Всички се питахме в един или друг момент какви мистерии притежава нашата Слънчева система. В крайна сметка осемте планети (плюс Плутон и всички тези други планети джуджета) орбитират в много малък обем от хелиосферата (обемът на пространството, доминиран от влиянието на Слънцето), какво се случва в останалата част от обема, който наричаме дом? Докато натискаме повече роботи в космоса, подобряваме нашите наблюдателни възможности и започваме да изживяваме пространство за себе си, ние научаваме все повече и повече за природата откъде идваме и как са се развили планетите. Но дори и с напредването на познанията си, би било наивно да мислим, че имаме всички отговори, толкова много все още трябва да бъдат разкрити. И така, от лична гледна точка, какво бих считал за най-големите мистерии в нашата Слънчева система? Е, ще ти кажа мой Топ десет фаворити на някои по-объркващи главоблъсканици, които нашата Слънчева система ни хвърли. И така, за да накара топката да се търкаля, ще започна по средата със Слънцето (Нищо от изброеното по-долу не може да се обясни с тъмна материя, в случай че се чудите… всъщност може, но само малко…)
10. Несъответствие със слънчевата полюсна температура
Защо Южният полюс на Слънцето е по-хладен от Северния полюс? За 17 години соларната сонда Ulysses ни дава безпрецедентен поглед към Слънцето. След като стартира по Space Shuttle Discovery през 1990 г., безстрашният изследовател предприе неортодоксално пътуване през Слънчевата система. Използвайки Юпитер за гравитационна прашка, Улис беше изхвърлен от еклиптичната равнина, за да може да премине над Слънцето в полярна орбита (космически кораб и планетите обикновено орбитират около екватора на Слънцето). Това е мястото, където сондата пътува близо две десетилетия, безпрецедентно на място наблюдения на слънчевия вятър и разкриване на истинската същност на случващото се на полюсите на нашата звезда. Уви, Улис умира от старост и мисията ефективно приключи на 1 юли (макар че известно общуване с занаята остава).
Наблюдаването на неизследвани региони на Слънцето обаче може да създаде поразителни резултати. Един такъв загадъчен резултат е, че Южният полюс на Слънцето е по-хладен от Северния полюс с 80 000 Келвин. Учените са объркани от това несъответствие, тъй като ефектът изглежда независим от магнитната полярност на Слънцето (което преобръща магнитния север към магнитния юг на всеки 11 години). Улис успя да измери слънчевата температура чрез вземане на проби от йони в слънчевия вятър на разстояние 300 милиона км над Северния и Южния полюс. Чрез измерване на съотношението на кислородните йони (О6+/ O7+), плазмените условия в основата на короналния отвор могат да бъдат измерени.
Това остава открит въпрос и единственото обяснение, което соларните физици могат да измислят в момента, е възможността слънчевата структура в полярните региони да се различава по някакъв начин. Жалко, че Улис ухапва праха, бихме могли да направим с полярна орбитра, за да вземем повече резултати (виж Улис космически кораб умира от естествени причини).
9. Марс мистерии
Защо марсианските полукълба са толкова коренно различни? Това е една мистерия, която от години смущаваше учените. Северното полукълбо на Марс е предимно безхаберие, а южното полукълбо е запълнено с планински вериги, създавайки обширни планини. Много рано при изучаването на Марс, теорията, че планетата е била ударена от нещо много голямо (по този начин създавайки обширната низина или огромен басейн с удари), беше изхвърлена. Това се дължи основно на това, че низините не разполагаха с география на кратер за удар. За начало няма кратер „джанта“. Плюс това зоната на удара не е кръгла. Всичко това сочеше някакво друго обяснение. Но изследователи на „Орел с очи” от Калтех наскоро преразгледаха теорията на ударните въздействия и изчислиха, че огромна скала с диаметър от 1600 до 2700 км мога създават низините на северното полукълбо (вж Обяснени две лица на Марс).
Бонус мистерия: Проклятието на Марс съществува ли? Според много предавания, уебсайтове и книги има нещо (почти паранормално) в космоса, изяждайки (или подправяйки) нашите роботизирани изследователи на Марс. Ако погледнете статистиката, ще ви бъде простено, че сте малко шокирани: Близо две трети от всички мисии на Марс са се провалили. Руските ракети, обвързани с Марс, са взривени, американските сателити са загинали по време на полет, британските десанти са маркирали ландшафта на Червената планета никоя мисия на Марс не е имунизирана срещу „Марсовия триъгълник“. Значи има ли „галактически герой“, който се забърква с нашите „ботове? Въпреки че това може да е привлекателно за някои от нас суеверни хора, огромната част от космическите кораби са загубени поради Проклятието на Марс се дължи главно на тежки загуби по време на пионерските мисии до Марс. Скоростта на скорошните загуби е сравнима със загубите, понесени при изследване на други планети в Слънчевата система. Въпреки че късметът може да играе малка роля, тази мистерия е по-скоро суеверие, отколкото нещо измеримо (вж „Марсовото проклятие“: Защо не са успели толкова много мисии?).
