí na horní atmosféru Země, kaskádovité sekundární částice v rychlém výbuchu rádiových vln, které trvají déle než několik nanosekund. Ale na Zemi prostě nemáme dostatek těchto vzácných částeček s vysokou energií, abychom zjistili, odkud přicházejí.

Na Zemi je náš největší detektor jen asi 3000 čtverečních kilometrů, což je přibližně stejně velké jako Lucembursko nebo Rhode Island. Použitím vysoce citlivého kmitočtového kmitočtového pole (SKA), o kterém se očekává, že se stane největším rádiovým teleskopem na světě, vědci hodlají změnit Měsíc na obrovský detektor kosmického záření. SKA bude používat celý viditelný povrch Měsíce pro detekci rádiových vlnových signálů z těchto částic. Vědci by měli být schopni sledovat přibližně 165 UHE kosmických paprsků každý rok než 15, které každoročně vidí.

"Kosmické paprsky v těchto energiích jsou tak vzácné, že potřebujete obrovský detektor, který je shromažďuje," řekl Dr. Justin Bray z University of Southampton. "Ale Měsíc trpaslíci jakéhokoli detektoru částic, který byl vybudován tak daleko. Pokud to dokážeme, měli bychom nám dát nejlepší šanci, abychom zjistili, odkud přicházejí. "

5Radio Tmavé skvrny na Venuši

Venuša má horkou, zakalenou a hustou atmosféru, která chrání svůj povrch před zrakem kosmické lodi ve viditelném světle. K dnešnímu dni je jediným způsobem, jak mapovat povrch, být přímý radar přes mraky a odrážet ho od povrchu planety, aby se změřily výšky. Také jsme pozorovali rádiové emise z horké plochy planety.

Když kosmická loď Magellan NASA naposledy navštívila Venuši před 20 lety, objevili jsme dvě záhady, které dosud nebyly vyřešeny. Za prvé, čím vyšší je výška na Venuši, tím lepší (nebo "jasnější") rádiové vlny odrážejí povrch. Něco podobného se děje na Zemi, ale s viditelným světlem. To znamená, že vidíme chladnější teploty ve vyšších nadmořských výškách. Přemýšlejte o tom, jak může teplý povrch Země přecházet na led a sníh na vrchol hory. To je náš jasný vzor ve viditelném světle.

Stejný účinek na Venuši, když vidíme povrch ve viditelném světle, vědci věří, že může docházet k chemickému povětrnostnímu procesu, který závisí na teplotě nebo druhu srážek těžkých kovů, které působí jako mráz těžkých kovů.

Druhým tajemstvím je, že dostáváme rádiové tmavé skvrny v nejvyšších polohách planety. Například vědci zaznamenali nižší radarové odrazy na 2400 metrů nadmořské výšce a pak se rychle zesílily (nebo se zvýšily rádiové odrazy), když se elevace zvýšily na 4500 metrů (14 750 stop). Ale o 4700 m (15,500 ft) výškách, oni dostali mnoho více černých bodů, někdy číslování ve stovkách. Těchto místech jde rádio černě.

4Bloké zhluky na prstenci Saturnu F

Při porovnání nedávných údajů z kosmické lodi NASA Cassini proti údajům z NASA Voyageru o 30 let dříve objevili vědci prudký pokles jasných shluků v prstenci F Saturn (ačkoli celkový počet shluků zůstal stejný). F ring vypadá, že se neustále mění, někdy za několik dní. "Vyplývá to z neodmyslitelného tajemství, které bychom měli vyšetřit," řekl Robert Francis ze SETI Institute v Kalifornii.

Některé Saturnovy prsteny se skládají z kusů ledu, které mohou být tak velké jako balvany. Ale prstenec F je tvořen ledovými částicemi, které jsou stejně malé jako prachové částice (vědci nazývají "prachový prsten"). Připadalo by to na lehkou mlhu, kdybyste se na to podívala.

Někdy se ledové částice v blízkosti kruhu shlukují dohromady na sněhové koule o velikosti hory nazývané moonlety. Když se tyto moonlety srazí s kroužkem F, což se může stát na každé oběžné dráze, fungují jako nárazníkové vozy, které rozprašují skvrny ledu, které již obsahují prstenec. To vytváří jasné shluky.

Ale život a smrt těchto moonletů může být určena tím, jak oběžná dráha Prometheova, jednoho ze Saturnových měsíců, se vyrovnává s prstencem F. Někdy toto vyrovnání vyvolává tvorbu lunet a někdy i ničí ty, které již byly vytvořeny. Počet lunet může přímo ovlivnit počet jasných shluků. Alespoň to je jedna teorie.

