Všetci sme sa v určitom okamihu pýtali, aké tajomstvá má naša slnečná sústava. Koniec koncov, osem planét (plus Pluto a všetky tie ostatné trpasličej planéty), ktorá obieha vo veľmi malom objeme heliosféry (objem priestoru, ktorému dominuje vplyv Slnka), čo sa deje vo zvyšku objemu, ktorý nazývame náš domov? Keď tlačíme viac robotov do vesmíru, zlepšujeme naše pozorovacie schopnosti a začíname prežívať priestor pre seba, stále viac sa dozvedáme o povahe, odkiaľ pochádzame a ako sa vyvíjali planéty. Ale aj s našimi postupujúcimi znalosťami by sme boli naivní, keby sme si mysleli, že máme všetky odpovede, stále je potrebné odhaliť toľko. Čo z osobného hľadiska považujem za najväčšie záhady našej slnečnej sústavy? Dobre, poviem ti to môj desať najlepších favoritov niektorých mätúcich hádaniek, ktoré na nás našla naša slnečná sústava. Aby som sa dostal do pohybu, začnem uprostred so Slnkom. (Nič z nasledujúceho nemožno vysvetliť temnou hmotou, v prípade, že by vás zaujímalo ... vlastne by to mohlo, ale len trochu…)
10. Nesúlad teploty solárneho pólu
Prečo je južný pól Slnka chladnejší ako severný pól? Solárna sonda Ulysses nám už 17 rokov dáva nebývalý výhľad na Slnko. Po tom, ako bol v roku 1990 spustený na vesmírnom raketoplánovom objavovaní, neohrozený prieskumník uskutočnil netradičnú cestu cez slnečnú sústavu. Pomocou Jupitera na gravitačný prak bol Ulysses vyhodený z ekliptickej roviny, aby mohol prejsť cez Slnko na polárnej obežnej dráhe (kozmická loď a planéty normálne obiehajú okolo slnečného rovníka). To je miesto, kde sonda cestovala takmer dve desaťročia, čo bolo bezprecedentné in-situ pozorovania slnečného vetra a odhaľovanie skutočnej povahy toho, čo sa deje na póloch našej hviezdy. Bohužiaľ, Ulysses umiera na starobu a misia sa účinne skončila 1. júla (aj keď určitá komunikácia s remeslom zostáva).
Pozorovanie nezmapovaných oblastí Slnka však môže viesť k nejasným výsledkom. Jeden taký záhadný výsledok je, že južný pól Slnka je o 80 000 kelvinov chladnejší ako severný pól. Vedci sú zmätení touto nezrovnalosťou, pretože sa javí, že účinok je nezávislý od magnetickej polarity Slnka (ktorá obracia magnetický sever na magnetický juh každých 11 rokov). Ulysses bol schopný zmerať slnečnú teplotu vzorkovaním iónov v slnečnom vetre vo vzdialenosti 300 miliónov km nad severným a južným pólom. Meraním pomeru kyslíkových iónov (O6+/ O7+), bolo možné zmerať podmienky plazmy na spodku koronálnej diery.
Zostáva otvorenou otázkou a jedinými vysvetleniami, ktoré môžu slneční fyzici v súčasnosti prísť, je možnosť, že solárna štruktúra v polárnych oblastiach sa nejakým spôsobom líši. Je to škoda, že Ulysses kúsok prachu by sme mohli urobiť s polárnou orbiterom, aby sme dosiahli viac výsledkov (pozri Ulyssesova kozmická loď umiera na prírodné príčiny).
9. Mystériá Mars
Prečo sú marťanské hemisféry také radikálne odlišné? Toto je jedno tajomstvo, ktoré vedcov frustrovalo roky. Na severnej pologuli Marsu sa vyskytujú prevažne nížiny, zatiaľ čo južná pologuľa je vyplnená pohoriami, ktoré vytvárajú rozľahlú vysočinu. Veľmi skoro pri štúdiu na Marse bola vyhodená teória, že planéta bola zasiahnutá niečím veľmi veľkým (čím sa vytvorila rozľahlá nížina alebo veľká nárazová nádrž). Bolo to predovšetkým preto, že nížiny neobsahovali geografiu nárazového kráteru. Na začiatok nie je kráter „lem“. Navyše nárazová zóna nie je kruhová. To všetko poukazovalo na nejaké ďalšie vysvetlenie. Ale vedci s orlím okom v Caltechu nedávno prehodnotili teóriu nárazovej hlavice a vypočítali, že obrovská hornina s priemerom 1600 až 2700 km môcť vytvorte nížiny severnej pologule (pozri Vysvetlené dve tváre Marsu).
