Svi smo se u nekom ili drugom trenutku pitali kakve je to misterije naš Sunčev sustav. Uostalom, osam planeta (plus Pluton i sve one druge patuljasti planeti) orbitiraju unutar vrlo malog volumena heliosfere (volumena prostora kojim dominira utjecaj Sunca), što se događa s ostatkom volumena koji nazivamo svojim domom? Kako sve više robota guramo u svemir, poboljšavamo svoje promatračke sposobnosti i počinjemo doživljavati prostor za sebe, sve više i više učimo o prirodi odakle potječemo i kako su se planeti razvijali. Ali čak i uz napredovanje našeg znanja, bilo bi naivno misliti da imamo sve odgovore, toliko mnogo toga još treba otkriti. Dakle, s osobnog stajališta, što bih smatrao najvećim misterijama u našem Sunčevom sustavu? Pa, reći ću vam moj Deset najboljih favorita još zbunjujućih zagonetki koje je naš Sunčev sustav bacio na nas. Dakle, da se lopta kotrlja, započet ću u sredini, sa Suncem. (Ništa od sljedećeg ne može se objasniti tamnom materijom, u slučaju da se pitate ... zapravo to može, ali samo malo…)
10. Nepodudaranje temperature solarnog pola
Zašto je Sunčev Južni pol hladniji od Sjevernog pola? Već 17 godina solarna sonda Ulysses pružala nam je neviđeni pogled na Sunce. Nakon što je 1990. godine lansiran na svemirski šatl otkriće, neustrašivi istraživač krenuo je na neortodoksno putovanje kroz Sunčev sustav. Koristeći Jupiter za gravitacijsku praćku, Ulysses je izbačen iz ekliptičke ravnine kako bi mogao proći nad Sunce u polarnoj orbiti (svemirski brod i planeti obično kruže oko Sunčevog ekvatora). Ovdje je sonda putovala gotovo dva desetljeća, bez premca in situ promatranje sunčevog vjetra i otkrivanje prave prirode onoga što se događa na polovima naše zvijezde. Jao, Ulysses umire od starosti, a misija je učinkovito završila 1. srpnja (iako je neka komunikacija s plovilom ostala).
Međutim, promatranje neprovjerenih područja Sunca može stvoriti zbunjujuće rezultate. Jedan od takvih rezultata misterija je da je Južni pol Sunca hladniji od Sjevernog pola za 80.000 Kelvina. Znanstvenici su zbunjeni ovom nepodudarnošću jer se čini da je učinak neovisan o magnetskom polaritetu Sunca (koji magnetski sjever usmjerava prema magnetskom jugu svakih 11 godina). Ulysses je uspio mjeriti solarnu temperaturu uzorkujući ione u solarnom vjetru na udaljenosti od 300 milijuna km iznad Sjevernog i Južnog pola. Mjerenjem omjera kisikovih iona (O6+U /7+), mogli bi se mjeriti uvjeti u plazmi na dnu koronalne rupe.
To ostaje otvoreno pitanje i jedino objašnjenje koje solarni fizičari trenutno mogu pronaći je mogućnost da se solarna struktura u polarnim regijama na neki način razlikuje. Šteta što je Ulysses ugrizao prašinu, mogli bismo učiniti s polarnim orbitrerom da dobijemo više rezultata (vidi Ulysses svemirski brod umire od prirodnih uzroka).
9. Mars misterije
Zašto se marsovske hemisfere toliko radikalno razlikuju? Ovo je jedna misterija koja je godinama frustrirala znanstvenike. Sjeverna hemisfera Marsa je uglavnom besprijekorna nizina, dok je južna hemisfera prepuna planinskih lanaca, stvarajući ogromne gorje. Vrlo rano u proučavanju Marsa izbacila se teorija da je planet pogodio nečim vrlo velikim (stvarajući tako golemu nizinu ili ogromni udarni bazen). To je bilo prije svega zato što nizine nisu sadržavale zemljopisni krater. Za početak ne postoji krater „rub“. Osim toga, zona udara nije kružna. Sve je to ukazivalo na neko drugo objašnjenje. No, istraživači Caltheovih očiju s Caltech-a nedavno su revidirali teoriju udaraca i izračunali da je ogromna stijena promjera 1.600 do 2.700 km limenka stvaraju nizine sjeverne hemisfere (vidi Objašnjena dva lica Marsa).
