10 неразрешенных загадок Солнечной системы
Благодаря мощным телескопам и многочисленным космическим миссиям человечество узнало много нового о Солнечной системе, но все еще остается множество вопросов и загадок, которые преследуют даже самых гениальных людей.
Благодаря мощным телескопам и многочисленным космическим миссиям человечество многое узнало о Солнечной системе, но все еще остается множество вопросов и загадок, которые преследуют даже самых блестящих ученых нашего времени. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем больше загадок в ней остается. Вот десять самых интригующих загадок Солнечной системы, которые не смогли разгадать даже лучшие умы Земли.
Невидимый щит, окружающий Землю
В 1958 году Джеймс Ван Аллен из Университета Айовы обнаружил пару излучающих колец, состоящих из высокоэнергетических электронов и протонов, которые окружают Землю на высоте до 40 000 километров. Эти кольца удерживаются вокруг Земли магнитным полем Земли. Наблюдения за кольцами показывают, что они сжимаются и расширяются под воздействием энергии, выделяемой солнечными вспышками.
В 2013 году Дэниел Бейкер из Университета Колорадо обнаружил третью структуру между внутренним и внешним кольцами излучения Ван Аллена. Бейкер называет эту структуру «кольцом накопления», которое действует как невидимый щит, расширяясь и сжимаясь и блокируя воздействие «смертоносных электронов». На высоте 16 000 километров эти электроны могут оказывать разрушительное воздействие на людей в космосе, а также на спутниковое оборудование.
Внутреннее пограничное кольцо образуется всего в 11 000 километрах над поверхностью планеты, а его внешний контур блокирует электроны, не позволяя им проникнуть глубже в атмосферу.
Эти электроны сталкиваются со стеклянной стенкой. Что-то создает вокруг нашей планеты своего рода динамическое поле, которое вы видите в различных научно-фантастических фильмах. Это невероятно загадочное явление, — говорит Бейкер.
Ученые разработали несколько теорий, которые частично объясняют природу этого невидимого щита. Однако ни одна из этих теорий не была убедительной и подтвержденной.
Аномалии ускорения
Ученые используют специальные гравитационные маневры для отправки космических аппаратов в отдаленные части Солнечной системы и используют гравитационную энергию планет и лун для их ускорения. Однако ученые не всегда могут точно рассчитать скорость ускорения космического аппарата при таких маневрах. Рассчитанная скорость может не совпадать с ранее сообщенной скоростью. Такие отклонения называются «аномальным ускорением».
В настоящее время ученые могут рассчитать только точную разницу в скорости при ускорении за счет гравитационной энергии Земли. Несмотря на это, непредсказуемые события все же случаются, например, когда в 1999 году космический аппарат НАСА «Кассини» по неизвестным причинам замедлился до скорости полета 2 миллиметра в секунду. В 1998 году произошел еще один случай, когда собственный космический аппарат НАСА NEAR испытал необъяснимое ускорение на 13 мм/с больше, чем сообщалось ранее.
Луис Аседо Родригес, физик из Политехнического университета Валенсии, утверждает, что «эти необъяснимые различия между расчетной и фактической скоростями не играют существенной роли в изменении траектории космического аппарата».
Такие аномальные различия встречаются нечасто, но, учитывая все риски, важно точно определить их причины.
Ученые предложили несколько теорий о причинах этих аномалий. Никто не знает точной причины этого явления, хотя к нему также причастны солнечная радиация и темная материя, застрявшая в земной гравитации. Вот.
Большое красное пятно Юпитера
Есть две неразгаданные тайны, связанные с Большим красным пятном Юпитера, пятой планеты от Солнца. Первая загадка заключается в том, почему эти огромные ураганы никогда не прекращаются. Она настолько огромна, что может содержать по меньшей мере две планеты размером с Землю.
Согласно существующей теории, Большое красное пятно Юпитера должно было исчезнуть через несколько десятилетий. Но эта буря продолжается уже несколько веков», — говорит Педрам Хасанзаде из Гарвардского университета.
