Olemme kaikki jossain vaiheessa pohtineet, mikä salaisuutesi piilee aurinkokuntamme. Loppujen lopuksi kahdeksan planeettaa (plus Pluto ja kaikki) nuo muut kääpiö planeetat) kiertoradalla hyvin pienessä tilavuudessa heliosfääriä (avaruuden tila, jota hallitsee Auringon vaikutus), mitä tapahtuu muussa tilavuudessa, jota kutsumme kotiimme? Kun työnnämme enemmän robotteja avaruuteen, parannamme havainnointikykyämme ja alamme kokea tilaa itsellemme, opimme yhä enemmän siitä, mistä olemme lähtöisin ja miten planeetat ovat kehittyneet. Mutta jopa parantamalla tietämystämme, olisimme naiivia ajatella, että meillä on kaikki vastaukset, niin paljon on vielä paljastettava. Joten mitä henkilökohtaisesta näkökulmasta katson olevan suurin aurinkokunnan mysteeri? No, minä aion kertoa sinulle minun Joidenkin hämmentävien ratkaisujen kymmenen suosikkia, joita aurinkokunta on heittänyt meihin. Joten saadakseni pallon liikkumaan, aloitan keskellä auringon kanssa. (Mikään seuraavista ei ole selitettävissä pimeällä aineella, siinä tapauksessa, että mietit ... tosiasiassa se voisi, mutta vain vähän…)
10. Aurinkokennon lämpötilan epäsuhta
Miksi Auringon etelänapa on viileämpi kuin pohjoisnapa? Ulysses-aurinkokoetin on antanut meille 17 vuoden ajan ennennäkemättömän kuvan Auringosta. Saatuaan aluksen Space Shuttle Discovery -palvelulle takaisin vuonna 1990, intrepid-tutkimusmatkailija matkasi aurinkojärjestelmän läpi epätavalliseen tapaan. Käyttämällä Jupiteria painovoimaisena slingshotna, Ulysses heitettiin ulos ecliptic-tasosta, jotta se voisi kulkea yli aurinko polaarisella kiertoradalla (avaruusalukset ja planeetat kiertävät normaalisti auringon päiväntasaajan ympärillä). Täällä koetin matkusti lähes kaksi vuosikymmentä ottaen ennennäkemättömän in situ havainnot auringon tuulen ja paljastaa todellisen luonteen siitä, mitä tapahtuu tähti napaissa. Valitettavasti Ulysses kuolee vanhuudesta, ja operaatio päättyi tosiasiallisesti 1. heinäkuuta (vaikka jonkin verran kommunikaatio veneen kanssa on edelleen).
Kuitenkin havaitsemalla auringon piileviä alueita voi saada hämmentäviä tuloksia. Yksi sellainen salaperäinen tulos on, että auringon etelänapa on viileämpi kuin pohjoisnapa 80 000 Kelvinillä. Tutkijat hämmentävät tätä ristiriitaa, koska vaikutus näyttää olevan riippumaton Auringon magneettisesta napaisuudesta (joka kääntää magneettisen pohjoisesta magneettiseen etelään joka 11. vuosi). Ulysses pystyi mittaamaan auringon lämpötilan ottamalla näytteitä auringon tuulen ioneista 300 miljoonan kilometrin etäisyydellä pohjois- ja etelänavojen yläpuolella. Mittaamalla happea-ionien suhde (O6+/ O7+), plasmaolosuhteet sepelvaltimoaukon juuressa voitiin mitata.
Tämä on edelleen avoin kysymys, ja ainoa selitys, jonka aurinkofyysikot voivat tällä hetkellä löytää, on mahdollisuus, että auringon rakenne polaarialueilla eroaa jollakin tavalla. On sääli, että Ulysses puree pölyn. Voisimme tehdä polaarisen kiertäjän kanssa lisää tuloksia (ks. Ulysses-avaruusaluksen kuolema luonnollisista syistä).