Bonusové tajomstvo: Existuje kliatba Mars? Podľa mnohých prehliadok, webových stránok a kníh je niečo (takmer paranormálne) vonku v jedle vesmíru (alebo s ním manipuluje) naši robotickí prieskumníci na Marse. Ak sa pozriete na štatistiku, bolo by vám odpustené, keby ste boli trochu šokovaní: Takmer dve tretiny všetkých misií na Marse zlyhali. Ruské rakety viazané na Mars sa vyhodili do vzduchu, americké satelity zahynuli v polovici letu, britskí pristávacími stanicami označili krajinu Červenej planéty škvrnami; žiadna misia na Mars nie je imúnna voči „trojuholníku Mars“. Existuje teda aj „Galaktický ghoul“, ktorý sa hráva s našimi robotmi? Aj keď by to mohlo byť pre niektorých povzbudivých ľudí atraktívne, drvivá väčšina kozmických lodí v dôsledku toho stratila Kliatba Mars je to hlavne kvôli veľkým stratám počas priekopníckych misií na Mars. Nedávna miera strát je porovnateľná so stratami pri prieskume iných planét v slnečnej sústave. Aj keď šťastie môže mať malú rolu, toto tajomstvo je skôr povery ako čokoľvek merateľné (pozri „Mars Curse“: Prečo zlyhalo toľko misií?).
8. Udalosť Tunguska
Čo spôsobilo dopad Tungusky? Zabudnite na Fox Muldera, ktorý zakopáva o ruské lesy, toto nie je epizóda X-Files. V roku 1908 hodila slnečná sústava niečo na nás ... ale nevieme čo. Toto bolo pretrvávajúce tajomstvo od tej doby, čo očití svedkovia opísali jasný záblesk (ktorý bol viditeľný stovky kilometrov) nad riekou Podkamennaya Tunguska v Rusku. Pri vyšetrovaní bola obrovská oblasť zdecimovaná; asi 80 miliónov stromov bolo vyrúbaných ako zápalky palíc a sploštených bolo viac ako 2 000 kilometrov štvorcových. Ale kráter nebol. Čo padlo z neba?
Toto tajomstvo je stále otvoreným prípadom, hoci vedci pripisujú svoje stávky na nejakú formu „leteckého výbuchu“, keď kométa alebo meteorit vstúpil do atmosféry a explodoval nad zemou. Nedávna kozmická forenzná štúdia stiahla kroky možného fragmentu asteroidov v nádeji, že nájde svoj pôvod a možno dokonca nájde rodičovský asteroid. Majú podozrivých, ale zaujímavá vec je, že okolo miesta dopadu nie sú žiadne meteoritové dôkazy. Zdá sa, že na to zatiaľ nie je veľa vysvetlenie, ale nemyslím si, že by sa do toho mali zapojiť aj Mulder a Scullyová (pozri Boli ste nájdení bratia Tungusky Meteoroidov?).
7. Uránový sklon
Prečo sa Urán otáča na svojej strane? Podivnou planétou je Urán. Zatiaľ čo všetky ostatné planéty v slnečnej sústave majú viac alebo menej svoju os otáčania smerom nahor od ekliptickej roviny, Urán leží na svojej strane s axiálnym sklonom 98 stupňov. To znamená, že na veľmi dlhé obdobia (42 rokov súčasne) buď severný alebo južný pól smeruje priamo na Slnko. Väčšina planét má rotačnú rotáciu; všetky planéty sa otáčajú proti smeru hodinových ručičiek pri pohľade zhora nad slnečnou sústavou (t. j. nad severným pólom Zeme). Venuša však robí presný opak, má retrográdnu rotáciu, čo vedie k teórii, že bola vykopnutá z osi na začiatku svojho vývoja kvôli veľkému dopadu. Stalo sa tak aj Uranovi? Zasiahlo ho masívne telo?