Существуют различные теории, которые пытаются объяснить его длительную продолжительность. Согласно одной из этих теорий, долгоживущие гигантские ураганы поглощают энергию более мелких торнадо, расположенных поблизости. Сам Хасанзаде в 2013 году предложил другую теорию. Согласно ей, часть энергии восстанавливается в центре этого огромного тайфуна за счет движения вихревых потоков холодного газа снизу вверх и горячего газа сверху вниз внутри тайфуна. . Однако ни одна из предложенных теорий не решает эту загадку окончательно.
Вторая загадка Большого красного пятна связана с источником его цвета. Согласно одной из теорий, красный цвет обусловлен химическими элементами, скрытыми в видимых облаках газовых гигантов. Однако некоторые ученые утверждают, что восходящее движение химических элементов является результатом более сильной красной фазы вихря на всех высотах.
Согласно недавней гипотезе, Большое красное пятно Юпитера — это своего рода «солнечный ожог» в верхних слоях облаков, в то время как нижние слои имеют белый или сероватый цвет. Ученые, поддерживающие эту теорию, считают, что красный цвет вихря обусловлен ультрафиолетовым излучением Солнца, проникающим в аммиачный газовый состав верхней атмосферы Юпитера.
Погода Титана
Как и на Земле, на Титане есть времена года. Титан — единственная луна в Солнечной системе с плотной атмосферой. Каждый год возраста Титана соответствует примерно семи годам на Земле (Титан — это луна Сатурна, которой на Земле требуется 29 лет для обращения вокруг Солнца).
Последняя сезонная смена на Титане произошла в 2009 году. Зима сменила весну в северном полушарии, а лето — осень в южной части спутника. Однако в мае 2012 года, во время осеннего сезона в южном полушарии, космический аппарат «Кассини» сделал снимки огромного полярного вихря, формирующегося на южном полюсе спутника. Когда ученые увидели эти снимки, их озадачил тот факт, что вихрь формировался в 300 км над поверхностью Титана. Причиной путаницы стала высота и температура в районе образования вихря — она была слишком высокой.
Анализируя спектральные данные цветов солнечного света, отраженного от атмосферы Титана, ученые смогли обнаружить свидетельства наличия частиц цианистого водорода. И их присутствие может означать, что все наши представления о Титане в корне ошибочны. Наличие цианистого водорода говорит о том, что верхняя атмосфера спутника должна быть на 100 градусов Цельсия ниже, чем считалось ранее. По мере смены времен года южная атмосфера Титана начала остывать раньше, чем ожидалось.
Циркуляция атмосферы во время смены сезонов вызывает движение больших объемов газа на юг, повышая концентрацию цианистого водорода и охлаждая окружающий воздух. Южное полушарие также охлаждается, поскольку воздействие солнечного света уменьшается в зимний период. Ученые планируют проверить эту гипотезу и многие другие загадки Титана во время летнего солнцестояния, которое произойдет на Сатурне в 2017 году.
Источник ультраэнергетического космического излучения
Космические лучи — это высокоэнергетические излучения, которые не до конца изучены наукой. Одна из величайших загадок астрофизики — откуда берутся сверхэнергичные космические лучи и как они могут содержать такое невероятное количество энергии. Это самые высокозаряженные частицы, известные в нашей Вселенной. Ученые могут наблюдать их движение только тогда, когда они сталкиваются с верхними слоями нашей планеты, распадаясь на еще более мелкие частицы и генерируя резкие импульсы радиоволн, которые длятся всего несколько наносекунд.
Однако невозможно отследить, откуда на Земле берутся эти частицы. Самый большой на Земле детектор для обнаружения этих частиц занимает площадь всего около 3 000 квадратных километров. Ученые планируют решить эту проблему путем создания «квадратного километрового массива» (SKA) — сверхчувствительного радиоинтерферометра, который превратит Луну (да, наш естественный спутник) в настоящий гигантский детектор космического излучения.