9. Marsin mysteerit
Miksi Marsin pallonpuoliskot ovat niin radikaalisti erilaisia? Tämä on yksi mysteeri, joka oli turhauttanut tutkijoita vuosia. Marsin pohjoinen pallonpuolisko on pääosin piirteetöntä matalaa, kun taas eteläinen pallonpuolisko on täynnä vuoristoja, mikä luo valtavia ylängöksiä. Hyvin varhaisessa vaiheessa Marsin tutkimuksessa heitettiin pois teoria, jonka mukaan planeetta oli joutunut jotain erittäin suurta (mikä loi valtavan ala-alueen tai valtavan vaikutusalueen). Tämä johtui pääasiassa siitä, että matalilla alueilla ei ollut iskulaatikon maantieteellistä sijaintia. Ensinnäkin ei ole kraatteria “vanne”. Lisäksi iskemisalue ei ole pyöreä. Kaikki tämä osoitti jonkin muun selityksen. Mutta kotikissatutkijat Caltechissa ovat äskettäin tarkistaneet iskulaitteen teoriaa ja laskeneet, että valtava kallio, jonka halkaisija on 1 600–2 700 km voida luoda pohjoisen pallonpuoliskon matalat maat (ks Marsin kaksi kasvoa selitettiin).
Bonus mysteeri: Onko Marsin kirous olemassa? Monien näyttelyiden, verkkosivustojen ja kirjojen mukaan avaruudessa on jotain (melkein paranormaalia), joka syö (tai peukaloi) robotteihin Marsin etsijöitämme. Jos tarkastellaan tilastoja, saat anteeksi, että olet hieman järkyttynyt: Lähes kaksi kolmasosaa kaikista Mars-operaatioista on epäonnistunut. Venäjän marsseihin sidotut raketit ovat räjähtäneet, Yhdysvaltain satelliitit ovat kuolleet lennon puolivälissä, Ison-Britannian maat ovat merkinnällä Punaisen planeetan maisemaa; mikään Mars-tehtävä ei ole immuuni Marsin kolmion suhteen. Joten onko siellä "Galaktinen Ghoul" sekoittamassa "robotteja"? Vaikka tämä saattaa olla houkutteleva joillekin taikauskoisille ihmisille, valtaosa avaruusaluksista menetti Marsin kirous johtuu pääasiassa suurista menetyksistä edelläkävijämatkojen aikana Marsiin. Viimeaikainen tappioaste on verrattavissa tappioihin, joita kärsittiin tutkittaessa muita aurinkokunnan planeettoja. Vaikka onnella voi olla pieni rooli, tämä mysteeri on enemmän taikauskoa kuin mitään mitattavissa olevaa (ks ”Marsin kirous”: Miksi niin monet operaatiot ovat epäonnistuneet?).
8. Tunguska-tapahtuma
Mikä aiheutti Tunguska-iskun? Unohda Fox Mulder, joka kompastuu Venäjän metsien läpi, tämä ei ole X-Files-jakso. Vuonna 1908 aurinkokunta heitettiin jotain meillä… mutta emme tiedä mitä. Tämä on ollut pysyvä mysteeri siitä lähtien, kun silminnäkijät kuvaavat kirkkaan salaman (joka oli nähtävissä satojen mailien päässä) Podkamennaya Tunguska -joen yli Venäjällä. Tutkimuksissa valtava alue oli hävitetty; Noin 80 miljoonaa puuta oli kaadettu kuin tikkukepit ja yli 2000 neliökilometriä oli tasoitettu. Mutta kraatteria ei ollut. Mitä oli pudonnut taivaalta?
