Категорії
Природа Різне

Містерії Сонячної системи

Життя на Церері,
Метан на Марсі,
Уявні гейзери Європи,
Згустки світла на F-кільці Сатурна,
Радіомовчання Венери,
Джерело ультра-енергетичного космічного випромінювання,
Погода на Титані,
Велика червона пляма Юпітера,
Аномалії прискорення,
Невідомий щит навколо Землі.

Чим більше вивчає людина Космос, тим більше загадок він нам підносить. Багато цікавого дізналося людство про Сонячну систему, але залишається ще чимало запитань і загадок, які ставлять у безвихідь навіть найвидатніших учених нашого часу.

Невідомий щит навколо Землі. У 1958 році Джеймс Ван Аллен (Університет Айова) виявив пару радіаційних кілець, що оперізують нашу планету на висоті до 40 000 кілометрів і складаються з електронів і протонів високих енергій. Утримує ці кільця навколо нашої планети магнітне поле Землі. Спостереження за кільцями показало, що вони то стискаються, то розширюються під впливом енергії, що викидається спалахами на Сонці.

Містерії Сонячної системи
Невідомий щит навколо Землі

У 2013 році Денієль Бейкер з Колорадського університету виявив між внутрішнім і зовнішнім радіаційними кільцями Ван Аллена третю структуру. Бейкер позначив цю структуру як «накопичувальне кільце», що працює як невидимий щит, що розширюється і звужується, блокуючи ефекти «смертельних електронів». Ці електрони, що знаходяться на висоті 16 000 кілометрів, можуть бути згубними не тільки для людей, що знаходяться в космосі, але і для різного устаткування космічних супутників.

На висоті трохи вище 11 000 км над поверхнею планети формується межа внутрішнього кільця, зовнішній контур котрого блокує електрони і не дозволяє їм проникнути глибше в нашу атмосферу. «Ці електрони нібито стикаються зі скляною стіною. Щось створює навколо нашої планети якусь подобу силового поля», – говорить Бейкер.

Вчені розробили кілька теорій, які тим чи іншим чином частково могли б пояснити сутність цього невидимого щита, але жодна з цих теорій не є остаточною і підтвердженою.

Аномалії прискорення. Для відправки космічних апаратів в далекі куточки Сонячної системи вчені використовують спеціальні гравітаційні маневри, тобто для прискорення планують використовувати гравітаційну енергію Землі чи Місяця.

Містерії Сонячної системи
Аномалія прискорення

Проте вчені, як виявляється, не завжди точно здатні при таких маневрах розрахувати швидкість прискорення космічних апаратів. Іноді відбувається так, що розрахована швидкість не відповідає раніше заявленій. Такі нестиковки називаються «аномальним прискоренням».

Зараз у вчених є можливість розрахувати лише точну різницю в швидкості при прискоренні за рахунок гравітаційної енергії Землі. Але навіть у цьому випадку відбуваються непередбачувані події, як, наприклад, сталося з зондом NASA «Кассіні» в 1999 році, чия швидкість польоту зважаючи на незрозумілі обставини була сповільнена на 2 мм/с. Інший випадок стався в 1998 році, коли космічний апарат NEAR (NASA) отримав незрозуміле прискорення на 13 міліметрів в секунду вище, в порівнянні з раніше заявленими розрахунками.

Містерії Сонячної системи
Аномалії прискорення, схема

«Ці незрозумілі відмінності між розрахунковою і реальною швидкістю не грають серйозної ролі в зміні траєкторії польоту космічних апаратів», – говорить Луї Аседо Родрігез, фізик з Політехнічного університету Валенсії.

Ці аномальні відмінності зустрічаються не так часто, але враховуючи всі ризики, дуже важливо дізнатися, чим вони викликані. Вчені свого часу пропонували різні теорії: у винуватці ставили і сонячну радіацію і темну матерію, захоплену гравітацією нашої планети, проте точної причини цього явища не знає ніхто і досі.

Велика червона пляма Юпітера. З великою червоною плямою на Юпітері, п’ятої планети від Сонця, пов’язано відразу дві загадки. Перша загадка пов’язана з тим, чому цей гігантський ураган ніколи не припиняється? Він настільки величезний, що всередині нього могли б поміститися як мінімум дві планети розміром з нашу Землю.