Квадратная километровая сетка будет использовать всю видимую часть лунной поверхности для обнаружения радиосигналов от этих частиц сверхвысокой энергии. С помощью SKA ученые планируют зарегистрировать до 165 событий, связанных с частицами сверхвысоких энергий. Это, конечно, во много раз превышает нынешний рекорд.
Доктор Джастин Брей из Университета Саутгемптона объясняет, что «космические лучи такой энергии настолько редки, что нам необходимо иметь при себе невероятно огромные детекторы, способные собрать такое количество информации, которое мы можем обработать.
Но размер Луны меньше, чем любой другой детектор частиц, когда-либо построенный. В случае успеха у нас будет гораздо больше шансов выяснить, откуда взялись эти частицы».
Радиомолчание Венеры
Венера имеет горячую, плотную, облачную атмосферу, из-за которой ее поверхность невозможно увидеть напрямую. До сих пор радар был единственным способом картографирования поверхности планеты. Когда 20 лет назад космический аппарат «Магеллан» посетил Венеру, ученые заинтересовались двумя загадками планеты, которые остаются неразгаданными до сих пор.
Первая загадка заключается в том, что чем выше степень релаксации поверхности планеты, тем лучше («ярче») отражаются радиоволны, направленные на поверхность. Нечто подобное происходит с нами на Земле, но здесь учитывается видимый свет. Чем выше подъем, тем ниже температура. Чем выше горы, тем больше и толще снег. Аналогичное явление наблюдается на Венере, поверхность которой не видна в видимом свете. Ученые считают, что это явление вызвано процессом химического распада, зависящего от температуры или типа осадков тяжелых металлов, которые действуют как металлическая оболочка, отражающая скорость радиоизлучения.
Второй загадкой Афродиты является наличие на планете пустых радаров на больших высотах. Ученые видят тусклое отражение на высоте 2400 метров и резкий пик отражения сигнала по мере подъема к 4500 метрам. Однако, начиная с 4700 метров, разрывы в отраженном сигнале быстро увеличиваются. Иногда эти пробелы исчисляются сотнями. Сигнал, по-видимому, находится в пустотах.
Сгустки света на F-кольце Сатурна
Сравнивая последние данные с космического аппарата «Кассини» с информацией, полученной с «Вояджера» 30 лет назад, ученые обнаружили уменьшение появления ярких сгустков в кольцах Сатурна (хотя общее количество сгустков одновременно не изменилось). Как выяснили ученые, кольцо F может меняться. Таким образом, он делает это очень быстро. Фактически, в течение нескольких дней.
«Это наблюдение определенно открывает еще одну загадку нашей Солнечной системы, которую стоит разгадать», — говорит Роберт Френч из Института Сети в Калифорнии.
Некоторые кольца Сатурна состоят из фрагментов льда, напоминающих большие глыбы. Однако кольцо F планеты состоит из частиц льда, которые не больше частиц пыли. По этой причине ученые часто называют F «пылевым кольцом». При взгляде на это кольцо можно заметить тусклое свечение.
Частицы льда рядом с кольцом могут объединиться и образовать небольшие спутники Сатурна — малые спутники Сатурна. Когда эти маленькие спутники сталкиваются с основным материалом кольца F, они выталкивают частицы, образовавшиеся из кольца. Это вызывает вспышку света. Количество взрывов напрямую зависит от количества этих маленьких спутников. По крайней мере, такова теория.
Согласно другой теории, кольцо F Сатурна появилось относительно недавно. А образовался он в результате разрушения самого большого замороженного спутника Земли. В этом случае изменение кольца F обусловлено его эволюцией. Ученые еще не определили, какая из теорий более вероятна. Необходимы дополнительные наблюдения за планетарным пальцем F.
Мнимые гейзеры Европы
В конце 2013 года ученые объявили, что космический телескоп «Хаббл» обнаружил, что тепловые волны выстреливают на 200 километров на поверхность европейского антарктического спутника Зевс. Неожиданно для науки поиск внеземной жизни может быть облегчен. Кроме того, орбитальный корабль может облететь эти тепловые волны и собрать образцы состава океана Европы в поисках признаков жизни без необходимости высаживаться на замерзшую поверхность.