Niektorí vedci sa domnievajú, že Urán bol obeťou kozmického útoku a úteku, iní sa však domnievajú, že by mohol byť elegantnejší spôsob, ako opísať zvláštnu konfiguráciu plynového gigantu. Na začiatku vývoja Slnečnej sústavy astrofyzici spustili simulácie, ktoré ukazujú orbitálnu konfiguráciu Jupitera a Saturna. Prekročili orbitálnu rezonanciu 1: 2. Počas tohto obdobia planétového rozruchu kombinovaný gravitačný vplyv Jupitera a Saturna preniesol orbitálnu hybnosť na menší plynový gigant Urán, ktorý ho zrazil mimo osi. Je potrebné vykonať viac výskumu, aby sa zistilo, či je pravdepodobnejšie, že na Urán bude dopadať uránová hornina, alebo či budú na vine Jupiter a Saturn.
6. Titanova atmosféra
Prečo má Titan atmosféru? Titan, jeden zo Saturnových mesiacov, je iba Mesiac v slnečnej sústave s výraznou atmosférou. Je to druhý najväčší mesiac v slnečnej sústave (druhý iba k Jupiterovmu mesiacu Ganymede) a asi o 80% hmotnejší ako Mesiac Zeme. Aj keď je v porovnaní s pozemskými normami malý, je viac podobný Zemi, ako mu pripisujeme. Mars a Venuša sú často uvádzané ako súrodenci Zeme, ale ich atmosféra je stokrát tenšia a stokrát hrubšia. Atmosféra Titanu je na druhej strane iba jeden a pol krát silnejšia ako zemská atmosféra, navyše sa skladá hlavne z dusíka. Dusík dominuje v zemskej atmosfére (pri 80% zložení) a dominuje v atmosfére Titanov (pri 95% zložení). Ale odkiaľ pochádza všetok tento dusík? Rovnako ako na Zemi, je to tajomstvo.
Titan je taký zaujímavý mesiac a rýchlo sa stáva hlavným cieľom hľadania života. Nielenže má hustú atmosféru, ale jeho povrch je preplnený uhľovodíkmi, o ktorých sa predpokladá, že sa hemží „trolínmi“ alebo prebiotickými chemikáliami. Pridajte k tomu elektrickú aktivitu v atmosfére Titanu a máme neuveriteľný mesiac s obrovským potenciálom pre rozvoj života. Ale pokiaľ ide o to, odkiaľ pochádza jeho atmosféra ... jednoducho nevieme.
5. Solárne koronálne zahrievanie
Prečo je slnečná atmosféra teplejšia ako solárny povrch? Teraz je to otázka, ktorá už viac ako pol storočia líšila solárnych fyzikov. Prvé spektroskopické pozorovania slnečnej koróny odhalili niečo mätúce: Atmosféra Slnka je teplejšie ako fotosféra. V skutočnosti je taká horúca, že je porovnateľná s teplotami zistenými v jadre Slnka. Ako sa to však môže stať? Ak zapnete žiarovku, vzduch obklopujúci sklenenú žiarovku nebude teplejší ako samotné sklo; keď sa priblížite k zdroju tepla, oteplí sa, nie chladí. Ale to je presne to, čo robí Slnko, slnečná fotosféra má teplotu okolo 6 000 Kelvinov, zatiaľ čo plazma len niekoľko tisíc kilometrov nad fotosférou je u konca 1 milión Kelvinov, Ako viete, zdá sa, že sú porušené všetky druhy fyzikálnych zákonov.
Slneční fyzici sa však postupne zaoberajú tým, čo môže spôsobiť toto tajomné koronálne zahrievanie. Ako sa pozorovacie techniky zlepšujú a teoretické modely sa stávajú sofistikovanejšie, slnečná atmosféra sa môže študovať hlbšie ako kedykoľvek predtým. Teraz sa verí, že mechanizmus koronálneho zahrievania môže byť kombináciou magnetických efektov v slnečnej atmosfére. Existujú dvaja hlavní kandidáti na korónové vykurovanie: nanovlákna a vlnové zahrievanie. Ja som vždy bol veľkým zástancom teórií zahrievania vĺn (veľká časť môjho výskumu sa venovala simulácii interakcií magnetohydrodynamických vĺn pozdĺž koronálnych slučiek), ale existuje silný dôkaz, že nanoflare ovplyvňujú tiež koronálne zahrievanie, prípadne pracujúce v tandeme s vlnami kúrenie.