8. Събитието в Тунгуска
Какво предизвика въздействието на Тунгуска? Забравете Фолс Мълдър, който се опитва през руските гори, това не е епизод на X-Files. През 1908 г. Слънчевата система се хвърли нещо при нас ... но не знаем какво. Това е трайна загадка, откакто очевидци описаха ярка светкавица (която можеше да се види на стотици километри) над река Подкаменна Тунгуска в Русия. При разследването беше орязана огромна площ; около 80 милиона дървета са били изсечени като клечки за кибрит и над 2000 квадратни километра са били изравнени. Но нямаше кратер. Какво падна от небето?
Тази мистерия все още е открит случай, въпреки че изследователите залагат залозите си на някаква форма на "въздушен избухване", когато комета или метеорит навлизат в атмосферата, експлодирайки над земята. Неотдавнашно космическо криминалистично проучване проследи стъпките на възможен астероиден фрагмент с надеждата да открие неговия произход и може би дори да намери родителския астероид. Те имат своите заподозрени, но интригуващото е, че около мястото на удара има метеоритни доказателства. Засега не изглежда много обяснение за това, но не мисля, че Мълдър и Скали трябва да участват (вж. Намерени братовчеди на Тунгуска метеороид?).
7. Наклон на Уран
Защо Уран се върти на своята страна? Странна планета е Уран. Докато всички останали планети в Слънчевата система повече или по-малко имат своята ос на въртене, насочена „нагоре“ от еклиптичната равнина, Уран лежи на своята страна с аксиален наклон от 98 градуса. Това означава, че за много дълги периоди (42 години наведнъж) или северният, или южният полюс се насочват директно към Слънцето. По-голямата част от планетите имат въртене „prograde“; всички планети се въртят обратно на часовниковата стрелка, когато се гледат над Слънчевата система (т.е. над Северния полюс на Земята). Венера обаче прави точно обратното, тя има ретроградно въртене, което води до теорията, че е била изхвърлена извън оста в началото на своята еволюция поради голямо въздействие. Така ли се случи и с Уран? Било ли е ударено от масивно тяло?
Някои учени смятат, че Уран е бил жертва на космически удар, но други смятат, че може да има по-елегантен начин да се опише странната конфигурация на газовия гигант. В началото на еволюцията на Слънчевата система астрофизиците са пускали симулации, които показват орбиталната конфигурация на Юпитер и Сатурн, може би са преминали орбитален резонанс 1: 2. През този период на планетарно разстройство комбинираното гравитационно влияние на Юпитер и Сатурн предава орбитална инерция на по-малкия газов гигант Уран, събаряйки го извън оста. Необходимо е да се извършат още изследвания, за да се установи дали е по-вероятно скалата с размер на Земята да е засегнала Уран или за това са виновни Юпитер и Сатурн.
6. Атмосферата на Титан
Защо Титан има атмосфера? Титанът, един от луните на Сатурн, е този само луна в Слънчевата система със значителна атмосфера. Това е втората по големина луна в Слънчевата система (втора само на Луни Ганимед на Юпитер) и с около 80% по-масивна от Луната на Земята. Макар и малък в сравнение с наземните стандарти, той е по-приличен на Земята, отколкото ние му даваме заслуга. Марс и Венера често са цитирани като братя и сестри, но атмосферата им е съответно 100 пъти по-тънка и 100 пъти по-дебела. Атмосферата на Титан от друга страна е само един и половина пъти по-дебела от земната, плюс че се състои главно от азот. Азотът доминира в атмосферата на Земята (с 80% състав) и той доминира в атмосферата на титаните (при 95% състав). Но откъде е дошъл целия този азот? Както на Земята, това е загадка.
Титан е толкова интересна луна и бързо се превръща в основната цел за търсене на живот. Не само, че има плътна атмосфера, повърхността му е натъпкана с въглеводороди, за които се смята, че са изпълнени с „толини“ или пребиотични химикали. Добавете към това електрическата активност в атмосферата на Титан и ние имаме невероятна луна с огромен потенциал за живот да се развива. Но откъде идва нейната атмосфера ... просто не знаем.