Misterija bonusa: Postoji li prokletstvo Marsa? Prema mnogim emisijama, web stranice i knjige postoje u prostoru (gotovo paranormalno) jedući (ili dirajući) naše robotske istraživače Marsa. Ako pogledate statistiku, oprostili biste se što smo bili malo šokirani: Gotovo dvije trećine svih misija na Marsu je propalo. Ruske rakete vezane za Mars eksplodirale su, američki sateliti usmrtili su se usred leta, britanski zemljaci obilježili su krajolik Crvene planete; nijedna Mars misija nije imuna na "Marsov trokut." Dakle, postoji li "Galaktički ghoul" vani s našim "robotima"? Iako bi ovo moglo biti privlačno za neke od nas praznovjernih ljudi, velika većina svemirskih letjelica izgubila se zbog Prokletstvo Marsa uglavnom zbog velikih gubitaka tijekom pionirskih misija na Mars. Nedavna stopa gubitaka usporediva je s gubicima koji su pretrpjeli tijekom istraživanja drugih planeta Sunčevog sustava. Iako će sreća možda imati malu ulogu, ova misterija je više praznovjerje nego išta mjerljiva (vidi „Mars prokletstvo“: Zašto se nije dogodilo toliko misija?).
8. Tunguski događaj
Što je uzrokovalo utjecaj Tunguske? Zaboravite na Fox Mulder prolazeći kroz ruske šume, ovo nije epizoda X-Files. 1908. godine Sunčev sustav bacio nešto kod nas ... ali ne znamo što. Ovo je trajna misterija otkad su svjedoci opisali svijetli bljesak (koji se mogao vidjeti stotinama kilometara dalje) preko rijeke Podkamennaya Tunguska u Rusiji. Tokom istrage, ogromno područje je desetkovano; srušeno je oko 80 milijuna stabala poput šibica šibica, a više od 2000 četvornih kilometara bilo je poravnjeno. Ali nije bilo kratera. Što je palo s neba?
Ova je misterija još uvijek otvoreni slučaj, iako istraživači postavljaju oklade za neki oblik "zračnog praska" kada je kometa ili meteorit ušao u atmosferu, eksplodirajući iznad zemlje. Nedavna kozmička forenzička studija povukla je korake mogućeg fragmenta asteroida u nadi da će pronaći njegovo podrijetlo, a možda čak i pronaći roditeljski asteroid. Imaju svoje osumnjičene, ali intrigantna je stvar što oko mjesta udara nema meteorita. Za sada se čini da nema puno objašnjenja za to, ali ne mislim da Mulder i Scully trebaju biti uključeni (vidi Pronađeni rođaci Tunguske Meteoroide?).
7. Uranusov nagib
Zašto se Uran rotira na svojoj strani? Čudan planet je Uran. Dok sve ostale planete Sunčevog sustava manje-više imaju svoje rotacijske osi usmjerene "gore" od ekliptičke ravnine, Uran leži na boku, s nagibom osovine od 98 stupnjeva. To znači da vrlo dugačka razdoblja (od 42 godine u jednom trenutku) ili svoj Sjeverni ili Južni pol usmjeravaju izravno na Sunce. Većina planeta ima rotaciju "programera"; sve se planete okreću u smjeru suprotnom od kazaljke na satu kada se gledaju odozgo Sunčevim sustavom (tj. iznad sjevernog pola Zemlje). Međutim, Venera čini upravo suprotno, ima retrogradnu rotaciju, što dovodi do teorije da je bila izbačena iz osi početkom svog razvoja zbog velikog utjecaja. Pa je li se to dogodilo i Uranu? Je li ga pogodilo masivno tijelo?