Tämä mysteeri on edelleen avoin tapaus, vaikka tutkijat vetoavat panostustaan jonkinlaisen ilmapurskeen muodostumiseen, kun komeetta tai meteoriitti saapuivat ilmakehään räjähtäen maanpinnan yläpuolelle. Äskettäisessä kosmisessa oikeuslääketieteellisessä tutkimuksessa jäljitettiin mahdollisen asteroidifragmentin vaiheet siinä toivossa, että löydetään sen alkuperä ja ehkä jopa löytyy vanhemman asteroidi. Heillä on epäiltyjä, mutta kiehtova asia on, että törmäyskohdan ympäristössä on melkein meteoriittiä koskevia todisteita. Toistaiseksi siihen ei näytä olevan selkeää selitystä, mutta en usko, että Mulderin ja Scullyn olisi oltava mukana (katso Löydätkö Tunguska Meteoroidin serkut?).
7. Uranuksen kallistus
Miksi Uranus pyörii sivullaan? Outo planeetta on Uranus. Vaikka kaikkien muiden aurinkokunnan planeettojen pyörimisakselit osoittavat ”ylöspäin” ekliptisen tason suuntaan, Uranus makaa sivullaan, aksiaalikulma on 98 astetta. Tämä tarkoittaa, että hyvin pitkiä aikoja (42 vuotta kerrallaan) joko sen pohjoinen tai etelänapa osoittaa suoraan aurinkoon. Suurimmalla osalla planeettoja on ”ohjelmoitu” kierto; kaikki planeetat pyörivät vastapäivään aurinkokunnan ylhäältä katsottuna (ts. maan pohjoisnavan yläpuolelle). Kuitenkin Venus tekee aivan päinvastoin, sillä on taaksepäin kääntyvä versio, joka johtaa teoriaan, että se potkettiin akselinsa varhaisessa vaiheessa kehityksessään suuren vaikutuksen vuoksi. Joten niin tapahtui myös Uranukselle? Oliko se massiivisen ruumiin osuma?
Jotkut tutkijat uskovat, että Uranus oli kosmisen osuman ja kärsimyksen uhri, mutta toiset uskovat, että siellä voi olla tyylikäs tapa kuvata kaasujättelijän outo kokoonpano. Aurinkokunnan evoluution varhaisessa vaiheessa astrofysiikot ovat suorittaneet simulaatioita, jotka osoittavat, että Jupiterin ja Saturnuksen kiertorata konfiguraatio on voinut ylittää 1: 2 kiertoradan resonanssin. Tänä planeettahäiriön aikana Jupiterin ja Saturnuksen yhdistetty gravitaatiovaikutus siirsi kiertoradan pienemmälle kaasujätti Uranukselle, koputtaen sen akselin ulkopuolelle. Lisää tutkimusta on tehtävä, jotta voidaan nähdä, onko todennäköisempi, että maapallon kokoinen kallio vaikutti Uraaniin vai ovatko Jupiter ja Saturn syyllisiä.
6. Titanin ilmapiiri
Miksi Titanilla on ilmapiiri? Titan, yksi Saturnuksen kuista, on vain kuu aurinkojärjestelmässä, jossa on merkittävä ilmapiiri. Se on aurinkokunnan toiseksi suurin kuu (vain toinen Jupiterin kuulle Ganymedestä) ja noin 80% massiivisempi kuin Maan kuu. Vaikka se on pieni verrattuna maanpäällisiin normeihin, se on enemmän maan kaltainen kuin meille sille annetaan tunnustusta. Marsia ja Venusta mainitaan usein maan sisaruksina, mutta heidän ilmakehänsä on vastaavasti 100 kertaa ohuempi ja 100 kertaa paksumpi. Titanin ilmapiiri on sitä vastoin vain puolitoista kertaa paksumpi kuin Maan, ja se koostuu pääasiassa typestä. Typpi hallitsee maan ilmakehää (koostumuksessa 80%) ja se hallitsee Titans-ilmakehää (koostumuksessa 95%). Mutta mistä kaikki typpi tuli? Kuten maan päällä, se on mysteeri.
Titan on niin mielenkiintoinen kuu ja siitä on nopeasti tulossa elämänhaun pääkohde. Sen paitsi ilmapiiri on myös paksu, ja sen pinta on täynnä hiilivetyjä, joiden ajatellaan täyttyvän “tholineista” tai prebioottisista kemikaaleista. Lisää tähän Titan-ilmakehän sähköinen aktiivisuus ja meillä on uskomaton kuu, jolla on valtava elämänpotentiaali. Mutta mistä sen ilmapiiri tuli ... emme vain tiedä.