5. Слънчево коронално отопление
Защо слънчевата атмосфера е по-гореща от слънчевата повърхност? Сега това е въпрос, който принуждава слънчевите физици повече от половин век. Ранните спектроскопични наблюдения на слънчевата корона разкриха нещо смущаващо: атмосферата на Слънцето е -горещо отколкото фотосферата. Всъщност е толкова горещо, че е сравнимо с температурите, открити в сърцевината на Слънцето. Но как може да стане това? Ако включите електрическа крушка, въздухът около стъклената крушка няма да е по-горещ от самото стъкло; с приближаването до източник на топлина става по-топло, а не по-хладно. Но точно това прави Слънцето, слънчевата фотосфера има температура около 6000 Келвин, докато плазмата само на няколко хиляди километра над фотосферата е свършена 1 милион Келвин, Както можете да разберете, всички видове закони за физика изглежда са нарушени.
Въпреки това, слънчевите физици постепенно се затварят в това, което може да е причина за това мистериозно коронално нагряване. Тъй като наблюдателните техники се подобряват и теоретичните модели стават по-сложни, слънчевата атмосфера може да се изучава по-задълбочено от всякога. Сега се смята, че механизмът на коронално нагряване може да е комбинация от магнитни ефекти в слънчевата атмосфера. Има два основни кандидата за коронарно отопление: нанофлари и вълново отопление. Аз за един винаги съм бил голям привърженик на теориите за отопление на вълните (голяма част от моите изследвания бяха посветени на симулиране на магнитохидродинамични вълнови взаимодействия по короналните бримки), но има силни доказателства, че нанофларите също влияят на короналното нагряване, вероятно работещи в тандем с вълна отопление.
Въпреки че сме почти сигурни, че загряването на вълната и / или нанофларите може да е отговорно, докато не можем да вмъкнем сонда дълбоко в слънчевата корона (което в момента се планира с мисията на Слънчевата сонда), като на място измервания на короналната среда, няма да знаем със сигурност Какво загрява корона (вж Топлите коронални бримки могат да държат ключа към горещата слънчева атмосфера).
4. Кометен прах
Как се образува прах, образуван при интензивни температури, в замразени комети? Кометите са ледените, прашни номади на Слънчевата система. Мислени, че са се развили в най-отдалечените пространства на Космоса, в пояса на Койпер (около орбитата на Плутон) или в мистериозен регион, наречен облак Оорт, тези тела понякога се чукат и попадат под слабото гравитационно дърпане на Слънцето. Когато те паднат към вътрешната Слънчева система, топлината на Слънцето ще доведе до изпаряване на леда, създавайки кометарна опашка, известна като кома. Много комети попадат направо в Слънцето, но други имат по-голям късмет, завършвайки кратък период (ако е възникнал в пояса на Койпер) или дълъг период (ако са възникнали в облака на Оорт) орбита на Слънцето.
Но нещо странно е открито в праха, събран от мисията на НАСА Stardust през 2004 г. в Comet Wild-2. Праховите зърна от това замразено тяло изглежда са се образували при високи температури. Смята се, че Comet Wild-2 произлиза и се развива в пояса на Койпер, така че как тези мънички проби могат да се формират в среда с температура над 1000 Kelvin?
Слънчевата система еволюира от мъглявината преди около 4,6 милиарда години и образува голям аккреционен диск, докато изстива. Пробите, събрани от Wild-2, можеха да се формират само в централния участък на акреционния диск, близо до младото Слънце, и нещо ги транспортира в далечните разстояния на Слънчевата система, в крайна сметка се озова в пояса на Койпер. Но какъв механизъм би могъл да направи това? Не сме твърде сигурни (вж Кометната прах е много подобна на астероидите).
3. Скалата на Койпер
Защо внезапно свършва пояса на Койпер? Поясът на Койпер е огромен регион на Слънчевата система, образуващ пръстен около Слънцето, точно отвъд орбитата на Нептун. Подобно на астероидния пояс между Марс и Юпитер, поясът на Койпер съдържа милиони малки скалисти и метални тела, но е 200 пъти по-масивен. Той също така съдържа голямо количество водни, метанови и амонячни състави, съставките на комерните ядра, произхождащи оттам (виж # 4 по-горе). Поясът на Койпер е известен и със своя обитател на планетата джудже - Плутон и (по-скоро) сътрудник Плутоид „Макемаке”.