Однако дальнейшие наблюдения в Европе не выявили никаких признаков водяного пара. Повторный анализ ранее собранных данных заставляет усомниться в том, что тепловые волны существовали с самого начала. Некоторые ученые также отмечают отсутствие волн жары во время исследований Хаббла в Европе в октябре 1999 года и ноябре 2012 года.
Открытие» европейского термопика превратилось в настоящую загадку. Аэрокосмическая служба НАСА планирует отправить роботизированный корабль к лунам Юпитера. Его задача — понять реальные или нереальные наблюдения.
Метан на Марсе
Марсоход Curiosity не видел сигнатуры метана MARS с момента своего пребывания на Красной планете, но через восемь месяцев после посадки ученые были удивлены тем, что марсоход зафиксировал своими чувствительными датчиками. На Земле более 90% метана в атмосфере производится живыми организмами. По этой причине ученые решили всеми возможными способами выяснить, откуда берется метан на Марсе и что выделяет его в атмосферу Красной планеты.
По мнению тех же исследователей, этому есть несколько причин. Например, один из них — наличие на планете бактерий, производящих метан или продукты метанообразования. Другой возможной причиной могут быть богатые водородом метановые породы, которые иногда проникают в марсианскую атмосферу и по сути являются своего рода органической бомбой, выделяющей метан при нагревании от ультрафиолетовых лучей до экстремальных температур. Существует множество теорий на этот счет, одна прекраснее другой.
Вторая загадка Марса заключается в том, что метан не только появляется, но и исчезает. Ученые были очень расстроены этим фактом, когда марсоход не смог обнаружить никаких признаков метана после его первоначального обнаружения. Если верить науке, метан не может исчезнуть с планеты в течение нескольких лет. Процесс выведения этого химического вещества из атмосферы будет длиться около 300 лет. Таким образом, перед ученым встал вопрос: действительно ли на Марсе есть метан?
Однако были выявлены некоторые выбросы метана. Что касается того, куда он делся, то не отгоняли ли арийские ветры постоянно молекулы метана от чувствительных датчиков Curiosity? Тем не менее, это ни в коем случае не объясняет некоторые наблюдения космических аппаратов, вращающихся вокруг планеты.
Жизнь на Церере
Космический аппарат НАСА Dawn направляется к Димитре, планете-нано в нашей Солнечной системе. Космический детектор должен прибыть туда в марте 2015 года. Почти все, что мы знаем о Димитре, остается загадкой для ученых. В отличие от протопланеты Веста, которую Dawn посетила на пути к Димитре, с Димитрой не связаны встречающиеся камни или кометы, которые могли бы сформировать ее структуру.
И если Веста остается очень сухим астероидом, то Димитра, как полагают, состоит из камня и льда, и, возможно, содержит влажную воду под своим замерзшим покровом. Ученые утверждают, что та или иная форма воды составляет 40% ее состава. По данным науки, Димитра является второй планетой (после Земли) или другим светским телом, содержащим такое большое количество воды в нашей Солнечной системе. На самом деле, точное количество воды еще предстоит выяснить ученым. Возможно, космический аппарат Dawn поможет разрешить этот вопрос и ответить на вопрос, почему Димитра так отличается от Весты.
Обе квазипланеты могут содержать важную информацию о жизни на Земле. И Димитра — самая загадочная в этом отношении. Может ли эта протопланета поддерживать жизнь? Насколько известно ученым, существует три элемента, необходимых для жизни. Они являются источником энергии, жидкой воды и химических строительных блоков, таких как углерод. Помимо того, что вода, даже в жидком виде, может присутствовать на Деметре в больших количествах, сама Деметра находится достаточно близко к Солнцу, чтобы получать достаточное количество солнечного тепла. Пока неизвестно, есть ли у квазипланеты собственный внутренний источник тепла. Ничего не известно и об основных строительных блоках жизни. Мы надеемся, что космическая миссия Dawn ответит на все эти вопросы.