5. Aurinkosähkölämmitys
Miksi auringon ilmapiiri on kuumempi kuin auringon pinta? Nyt tämä on kysymys, joka on kettu aurinkofyysikoita yli puoli vuosisataa. Auringonkoronan varhaiset spektroskooppiset havainnot paljastivat jotain hämmentävää: Auringon ilmapiiri on kuumempi kuin valokehä. Itse asiassa se on niin kuuma, että se on verrattavissa auringon ytimen lämpötiloihin. Mutta miten tämä voi tapahtua? Jos kytket lampun päälle, lasipolloa ympäröivä ilma ei ole kuumempi kuin itse lasi; Kun lähemmäksi lämmönlähdettä, se lämpenee, ei viileämmäksi. Mutta juuri tätä aurinko tekee, aurinkovalokuvan lämpötila on noin 6000 kelviniä, kun taas vain muutaman tuhannen kilometrin valokehän yläpuolella oleva plasma on ohitse Miljoona Kelvin. Kuten voitte kertoa, kaikenlaisia fysiikan lakeja näyttää olevan rikottu.
Auringon fyysikot ovat kuitenkin vähitellen päättämässä asioista, jotka saattavat aiheuttaa tämän salaperäisen koronan kuumenemisen. Havainnointitekniikoiden parantuessa ja teoreettisten mallien kehittyessä hienostuneemmaksi, aurinkokehää voidaan tutkia perusteellisemmin kuin koskaan ennen. Nyt uskotaan, että koronaalinen lämmitysmekanismi voi olla auringon ilmakehän magneettisten vaikutusten yhdistelmä. Koronalämmityksessä on kaksi pääehdokasta: nanosähkö ja aaltolämmitys. Minä olen aina ollut valtava puolustaja aaltokuumennusteorioita (suuri osa tutkimuksestani oli omistettu magnetohydrodynaamisten aaltojen vuorovaikutusten simulointiin koronaalisilmukoilla), mutta on olemassa vahvaa näyttöä siitä, että nanosähköiset vaikutukset vaikuttavat myös seinämien kuumenemiseen, mahdollisesti työskennellessä samanaikaisesti aallon kanssa lämmitys.
Vaikka olemme melko varmoja siitä, että aallonlämmitys ja / tai nanolamput saattavat olla vastuussa, kunnes voimme viedä koettimen syvälle aurinkokoronalle (jota tällä hetkellä suunnitellaan Solar Probe -operaation yhteydessä), ottaen in situ sepelvaltimoympäristön mittauksia, emme tiedä varmasti mitä lämmittää koronan (ks Lämmin koronaalinen silmukka voi pitää avaimen kuumaan aurinkokehään).
4. Komeetan pöly
Kuinka voimakkaassa lämpötilassa muodostunut pöly ilmestyi jäätyneisiin komeeteihin? Komeetat ovat aurinkojärjestelmän jäisiä, pölyisiä paimentolaisia. Ajateltujen kehittyneen avaruuden syrjäisimmillä alueilla, Kuiper-vyöllä (Pluuton kiertoradalla) tai salaperäisellä alueella, jota kutsutaan Oort-pilviksi, nämä ruumiit ajoittain kolhuvat ja kuuluvat auringon heikon gravitaation veton alle. Kun ne putoavat kohti sisäistä aurinkokuntaa, auringon lämpö aiheuttaa jään höyrystymistä, jolloin syntyy komeettinen häntä, jota kutsutaan koomaksi. Monet komeetat putoavat suoraan aurinkoon, mutta toiset ovat onnellisempia, suorittaessaan lyhyen ajan (jos ne ovat peräisin Kuiperin vyöstä) tai pitkän ajanjakson (jos ne ovat peräisin Oort-pilvestä) auringon kiertoradalla.
