Мы все задались вопросом в тот или иной момент, какие тайны хранит наша Солнечная система. В конце концов, восемь планет (плюс Плутон и все эти другие планеты-карлики) вращаются внутри очень небольшого объема гелиосферы (объем пространства, в котором доминирует влияние Солнца), что происходит в остальной части объема, который мы называем нашим домом? По мере того, как мы направляем больше роботов в космос, улучшаем наши наблюдательные возможности и начинаем испытывать пространство для себя, мы все больше и больше узнаем о природе нашего происхождения и о том, как развивались планеты. Но даже с нашим прогрессивным знанием, мы были бы наивными думать, что у нас есть все ответы, так что многое еще предстоит найти. Итак, с личной точки зрения, что я считаю величайшими тайнами в нашей Солнечной системе? Ну, я скажу тебе мой Десять лучших фаворитов еще более загадочных головоломок, которые наша Солнечная система бросила на нас. Итак, чтобы начать движение, я начну с Солнца. (Ничто из следующего не может быть объяснено темной материей, если вам интересно ... на самом деле это возможно, но только немного…)
10. Несоответствие температуры солнечного полюса
Почему южный полюс Солнца круче северного? В течение 17 лет солнечный зонд Ulysses дает нам беспрецедентный вид на Солнце. После запуска космического корабля «Шаттл Дискавери» еще в 1990 году, бесстрашный исследователь совершил необычное путешествие по Солнечной системе. Используя Юпитер для гравитационной рогатки, Улисс был отброшен от плоскости эклиптики, чтобы он мог пройти над Солнце на полярной орбите (космический корабль и планеты обычно вращаются вокруг солнечного экватора). Вот где зонд путешествовал в течение почти двух десятилетий, взяв беспрецедентный на месте наблюдения солнечного ветра и раскрытие истинной природы того, что происходит на полюсах нашей звезды. Увы, Улисс умирает от старости, и миссия фактически закончилась 1 июля (хотя некоторая связь с ремеслом остается).
Тем не менее, наблюдение за неизведанными областями Солнца может привести к удивительным результатам. Одним из таких загадочных результатов является то, что Южный полюс Солнца холоднее Северного полюса на 80 000 Кельвинов. Ученые смущены этим несоответствием, поскольку эффект, по-видимому, не зависит от магнитной полярности Солнца (которое меняет магнитный север на магнитный юг каждые 11 лет). Улиссу удалось измерить солнечную температуру путем отбора проб ионов солнечного ветра на расстоянии 300 миллионов километров над Северным и Южным полюсами. Измеряя соотношение ионов кислорода (O6+/ O7+), условия плазмы у основания корональной дыры могут быть измерены.
Это остается открытым вопросом, и единственное объяснение, которое солнечные физики в настоящее время могут придумать, заключается в возможности того, что структура Солнца в полярных областях будет отличаться в некоторой степени. Обидно, что Улисс укусил пыль, мы могли бы использовать полярный орбитальный аппарат, чтобы получить больше результатов (см. Космический корабль Улисс умирает от естественных причин).
9. Марс Тайны
Почему марсианские полушария так радикально отличаются? Это та загадка, которая расстраивала ученых годами. Северное полушарие Марса - это преимущественно безликие низменности, тогда как южное полушарие заполнено горными хребтами, создающими обширные возвышенности. В самом начале изучения Марса была отвергнута теория о том, что планета пострадала от чего-то очень большого (создав таким образом огромные низменности или огромный ударный бассейн). Это было связано прежде всего с тем, что в низинах не было географии ударного кратера. Для начала нет кратера «оправа». Плюс зона воздействия не круглая. Все это указывало на какое-то другое объяснение. Однако недавно исследователи из Калифорнийского университета в Калифорнии недавно пересмотрели теорию ударника и вычислили, что огромная скала диаметром от 1600 до 2700 км Можно создать низменности северного полушария (см. Объяснили два лица Марса).
Бонус тайны: Существует ли проклятие Марса? Согласно многим шоу, веб-сайтам и книгам есть что-то (почти паранормальное) в космосе, которое съедает (или вмешивается) наших роботов-исследователей Марса. Если вы посмотрите на статистику, вы будете прощены за небольшой шок: почти две трети всех миссий на Марсе провалились. Российские ракеты, связанные с Марсом, взорвались, американские спутники погибли в полете, британские десантники отметили ландшафт Красной планеты; Ни одна миссия на Марс не застрахована от «Марс треугольника». Так есть ли "Галактический Гул", который связывается с нашими роботами? Хотя это может быть привлекательным для некоторых из нас, суеверных людей, подавляющее большинство космических аппаратов потеряно из-за Проклятие Марса в основном из-за больших потерь во время новаторских миссий на Марс. Недавний уровень потерь сопоставим с потерями, понесенными при исследовании других планет в Солнечной системе. Хотя удача может сыграть небольшую роль, эта тайна является скорее суеверием, чем чем-либо измеримым (см. «Проклятие Марса»: почему так много миссий провалилось?).
8. Тунгусское событие
Что вызвало тунгусское воздействие? Забудьте Фокса Малдера, путешествующего по русским лесам, это не эпизод «Секретных материалов». В 1908 году Солнечная система бросила что-то у нас ... но мы не знаем что. Это было непреходящей загадкой с тех пор, как очевидцы описали яркую вспышку (которую можно было увидеть за сотни миль) над Подкаменной Тунгуской в России. При расследовании огромная территория была уничтожена; около 80 миллионов деревьев были срублены, как спичечные палки, и более 2000 квадратных километров были сплющены. Но не было кратера. Что упало с неба?