Поясът на Койпер вече е доста неизследван регион на Слънчевата система (ние чакаме с нетърпение мисията на НАСА „Нови хоризонти Плутон“ да пристигне там през 2015 г.), но вече е хвърлил нещо пъзел. Популацията на обектите на пояса на Койпер (KBOs) внезапно отпада на разстояние 50 AU от Слънцето. Това е доста странно, тъй като теоретичните модели предвиждат нараства в брой KBO след тази точка. Отпадането е толкова драматично, че тази функция е наречена „Куйперски скала“.
В момента нямаме обяснение за скалата на Куйпер, но има някои теории. Една идея е, че наистина има много KBO над 50 AU, просто те не са били акредитирани да образуват по-големи обекти по някаква причина (и следователно не могат да бъдат наблюдавани). Друга по-противоречива идея е, че KBO отвъд Куйперския скал са били пометени от планетарно тяло, вероятно с размерите на Земята или Марс. Много астрономи спорят срещу това, позовавайки се на липса на наблюдателни доказателства за нещо, което е в голяма орбита извън пояса на Койпер. Тази планетарна теория обаче е много полезна за съдбите там, предоставяйки неясни „доказателства“ за съществуването на Нибиру, или „Планета X.“ Ако има планета там, то със сигурност е така не „Входяща поща“ и със сигурност е така не пристигащи на прага ни през 2012 година.
Така че, накратко, нямаме представа защо Куйперски скала съществува ...
2. Пионерската аномалия
Защо сондите на Pioneer се движат извън курса? Сега това е затруднителен въпрос за астрофизиците и вероятно най-трудният въпрос за отговор в наблюденията на Слънчевата система. Pioneer 10 и 11 са лансирани през 1972 и 1973 г. за изследване на външните достижения на Слънчевата система. По пътя си учените от НАСА забелязаха, че и двете сонди изпитват нещо доста странно; те изпитваха неочаквано ускорение на Слънцето, което ги тласкаше извън курса. Въпреки че това отклонение не беше огромно по астрономически стандарти (386 000 км извън курса след 10 милиарда пътувания), това беше отклонение все пак и астрофизиците са в загуба да обяснят какво се случва.
Една от основните теории подозира, че неравномерното инфрачервено лъчение около каросерията на сондите (от радиоактивния изотоп на плутоний в неговите радиоизотопни термоелектрически генератори) може да излъчва фотони за предпочитане от едната страна, което дава малък тласък към Слънцето. Другите теории са малко по-екзотични. Може би общата относителност на Айнщайн трябва да бъде променена за дълги пътувания в дълбокото пространство? Или може би тъмната материя трябва да играе роля, която има забавящ ефект върху космическия кораб Pioneer?
Засега само 30% от отклонението може да бъде прикрепено към нееднаквата теория за разпределение на топлината и учените са в загуба да намерят очевиден отговор (вж. Пионерската аномалия: Отклонение от гравитацията на Айнщайн?).
1. Облакът на Оорт
Как да знаем, че облакът на Оорт дори съществува? Що се отнася до загадките на Слънчевата система, аномалията на Пионер е труден акт, който трябва да се следва, но облакът на Оорт (според мен) е най-голямата загадка от всички. Защо? Никога не сме го виждали, това е хипотетичен регион на пространството.
Поне с пояса на Куйпер можем да наблюдаваме големите KBO и знаем къде е, но облакът на Оорт е твърде далеч (ако наистина е там). Първо, прогнозира се, че облакът на Оорт е над 50 000 AU от Слънцето (това е близо на светлинна година), което прави около 25% от пътя към най-близката ни звездна съседка, Проксима Кентавър. Следователно облакът на Оорт е много далеч. Външните достижения на Оортовия облак са почти ръба на Слънчевата система и на това разстояние милиардите обекти на Оорт облак са много слабо гравитационно свързани със Слънцето. Следователно те могат да бъдат драматично повлияни от преминаването на други близки звезди. Смята се, че разрушаването на облака на Оорт може да доведе до заледяване на ледени тела периодично навътре, създавайки комети за дълъг период (като кометата на Хали).
Всъщност това е единствената причина, поради която астрономите смятат, че облакът на Оорт съществува, той е източникът на ледени комети с дълъг период, които имат силно ексцентрични орбити, излъчващи се области извън еклиптичната равнина. Това също предполага, че облакът заобикаля Слънчевата система и не е ограничен до пояс около еклиптиката.
И така, облакът на Оорт изглежда е там, но не можем директно да го наблюдаваме. В моите книги това е най-голямата загадка в най-отдалечения регион на нашата Слънчева система ...