Další teorie je, že F prsten je novější než jsme si mysleli a byl vytvořen, když byl roztříštěný větší měsíc ledu. V takovém případě se prstenec F mění, jak se vyvíjí. Naši vědci nebudou vědět, která teorie, jestli je, je správná, dokud nebudeme mít více dat z pozorování F kroužku v průběhu času.

3Europa chybějící gejzíry

Toto je další cizí zmizelý akt. Vědci koncem roku 2013 prohlásili, že Hubbleův vesmírný dalekohled NASA zjistil, že 200 kilometrů vysokých (120 mil) gejzírů střílí z jižního pólu Evropy, Jupiterovy ledové měsíce. Najednou se zdá, že hledání cizího života je snadnější. Orbitalová sonda mohla létat přes gejzíry a vzorek podzemního oceánu Europa za znamení života, aniž by přistála na svém ledovém povrchu.

Ale následná pozorování nenajdou vodní páru a reanalýza starších dat vyvolala otázky o tom, zda byly na prvním místě gejzíry. Někteří vědci tvrdí, že Hubble v říjnu 1999 a v listopadu 2012 nezjistil gejzíry, takže jsme vždy věděli, že gejzíry jsou přechodné na Evropu.

Zatím se objev gejzírů stala tajemstvím. Když NASA očekává odeslání robotické sondy do Evropy, je důležité zjistit, zda jsou gejzíry skutečné, aby mohly navrhnout své přístroje odpovídajícím způsobem.

2Mars Methane Burps

Náboženský námořník NASA na Marsu neustále čichal metan, ale po osmi měsících se příležitostně otřáslo, čímž se vědci znova vzrušují. Na Zemi je více než 90 procent methanu v naší atmosféře produkováno živými věcmi. To je důvod, proč vědci touží zjistit, odkud pochází Marsův metan a co způsobuje jeho příležitostné propuštění do atmosféry.

Existuje několik možností. Jedním z nich je přítomnost methanogenů, které jsou mikroby, které produkují metan. Je také možné, že meteority bohaté na uhlík zasáhnou Marsovu atmosféru jako organickou bombu a uvolní metan, když sluneční ultrafialové záření zahřeje uhlík na extrémní teploty. Existuje mnoho dalších teorií.

Druhé tajemství je důvod, proč metán Marsu nepřestává mizet. Když naše orbitální kosmická loď nemohla najít žádný metan poté, co byla původně detekována, nemělo smysl. Podle vědy, jak to chápeme, metan nemůže zmizet ani za pár let. To je věřil být stabilní asi 300 let v atmosféře.

Takže to vyvolalo otázku, zda jsme skutečně detekovali plyn. Ale některé příležitostné hroty byly nepopiratelné. Takže možná větry foukají metan za hranice zvědavosti, ačkoli to nevysvětluje jisté nálezy obíhajícími vesmírnými loděmi.

1Life Na Ceres

NASA Spacecraft Dawn je v březnu 2015 na cestě k návštěvě planety Ceres, planety trpaslíků v naší sluneční soustavě Ceres. Téměř vše kolem Ceresu je tajemstvím, takže je to jistý výstřel, který nás překvapí. Na rozdíl od prototypu Vesta, který Dawn prostě prozkoumá, neexistují žádné meteority spojené s Ceresem, které by nám pomohly předem odemknout tajemství.

Zatímco Vesta je většinou suchý, Ceres je věřil být vyrobený z skály a ledu, možná obsahovat oceán pod jeho ledovým povrchem. Předpokládá se, že voda obsahuje přibližně 40% svého objemu. Kromě Země má Ceres největší vodu jakéhokoli planetárního těla v naší vnitřní sluneční soustavě. Prostě nevíme, kolik z toho je tekutý. Možná nám Dawn prozradí, proč má Ceres tolik vody, jestli to skutečně dělá, a proč je tak odlišná od Vesty.

Jak Ceres, tak Vesta mohou poskytnout důležité informace o životě naší planety. Ve skutečnosti je to jedna z nejpřesvědčivějších tajemství o společnosti Ceres. Má to nebo by to mohlo podporovat život?

Pokud jde o naši vědu, existují tři hlavní součásti potřebné pro život: zdroj energie, kapalná voda a chemické stavební bloky, jako je uhlík. Kromě toho, že má Ceres, je dostatečně blízko k Slunci, aby získal dostatečné množství solárního ohřevu. Nevíme, jestli má vnitřní zdroj tepla. Také si nemůžeme být jisti, zda má chemikálie produkovat život, jak ho známe.

Je dokonce teorie, že život na Zemi mohl vzniknout na Ceresu. Pokud by byla Země sterilizována dopady jiných těles a Ceres měl život, který přežil, pak by Ceres mohl znovu nasadit naši planetu se svým životem, když se rozpadly kusy Ceresu a narazily na Zem.