Містерії Сонячної системи
Велика червона пляма Юпітера

«Згідно з нинішніми теоріям, велика червона пляма на Юпітері мала зникнути протягом кількох десятиліть, але цей ураган триває вже кілька століть», – говорить Педро Гасанзаде з Гарвардського університету.

Є кілька теорій, які намагаються пояснити настільки високу його тривалість. Згідно з однією з цих теорій, гігантський ураган поглинає більш дрібні смерчі, що утворюються поруч, і вбирає їх енергію. Іншу теорію в 2013 році запропонував Гасанзаде. Відповідно до неї, рух вихрових потоків холодних газів знизу вгору і гарячих газів зверху вниз всередині цього гігантського урагану дозволяє відновлювати частину енергії в його центрі. Але жодна з пропонованих теорій остаточно не вирішує питання цієї загадки.

Друга загадка великої червоної плями пов’язана з джерелом її кольору. Одна з теорій припускає, що червоний колір викликано хімічними елементами, які приховані під хмарами газового гіганта. Однак деякі вчені стверджують, що рух хімічних елементів вгору був би наслідком більш насиченого червоного відтінку вихору на всіх висотах.

Одна з останніх гіпотез свідчить, що велика червона пляма Юпітера є свого роду «сонячним опіком» верхнього шару хмар, а більш низькі шари мають білий або, скоріше, сіруватий колір. Вчені, що виступають на підтримку даної теорії, вважають, що червоний колір вихору утворюється внаслідок впливу ультрафіолетового світла Сонця, що пробивається крізь аміачний склад газу верхніх шарів атмосфери Юпітера.

Погода на Титані. Як і на Землі, на Титані (Титан – супутник Сатурна, якому для обороту навколо Сонця потрібно 29 земних років) є свої пори року. Титан є єдиним супутником у нашій Сонячній системі, що володіє щільною атмосферою. Кожен сезон на Титані дорівнює приблизно семи рокам на Землі.

Остання зміна сезону на Титані сталася в 2009 році. У травні 2012 року під час осіннього сезону в південній півкулі космічний апарат «Кассіні» зробив фотографії гігантського полярного вихору, що формується на південному полюсі супутника. Побачивши ці фотографії, вчені були здивовані тим фактом, що вихор утворювався на висоті 300 км над поверхнею Титана. Причина здивованості полягала в висоті і температурі області, де утворився цей вихор – вони були занадто високими.

Містерії Сонячної системи
Погода на Титані

Аналізуючи спектральні дані кольорів сонячного світла, що відображаються атмосферою Титана, вчені змогли виявити ознаки наявності частинок ціановодню. А його наявність, у свою чергу, могла б означати, що все наше уявлення про Титан є невірним. Присутність ціановодню повинно говорити про те, що верхні шари атмосфери супутника повинні бути на 100 градусів Цельсія холодніші, ніж вважалося раніше. При зміні сезону атмосфера в південній півкулі Титана стала охолоджуватися швидше, ніж очікувалося.

Циркуляція атмосфери під час зміни сезону жене величезний обсяг газу на південь, концентрація ціановодню зростає і охолоджує повітря, що знаходиться поряд. Зниження впливу сонячного світла під час зимового сезону також сильніше охолоджує південну півкулю. Це припущення вчені збираються перевірити в день літнього сонцестояння, яке відбудеться на Сатурні в 2017 році.

Джерело ультра-енергетичного космічного випромінювання. Космічне випромінювання являє собою випромінювання високих енергій, до кінця не вивчених наукою. Одна з загадок астрофізики – звідки береться ультра-енергетичне космічне випромінювання і як воно може містити такий неймовірний обсяг енергії. Спостерігати за рухом цих високо заряджених часток вчені можуть тільки тоді, коли вони вдаряються об верхні шари нашої планети, розриваючись на ще більш дрібні частинки і викликаючи різкий імпульс радіохвиль, що триває не більш декількох наносекунд.