Neki znanstvenici vjeruju da je Uran bio žrtva kozmičkog udaranja, ali drugi vjeruju da može postojati elegantniji način opisivanja čudne konfiguracije plinovitog diva. Početkom evolucije Sunčevog sustava astrofizičari su pokrenuli simulacije koje pokazuju orbitalnu konfiguraciju Jupitera i Saturna, možda su prešli u orbitalnu rezonancu 1: 2. Tijekom ovog razdoblja planetarne nevolje, kombinirani gravitacijski utjecaj Jupitera i Saturna prebacio je orbitalni zamah na manji plinski div Uran, izbacujući ga izvan osi. Potrebno je provesti više istraživanja kako bismo utvrdili je li vjerojatnije da je stijena veličine Zemlje utjecala na Uran ili su za to krivi Jupiter i Saturn.
6. Titanova atmosfera
Zašto Titan ima atmosferu? Titan, jedan od Saturnovih mjeseca samo mjesec u Sunčevom sustavu sa značajnom atmosferom. To je drugi po veličini Mjesec u Sunčevom sustavu (drugi samo Jupiterovom mjesecu Ganymede) i oko 80% masivniji od Zemljinog Mjeseca. Iako je malen u usporedbi sa zemaljskim standardima, više nalikuje Zemlji nego što mu pripisujemo. Mars i Venera se često navode kao zemaljska braća i sestre, ali njihove su atmosfere 100 puta tanje i 100 puta deblje. Titana je s druge strane atmosfera samo jedan i pol puta gušća od Zemljine, a uglavnom se sastoji od dušika. Dušik dominira u atmosferi Zemlje (u sastavu 80%) i dominira u atmosferi Titana (u 95% sastavu). Ali odakle je došao sav taj dušik? Kao na Zemlji, to je misterija.
Titan je tako zanimljiv mjesec i brzo postaje glavna meta traženja života. Ne samo da ima gustu atmosferu, površina je prepuna ugljikovodika za koji se misli da je prepun "tolina" ili prebiotičkih kemikalija. K tome dodajte električne aktivnosti u atmosferi Titana i imamo nevjerojatan mjesec s ogromnim potencijalom za život koji se može razvijati. No, otkud potječe njegova atmosfera ... mi jednostavno ne znamo.
5. Solarno koronalno grijanje
Zašto je sunčeva atmosfera vruća od površine Sunca? Ovo je pitanje koje se sunčanih fizičara muči više od pola stoljeća. Rana spektroskopska opažanja solarne korone otkrila su nešto zbunjujuće: Sunčeva atmosfera je toplije nego fotosfere. U stvari je toliko vruće da je usporedivo s temperaturama koje se nalaze u jezgri Sunca. Ali kako se to može dogoditi? Ako uključite žarulju, zrak koji okružuje staklenu žarulju neće biti topliji od samog stakla; što se više približite izvoru topline, postaje toplije, a ne hladnije. Ali upravo to radi Sunce, solarna fotosfera ima temperaturu od oko 6000 Kelvina, dok je plazma samo nekoliko tisuća kilometara iznad fotosfere 1 milijun Kelvina, Kao što možete reći, čini se da su kršene sve vrste zakona fizike.
Međutim, solarni fizičari se postepeno zatvaraju u ono što možda uzrokuje ovo misteriozno koronalno grijanje. Kako se promatračke tehnike poboljšavaju i teorijski modeli postaju sofisticiraniji, solarna atmosfera se može proučavati dublje nego ikad prije. Sada se vjeruje da mehanizam za koronalno grijanje može biti kombinacija magnetskih učinaka u solarnoj atmosferi. Postoje dva glavna kandidata za grijanje na koronu: nanoflare i valovno grijanje. Ja sam, zauvijek, bio veliki zagovornik teorija zagrijavanja valova (veliki dio mog istraživanja bio je posvećen simulaciji magnetohidrodinamičke valne interakcije duž koronalnih petlji), ali postoje snažni dokazi da nanoflare također utječu na koronalno grijanje, vjerojatno radeći u tandemu s valom grijanje.