Mutta NASA: n Stardust-operaation Comet Wild-2: n vuonna 2004 suorittaman Stardust-operaation keräämästä pölystä on löytynyt jotain outoa. Tämän jäätyneen kappaleen pölyjyvät näyttivät muodostuneen korkeissa lämpötiloissa. Komeetan Wild-2 uskotaan olevan peräisin Kuiper-vyöstä ja kehittynyt siitä, joten kuinka nämä pienet näytteet voitaisiin muodostaa ympäristössä, jonka lämpötila on yli 1000 kelviniä?
Aurinkokunta kehittyi sumusta noin 4,6 miljardia vuotta sitten ja muodosti suuren jäähdytyslevyn jäähtyessään. Wild-2: lta kerätyt näytteet olisi voitu muodostaa vain lisääntymislevyn keskialueelle, lähellä nuorta aurinkoa, ja jotain kuljetti niitä aurinkokunnan kaukaisille alueille, päätyen lopulta Kuiper-vyöhön. Mutta mikä mekanismi voisi tehdä tämän? Emme ole liian varmoja (ks Komeetan pöly on hyvin samanlainen kuin asteroidit).
3. Kuiperin kallio
Miksi Kuiperin vyö loppuu yhtäkkiä? Kuiper-vyö on valtava aurinkokunnan alue, joka muodostaa renkaan Auringon ympärillä Neptunuksen kiertoradan taakse. Kuiper-vyö sisältää paljon Marsin ja Jupiterin välisen asteroidivyöhykkeen kaltaisia miljoonia pieniä kivisiä ja metallisia kappaleita, mutta se on 200 kertaa massiivisempi. Se sisältää myös suuren määrän vettä, metaania ja ammoniakkia, jäämiä, jotka ovat sieltä peräisin olevia komeettaytimien ainesosia (ks. # 4 yllä). Kuiper-vyö tunnetaan myös kääpiöplanettinsa matkustajasta, Pluutosta ja (viime aikoina) muusta Plutoid “Makemakestä”.
Kuiper-vyö on jo melko tutkimaton alue aurinkokunnassa (odotamme kärsimättömästi NASAn New Horizons Pluto -operaation saapumista sinne vuonna 2015), mutta se on jo heittänyt jotain palapelin. Kuiper Belt Objects (KBO) -väestö vähenee yhtäkkiä 50 AU: n etäisyydellä auringosta. Tämä on melko outoa, koska teoreettiset mallit ennustavat lisääntyä KBO-lukujen lukumääränä tämän jälkeen. Pudotus on niin dramaattinen, että tämä ominaisuus on nimeltään ”Kuiper Cliff”.
Meillä ei tällä hetkellä ole selitystä Kuiperin kallioon, mutta on olemassa joitain teorioita. Yksi idea on, että yli 50 AU: n KBO-tiedostoja on todella paljon, vain että heillä ei ole tietystä syystä halua muodostaa suurempia esineitä (eikä niitä siksi voida havaita). Toinen kiistanalaisempi idea on, että Kuiperin kallion ulkopuolella olevat KBO: t ovat pyyhittäneet pois planeettojen kehon, mahdollisesti maan tai Marsin koon. Monet tähtitieteilijät kiistävät tämän vedoten havaintoaineiston puuttumiseen jostakin, joka kiertää Kuiperin vyön ulkopuolella. Tämä planeettateoria on kuitenkin ollut erittäin hyödyllinen siellä toimiville teeskentelijöille tarjoamalla hohtavaa "todistusaineistoa" Nibirun tai "planeetan X" olemassaololle. Jos siellä on planeetta, niin se todella on ei ”Saapuva posti” ja niin se on ei saapuu kotiovellemme vuonna 2012.
Joten lyhyesti sanottuna, meillä ei ole aavistustakaan miksi Kuiperin kallio on olemassa ...