Містерії Сонячної системи
Джерело ультра-енергетичного космічного випромінювання

Проте на Землі простежити за тим, звідки беруться ці частинки, неможливо. Площа самого великого детектора виявлення цих частинок на Землі складає всього близько 3 000 квадратних кілометрів, що приблизно дорівнює площі Люксембургу.

Вирішити цю проблему вчені планують за рахунок будівництва «Квадратної кілометрової решітки» (SKA) – надчутливого радіоінтерферометра, завдяки якому Місяць перетвориться на справжній гігантський детектор космічного випромінювання. Квадратна кілометрова решітка для виявлення радіосигналів часток надвисоких енергій буде використовувати всю видиму частину поверхні Місяця. Завдяки SKA вчені планують фіксувати до 165 подій, пов’язаних з частинками надвисоких енергій, що, звичайно ж, у багато разів більше, ніж вони мають можливість робити зараз.

«Космічні випромінювання подібного типу енергій настільки рідкісні, що потрібно мати неймовірно величезний детектор, здатний зібрати необхідну кількість інформації, з якою дійсно можна працювати», – пояснює доктор Джастін Брей з Університету Саутгемптона. – «Але розміри Місяця затьмарюють будь-які інші розміри детекторів частинок, які коли-небудь будувалися. Якщо все вийде, то з’явиться найкраща можливість з’ясувати, звідки ці частинки беруться».

Радіомовчання Венери. Венера володіє гарячою, щільною атмосферою з хмар, які приховують її поверхню від прямої видимості. До теперішнього моменту єдиним способом для картографування поверхні цієї планети є радіолокаційний метод. Коли космічний апарат «Магеллан» відвідав Венеру 20 років тому, вчених зацікавили дві загадки планети, які залишилися невирішеними досі.

Містерії Сонячної системи
Радіомовчання Венери

Перша загадка полягає в тому, що чим вище ландшафт поверхні планети, тим яскравіше відображаються спрямовані на поверхню радіохвилі. Щось аналогічне відбувається у нас на Землі, але з урахуванням видимого світла: чим вище піднімаємося, тим нижчою стає температура. Чим вище в горах, тим товщі снігові шапки. Аналогічний ефект відбувається на Венері, поверхню якої поки не можливо спостерігати у видимому світлі. Вчені вважають, що причиною цього ефекту є процес хімічного вивітрювання, що залежить від температури або типу опадів важких металів, які діють як металеві шапки, що відображають радіосигнали.

Друга загадка Венери полягає в наявності радіолокаційних прогалин на височинах поверхні планети. Вчені бачать слабкі сигнали, що відбиваються на висоті 2 400 метрів, потім різкий стрибок відображення сигналів при підйомі до 4 500 метрів. Однак починаючи з 4 700 метрів відбувається різке збільшення прогалин у відображенні сигналів. Іноді кількість цих прогалин обчислюються сотнями. Сигнали йдуть ніби в порожнечу.

Згустки світла на F-кільці Сатурна. Порівнюючи недавно отримані дані космічним апаратом «Кассіні» з інформацією 30-річної давності від «Вояджера», вчені виявили зниження проявів яскравих згустків на F-кільці Сатурна (хоча загальна кількість згустків при цьому залишилася незмінним). Як з’ясували вчені, F-кільце здатне змінюватися. При цьому робить це дуже швидко. Фактично протягом декількох днів.

Містерії Сонячної системи
Згустки світла на F-кільці Сатурна

«Це спостереження відкриває ще одну загадку Сонячної системи, яку безперечно варто дозволити», – говорить Роберт Френч з Інституту SETI в Каліфорнії.

Деякі з кілець Сатурна складаються з шматків льоду, розміри яких аналогічні великим валунам. F-кільце планети складається з частинок льоду, розмір яких не більше порошинок. З цієї причини учені нерідко називають F-кільце «пиловим кільцем». При погляді на це кільце буде видно тьмяне світіння. Іноді частки льоду поруч з кільцем з’єднуються і утворюють великі коми льоду – крихітні супутники Сатурна. Коли ці крихітні супутники стикаються з основною масою F-кільця, то виштовхують з нього ті частинки, які його утворюють. У результаті цього відбуваються яскраві спалахи. Кількість цих спалахів безпосередньо залежить від числа цих крихітних супутників. Принаймні про це свідчить одна з теорій.