Iako smo prilično sigurni da su zagrijavanje valova i / ili nanoflare možda odgovorni, sve dok ne budemo mogli umetnuti sondu duboko u solarnu koronu (što se trenutno planira misijom Solarne sonde), uzimajući in situ mjerenja koronalnog okoliša, nećemo sigurno znati što grije koronu (vidi Topla koronalna petlja može zadržati ključ vruće solarne atmosfere).
4. Prašina komete
Kako se prašina formirana pri visokim temperaturama pojavila u smrznutim kometama? Kometi su ledeni, prašnjavi nomadi Sunčevog sustava. Iako su se razvila u najudaljenijim dosezima svemira, u pojasu Kuiper (oko orbite Plutona) ili u misterioznom području zvanom Oort Cloud, ta se tijela povremeno kucaju i padaju pod slabim gravitacijskim potezom Sunca. Dok padaju prema unutarnjem Sunčevom sustavu, Sunčeva toplina uzrokovat će isparavanje leda, stvarajući kometarni rep poznat kao koma. Mnogi kometi padaju ravno u Sunce, ali drugi imaju više sreće, završavajući kratkotrajno (ako su nastali u Kuiperovom pojasu) ili dugoročno (ako su nastali u oblaku Oort), orbitu Sunca.
Ali nešto neobično pronađeno je u prašini koju je NASA-ova misija Stardust 2004. prikupila u Comet Wild-2. Činilo se da su zrna prašine iz ovog smrznutog tijela formirala visoke temperature. Smatra se da je Comet Wild-2 nastao i razvio se u Kuiperovom pojasu, pa kako su se ovi sićušni uzorci mogli formirati u okruženju s temperaturom većom od 1000 Kelvina?
Sunčev sustav evoluirao je iz maglice prije otprilike 4,6 milijardi godina i tijekom hlađenja je formirao veliki akrektorski disk. Uzorci prikupljeni iz Wild-2 mogli su se formirati samo u središnjem dijelu akumulacijskog diska, u blizini mladog Sunca, i nešto ih je prevozilo u daleke dosege Sunčevog sustava, da bi na kraju završili u pojasu Kuiper. Ali koji bi mehanizam to mogao učiniti? Nismo previše sigurni (vidi Prašina komete vrlo je slična asteroidima).
3. Kuiperska litica
Zašto se Kuiperov pojas naglo završava? Kuiperov pojas je ogromna regija Sunčevog sustava koja tvori prsten oko Sunca neposredno izvan orbite Neptuna. To je poput asteroidnog pojasa između Marsa i Jupitera, Kuiperov pojas sadrži milijune malih kamenih i metalnih tijela, ali je 200 puta masivniji. Sadrži i veliku količinu vode, metana i amonijaka, sastavnih dijelova jezgra kometara koji potječu odatle (vidi br. 4 gore). Kuiperov pojas poznat je i po patuljastom planetu planetu, Plutonu i (u novije vrijeme) kolegi Plutonu "Makemake".
Kuiperov pojas već je prilično neistraženo područje Sunčevog sustava (nestrpljivo čekamo da NASA-ina misija New Horizons Pluton stigne tamo 2015. godine), ali već je bacilo nešto zagonetka. Stanovništvo objekata pojasa Kuiper (KBO) iznenada se smanjuje na udaljenosti od 50 AU od Sunca. To je prilično neobično kako teorijski modeli predviđaju povećati u broju KBO-a izvan ove točke. Povratak je toliko dramatičan da je ova značajka nazvana "Kuiper Cliff".