2. Edelläkävijän poikkeavuus
Miksi Pioneer-koettimet ajavat tieltä? Nyt tämä on astrofysiikkojen hämmentävä kysymys, ja se on luultavasti vaikein kysymys vastata aurinkokunnan havainnoissa. Pioneer 10 ja 11 käynnistettiin jo vuosina 1972 ja 1973 aurinkokunnan ulkopuolisille alueille. NASA: n tutkijat huomasivat matkalla, että molemmat koettimet kokivat jotain melko outoa; he kokivat odottamattoman aurinkoosaston kiihtyvyyden, työntäen heidät pois tieltä. Vaikka tämä poikkeama ei ollut tähtitieteellisesti mitenkään suuri (386 000 km tieltä 10 miljardin ajomatkan jälkeen), se oli kuitenkin sama poikkeama ja astrofysiikit ovat tappiollisia selittämään mitä tapahtuu.
Yksi pääteoria epäilee, että koettimien kehon ympärillä oleva epätasainen infrapunasäteily (sen radioisotooppisissa termoelektroniikan generaattoreissa käytetyn plutoniumin radioaktiivisesta isotoopista) saattaa säteilyttää fotoneja ensisijaisesti toiselta puolelta, mikä antaa pienen painon aurinkoa kohti. Muut teoriat ovat hiukan eksoottisempia. Ehkä Einsteinin yleinen suhteellisuussuhde on muutettava pitkien vaelluksien vuoksi syvään avaruuteen? Tai ehkä tummalla aineella on merkitystä, sillä sillä on hidastava vaikutus Pioneer-avaruusalukseen?
Toistaiseksi vain 30% poikkeamasta voidaan kiinnittää epäyhtenäiseen lämmönjakautumisteoriaan, ja tutkijat ovat menettäneet löydettävän selvän vastauksen (ks. Pioneerianomalia: Poikkeama Einsteinin painovoimasta?).
1. Oort-pilvi
Mistä tiedämme, että Oort Cloud on jopa olemassa? Aurinkokunnan mysteerien suhteen Pioneer-poikkeama on vaikea seurata, mutta Oort-pilvi (mielestäni) on kaikkien suurin mysteeri. Miksi? Emme ole koskaan nähneet sitä, se on hypoteettinen avaruusalue.
Ainakin Kuiper-vyön avulla voimme tarkkailla suuria KBO: ita ja tiedämme missä se on, mutta Oort-pilvi on liian kaukana (jos se todella on siellä). Ensinnäkin Oort-pilven ennustetaan olevan yli 50 000 AU auringosta (joka on melkein valovuoden päässä), mikä tekee siitä noin 25% tien kohti lähintä tähtinaapuria, Proxima Centauri. Oort-pilvi on siis hyvin kaukana. Oort-pilven ulkoreunat ovat melko paljon aurinkokunnan reunaa, ja tällä etäisyydellä miljardeja Oort Cloud -objekteja on sidottu erittäin löysästi painovoimaisesti aurinkoon. Siksi muiden lähellä olevien tähtijen kulku voi vaikuttaa niihin dramaattisesti. Uskotaan, että Oort Cloud -häiriöt voivat johtaa jäisiin kappaleisiin, jotka putoavat periodisesti sisäänpäin, muodostaen pitkäaikaisia komeettoja (kuten Halleyn komeetta).
Itse asiassa tämä on ainoa syy siihen, miksi tähtitieteilijät uskovat, että Oort-pilvi on olemassa, se on lähde pitkäaikaisille jäisille komeetoille, joiden kiertoradat ovat erittäin epäkeskeisiä, ja jotka lähettävät alueita ekliptisen tason ulkopuolelta. Tämä viittaa myös siihen, että pilvi ympäröi aurinkojärjestelmää eikä ole rajoittunut ekliptikan ympärillä olevaan vyöhön.
Joten Oort-pilvi näyttää olevan siellä, mutta emme voi suoraan havaita sitä. Kirjoissani se on suurin mysteeri aurinkokuntamme syrjäisimmällä alueella…