Aj keď sme si istí, že za zohrievanie vĺn a / alebo nanovlákna môže byť zodpovedný, až kým nezasunieme sondu hlboko do slnečnej koróny (ktorá sa v súčasnosti plánuje s misiou Solar Probe), in-situ merania koronálneho prostredia, to určite nebudeme vedieť čo zahrieva korónu (pozri Teplé koronálne slučky môžu byť kľúčom k horúcej slnečnej atmosfére).
4. Prach z kométy
Ako sa v mrazených kométach objavil prach vznikajúci pri vysokých teplotách? Kométy sú ľadovo zaprášené nomádi slnečnej sústavy. Myšlienky, ktoré sa vyvinuli v najvzdialenejších oblastiach vesmíru, v Kuiperovom páse (okolo obežnej dráhy Pluta) alebo v tajomnej oblasti nazývanej Oortov mrak, sa občas zrazia a spadnú pod slabý gravitačný ťah Slnka. Keď padajú smerom k vnútornej slnečnej sústave, slnečné teplo spôsobí, že sa ľad vyparí a vytvorí kometárny chvost známy ako kóma. Mnoho komét dopadá priamo na Slnko, ale iné majú šťastie a dokončujú krátku (ak vznikli v Kuiperovom páse) alebo dlhú (ak vznikli v Oortovom oblaku) obežnú dráhu Slnka.
Ale v prachu zhromaždenom misiou Stardust v roku 2004 na kométe Wild-2 agentúry NASA sa našlo niečo čudné. Zdá sa, že prachové zrná z tohto mrazeného telesa boli vysoké. Verí sa, že kométa Wild-2 pochádza a vyvinula sa v Kuiperovom páse, tak ako by sa tieto drobné vzorky mohli tvoriť v prostredí s teplotou vyššou ako 1000 Kelvinov?
Slnečná sústava sa vyvinula z hmloviny asi pred 4,6 miliardami rokov a po ochladení vytvorila veľký akrečný disk. Vzorky zozbierané z divočiny-2 sa mohli vytvoriť iba v centrálnej oblasti akrečného disku v blízkosti mladého Slnka a niečo ich dopravilo do ďalekých dosahov slnečnej sústavy a nakoniec skončilo v Kuiperovom páse. Aký mechanizmus by to však mohol urobiť? Nie sme si príliš istí (pozri Prach z kométy je veľmi podobný asteroidom).
3. Kuiperský útes
Prečo sa Kuiperov pás náhle skončí? Kuiperov pás je obrovská oblasť slnečnej sústavy, ktorá tvorí kruh okolo Slnka tesne za obežnou dráhou Neptúna. Je to podobné pásu asteroidov medzi Marsom a Jupiterom. Kuiperský pás obsahuje milióny malých skalných a kovových telies, ale je 200-krát mohutnejší. Obsahuje tiež veľké množstvo vody, metánu a amoniakových ices, z ktorých pochádzajú zložky kometárnych jadier (pozri # 4 vyššie). Kuiperský pás je tiež známy pre jeho trpasličie planéty, Pluta a (v poslednom čase) spoluobčana Plutoid „Makemake“.
Kuiperský pás je už dosť nepreskúmaným regiónom slnečnej sústavy tak, ako je (netrpezlivo čakáme na príchod misie New Horizons Pluto NASA v roku 2015), ale už to vyvolalo hádanku. Populácia objektov Kuiper Belt Objects (KBO) náhle klesne vo vzdialenosti 50 AU od Slnka. Toto je dosť zvláštne, pretože predpovedajú teoretické modely zvýšiť v počte KBO po tomto bode. Drop-off je tak dramatický, že táto funkcia bola označovaná ako „Kuiper Cliff“.
Momentálne nemáme žiadne vysvetlenie k útesu Kuiper, ale existujú niektoré teórie. Jednou myšlienkou je, že v skutočnosti existuje veľa KBO nad 50 AU, je to len tak, že sa z nejakého dôvodu nezhromaždili, aby vytvorili väčšie objekty (a preto ich nemožno pozorovať). Ďalšou kontroverznejšou myšlienkou je, že KBO za útesom Kuiper Cliff bol zmetený planetárnym telom, pravdepodobne veľkosťou Zeme alebo Marsu. Mnoho astronómov sa proti tomu odvoláva s odvolaním sa na nedostatok pozorovacích dôkazov o niečom veľkom, ktorý obieha okolo Kuiperovho pásu. Táto planetárna teória však bola veľmi užitočná pre doomsayerov, ktorí poskytovali chatrný „dôkaz“ o existencii Nibiru alebo „Planet X“. Ak existuje planéta, určite je nie „Prichádzajúca pošta“ a určite to tak je nie prichádza na náš prah v roku 2012.