Згідно ж іншої теорії, F-кільце Сатурна утворилося відносно недавно. І утворилося воно внаслідок руйнування більш великих крижаних супутників планети. У цьому випадку зміни в F-кільці відбуваються внаслідок його розвитку. Потрібно більше спостережень за F-кільцем планети, учені поки не вирішили, яка з теорій більше схожа на правду.

Уявні гейзери Європи. У кінці 2013 вчені оголосили про те, що космічний телескоп «Хаббл» виявив на поверхні південного полюса Європи (крижаний супутник Юпітера) гейзери, що вириваються на висоту 200 кілометрів. Несподівано для науки пошук позаземного життя потенційно став простішим. Адже орбітальний зонд міг пролетіти крізь ці гейзери і зібрати зразки океанічного складу Європи для пошуку ознак життя і при цьому без необхідності посадки на крижану поверхню.

Містерії Сонячної системи
Уявні гейзери Європи

Однак подальші спостереження за Європою не показали ніяких свідчень водяної пари. Повторний аналіз зібраних раніше даних взагалі поставив під питання інформацію про те, чи були взагалі ці гейзери. Деякі вчені вказують також на те, що досліджуючи в жовтні 1999 року і в листопаді 2012 року Європу «Хаббл» не виявив жодних гейзерів.

«Виявлення» гейзерів на Європі обернулося справжньою загадкою. Аерокосмічне агентство NASA планує відправити до супутника Юпітера роботизований зонд, чиїм завданням буде розібратися в реальності чи нереальності спостереження.

Метан на Марсі. Марсохід «Кьюріосіті» з моменту свого перебування на Червоній планеті не помітив ознаки наявності метану на Марсі, проте через 8 місяців після його приземлення вчені були здивовані тому, що марсохід зафіксував своїми чутливими датчиками. В атмосфері Землі більше 90% метану утворено живими істотами. Саме з цієї причини учені вирішили з’ясувати, звідки ж міг узятися метан на Марсі і що могло викликати його несподіваний викид в атмосферу Червоної планети.

Містерії Сонячної системи
Метан на Марсі

На думку дослідників однією з можливих причин могла б бути, наприклад, присутність на планеті метан-продукуючих бактерій або метаногенів. Іншою вірогідною причиною можуть бути багаті воднем метеорити, які час від часу проникають крізь атмосферу Марса і є, по суті, свого роду органічними бомбами, що вивільняють метан при нагріванні до екстремальних температур ультрафіолетовим випромінюванням Сонця. Теорій в цьому питанні багато і одна краще за іншу.

Друга загадка Марса полягає в тому, що метан не тільки з’являється, але і зникає. Коли марсіанський космічний зонд не зміг виявити ознаки наявності метану після того, як його спочатку там виявили, вчених цей факт поставив у справжню безвихідь. Якщо вважають науковці, метан не може зникнути з планети всього за кілька років.

Процес розкладання цієї хімічної речовини з атмосфери зажадав би близько 300 років. Тому перед вченими постало питання: а чи було взагалі насправді виявлено метан на Марсі? Проте деякі з викидів метану дійсно були підтверджені. Що ж стосується того, куди він потім подівся: можливо, марсіанські вітри постійно відганяють молекули метану від чутливих датчиків «К’юріосіті». І все ж це ніяк не пояснює певні спостереження космічного зонда, що знаходиться на орбіті планети.

Життя на Церері. Космічний дослідницький апарат Dawn аерокосмічного агентства NASA поспішає на зустріч з планетою Церера (карликова планета, яка розташована в нашій Сонячній системі).

Містерії Сонячної системи
Життя на Церері

До неї космічний зонд повинен прибути в березні 2015 року. Практично все, що відомо про Церере, залишається загадкою для вчених. На відміну від протопланети Вести, яку Dawn відвідав на шляху до Церери, з Церерою не пов’язано ніяких історій про метеорити і комети, які могли б сформувати її будову.

Залишити відповідь