Trenutno nemamo objašnjenja za Kuiperovu liticu, ali postoje neke teorije. Jedna ideja je da uistinu postoji puno KBO-a koji su iznad 50 AU, oni se iz nekog razloga nisu prikupili da formiraju veće objekte (i stoga ih nije moguće promatrati). Još jedna spornija ideja je da su KBO-e izvan Kuiperove litice progutala planetarna tijela, možda veličine Zemlje ili Marsa. Mnogi astronomi to tvrde, navodeći nedostatak promatračkih dokaza o nečemu što je velika orbita izvan Kuiperovog pojasa. Međutim, ova je planetarna teorija bila vrlo korisna za tamošnje sudionike, pružajući lažne "dokaze" za postojanje Nibiru ili "Planeta X". Ako postoji planeta vani, sigurno je ne "Dolazna pošta" i to sigurno jest ne stigli na naš prag 2012. godine
Dakle, ukratko, nemamo pojma zašto Kuiperska litica postoji ...
2. Pionirska anomalija
Zašto se Pioneer-ove sonde kreću izvan staze? Ovo je zabrinjavajuće pitanje astrofizičara i vjerojatno najteže pitanje u odgovorima u promatranjima Sunčevog sustava. Pioneer 10 i 11 pokrenuti su 1972. i 1973. godine kako bi istražili vanjske dosege Sunčevog sustava. Na putu, NASA-ini znanstvenici primijetili su da obje sonde doživljavaju nešto prilično neobično; doživljavali su neočekivano ubrzanje Sunčeve garde, odgurnuvši ih izvan smjera kretanja. Iako ovo odstupanje prema astronomskim standardima nije bilo ogromno (386 000 km vožnje nakon 10 milijardi kilometara putovanja), odstupanje je svejedno i astrofizičari su u gubitku objasniti što se događa.
Jedna glavna teorija sumnja da nejednako infracrveno zračenje oko karoserije sonde (iz radioaktivnog izotopa plutonija u njegovim termoelektričnim generatorima Radioizotop) može s jedne strane emitirati fotone, što daje mali pritisak prema Suncu. Ostale su teorije malo egzotičnije. Možda bi trebalo mijenjati Einsteinovu opću relativnost za duge putovanje u svemir? Ili možda tamna tvar ima ulogu da usporava učinak na svemirsku letjelicu Pioneer?
Do sada se samo 30% odstupanja može prikvačiti neujednačenom teorijom raspodjele topline, a znanstvenici su u gubitku da pronađu očigledan odgovor (vidi Pionirska anomalija: odstupanje od gravitacije Einsteina?).
1. Oortov oblak
Kako znamo da Obut Oort uopće postoji? Što se tiče misterija Sunčevog sustava, Pioneer-ova anomalija teško je slijediti, ali oblak Oort (po mom mišljenju) je najveća misterija od svih. Zašto? Nikad ga nismo vidjeli, to je hipotetička regija prostora.
Barem s Kuiperovim pojasom možemo promatrati velike KBO-e i znamo gdje je, ali Oortov oblak je predaleko (ako je doista vani). Prvo, predviđa se da će se Oortov oblak nalaziti na više od 50 000 AU od Sunca (koje je udaljeno gotovo svjetlosnu godinu), što čini oko 25% puta prema našem najbližem zvjezdanom susjedu, Proximi Centauri. Oortov oblak je, dakle, vrlo daleko. Vanjski dosezi Oortovog oblaka prilično su rubovi Sunčevog sustava, a na ovoj su udaljenosti milijuni objekata Oort Clouda vrlo slabo gravitacijski vezani za Sunce. Stoga mogu dramatično utjecati na prolazak drugih obližnjih zvijezda. Smatra se da poremećaj Oortovog oblaka može dovesti do toga da ledena tijela periodično padnu unutra, stvarajući komete za dugo razdoblje (poput Halleyjeve komete).
Zapravo, to je jedini razlog zbog kojeg astronomi vjeruju da Obortov oblak postoji, to je izvor dugotrajnih ledenih kometa koji imaju izrazito ekscentrične orbite koje potječu iz područja ekliptike. Ovo također ukazuje da oblak okružuje Sunčev sustav i nije ograničen pojasom oko ekliptike.
Dakle, čini se da je Oortov oblak vani, ali ga ne možemo izravno promatrati. U mojim knjigama to je najveća misterija u najudaljenijoj regiji našeg Sunčevog sustava ...