Stručne povedané, nemáme potuchy, prečo existuje útes Kuiper Cliff…
2. Anomálie priekopníka
Prečo sa sondy Pioneer pohybujú mimo kurzu? Teraz je to pre astrofyzikov komplikovaný problém a pravdepodobne najťažšia otázka, ktorú je potrebné zodpovedať v pozorovaniach slnečnej sústavy. Pioneer 10 a 11 boli uvedené na trh v rokoch 1972 a 1973 s cieľom preskúmať vonkajšie dosahy slnečnej sústavy. Vedci NASA si počas cesty všimli, že obe sondy prežívajú niečo dosť zvláštne; zažívali neočakávané zrýchlenie na slnku a vytlačili ich z kurzu. Aj keď táto odchýlka nebola podľa astronomických štandardov veľká (386 000 km mimo kurz po 10 miliardách kilometrov cesty), bola to odchýlka rovnaká a astrofyzici sú v rozpakoch, aby vysvetlili, čo sa deje.
Jedna hlavná teória má podozrenie, že nejednotné infračervené žiarenie okolo tela sondy (z rádioaktívneho izotopu plutónia v termoelektrických generátoroch rádioizotopu) môže emitovať fotóny prednostne na jednej strane, čo môže mierne zatlačiť smerom k Slnku. Iné teórie sú trochu exotickejšie. Možno by Einsteinova všeobecná relativita mala byť upravená pre dlhé cesty do hlbokého vesmíru? Alebo možno zohráva úlohu temná hmota, ktorá má na kozmickú loď Pioneer spomaľujúci účinok?
Doteraz možno iba 30% odchýlky pripnúť na nerovnomernú teóriu distribúcie tepla a vedci sú v rozpakoch, aby našli jasnú odpoveď (pozri pozri Anomálie priekopníka: odchýlka od Einsteinovej gravitácie?).
1. The Oort Cloud
Ako vieme, že Oort Cloud existuje? Pokiaľ ide o tajomstvá slnečnej sústavy, anomálie Pioneer je ťažké nasledovať, ale Oortov oblak (podľa môjho názoru) je najväčším tajomstvom všetkých. Prečo? Nikdy sme to nevideli, je to hypotetická oblasť vesmíru.
Aspoň s Kuiperovým pásom môžeme pozorovať veľké KBO a vieme, kde to je, ale Oortov oblak je príliš ďaleko (ak tam skutočne je). Po prvé, predpovedá sa, že Oort Cloud bude viac ako 50 000 AU od Slnka (čo je takmer svetelný rok), takže je asi 25% cesty k nášmu najbližšiemu hviezdnemu susedovi Proximovi Centaurimu. Cloud Oort je preto veľmi ďaleko. Vonkajšie dosahy Oortovho oblaku sú takmer okrajom slnečnej sústavy a v tejto vzdialenosti sú miliardy objektov Oortovho oblaku gravitačne viazané na Slnko. Preto ich môže dramaticky ovplyvniť priechod ďalších blízkych hviezd. Predpokladá sa, že narušenie služby Oort Cloud môže viesť k pravidelnému pádu ľadových telies dovnútra, čo môže viesť k vytvoreniu dlhodobých komét (napríklad Halleyho kométy).
V skutočnosti je to jediný dôvod, prečo sa astronómovia domnievajú, že Oortov oblak existuje, je zdrojom dlhodobých ľadových komét, ktoré majú vysoko excentrické obežné dráhy vychádzajúce z ekliptickej roviny. To tiež naznačuje, že oblak obklopuje slnečnú sústavu a nie je obmedzený na pás okolo ekliptiky.
Zdá sa teda, že Oort Cloud je tam, ale nemôžeme ho priamo pozorovať. V mojich knihách je to najväčšie tajomstvo najvzdialenejšieho regiónu našej slnečnej sústavy ...