Эта загадка до сих пор остается открытым делом, хотя исследователи ставят свои ставки на какую-то форму «воздушного взрыва», когда комета или метеорит вошли в атмосферу, взрываясь над землей. Недавнее космическое криминалистическое исследование проследило шаги возможного фрагмента астероида в надежде найти его происхождение и, возможно, даже найти родительский астероид. У них есть подозреваемые, но интригует то, что вокруг места удара почти нет свидетельств о метеоритах. Пока, кажется, нет большого объяснения этому, но я не думаю, что Малдер и Скалли должны быть вовлечены (см. Найдены кузены Тунгусского метеорита?).
7. Уран Уклон
Почему Уран вращается на своей стороне? Странная планета - это Уран. В то время как все другие планеты Солнечной системы более или менее имеют свою ось вращения, направленную «вверх» от плоскости эклиптики, Уран лежит на боку с осевым наклоном 98 градусов. Это означает, что в течение очень длительных периодов (42 года за один раз) его северный или южный полюс направлен прямо на Солнце. У большинства планет есть вращение "prograde"; все планеты вращаются против часовой стрелки, если смотреть сверху над Солнечной системой (то есть над северным полюсом Земли). Тем не менее, Венера делает прямо противоположное, она имеет ретроградное вращение, что приводит к теории, что она была выбита вне оси в начале своей эволюции из-за большого удара. Так это тоже случилось с Ураном? Было ли оно поражено массивным телом?
Некоторые ученые считают, что Уран стал жертвой космического удара, но другие полагают, что может быть более элегантный способ описания странной конфигурации газового гиганта. В начале эволюции Солнечной системы астрофизики провели моделирование, которое показывает, что орбитальная конфигурация Юпитера и Сатурна, возможно, пересекла орбитальный резонанс 1: 2. В течение этого периода планетарного расстройства совместное гравитационное влияние Юпитера и Сатурна передавало орбитальный импульс меньшему газовому гиганту Урану, сбивая его с оси. Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы выяснить, более ли вероятно, что камень размером с Землю повлиял на Уран или виноваты Юпитер и Сатурн.
6. Атмосфера Титана
Почему у Титана есть атмосфера? Титан, один из спутников Сатурна, является только Луна в Солнечной системе со значительной атмосферой. Это вторая по величине луна в Солнечной системе (уступает только луне Юпитера Ганимед) и примерно на 80% массивнее земной луны. Несмотря на то, что он небольшой по сравнению с наземными стандартами, он больше похож на Землю, чем мы думаем. Марс и Венера часто упоминаются как родные братья Земли, но их атмосфера в 100 раз тоньше и в 100 раз толще соответственно. Атмосфера Титана, с другой стороны, только в полтора раза толще земной, плюс в основном она состоит из азота. Азот доминирует в атмосфере Земли (состав 80%) и доминирует в атмосфере Титанов (состав 95%). Но откуда взялся весь этот азот? Как и на Земле, это загадка.
Титан - такая интересная луна, и она быстро становится главной целью поиска жизни. Мало того, что он имеет плотную атмосферу, его поверхность заполнена углеводородами, которые, как полагают, изобилуют "толинами" или пребиотическими химикатами. Добавьте к этому электрическую активность в атмосфере Титана, и мы получим невероятную луну с огромным потенциалом для развития жизни. Но что касается его атмосферы ... мы просто не знаем.
5. Солнечное корональное отопление
Почему солнечная атмосфера горячее солнечной поверхности? Теперь этот вопрос волновал физиков солнечной энергетики уже более полувека. Ранние спектроскопические наблюдения солнечной короны выявили нечто недоумение: атмосфера Солнца горячее чем фотосфера. На самом деле, оно настолько жаркое, что оно сравнимо с температурами в ядре Солнца. Но как это может произойти? Если вы включите лампочку, воздух, окружающий стеклянную колбу, не будет горячее самого стекла; когда вы приближаетесь к источнику тепла, становится теплее, а не прохладнее. Но это именно то, что делает Солнце: солнечная фотосфера имеет температуру около 6000 Кельвинов, в то время как плазма, находящаяся всего в нескольких тысячах километров над фотосферой, закончилась. 1 миллион Кельвин, Как вы можете сказать, все физические законы нарушаются.
Однако физики Солнца постепенно начинают понимать, что может быть причиной этого таинственного нагрева короны. По мере совершенствования методов наблюдений и усложнения теоретических моделей, солнечная атмосфера может быть изучена более глубоко, чем когда-либо прежде. В настоящее время считается, что механизм нагрева короны может представлять собой комбинацию магнитных эффектов в солнечной атмосфере. Есть два главных кандидата на нагрев короны: нанофлаеры и нагрев волн. Я, например, всегда был большим сторонником теорий нагрева волн (большая часть моих исследований была посвящена моделированию магнитогидродинамических взаимодействий волн вдоль корональных петель), но есть убедительные доказательства того, что нанофлары влияют и на корональный нагрев, возможно, работая в тандеме с волной. обогрев.
Хотя мы совершенно уверены, что волновое нагревание и / или нанофлаки могут быть ответственными, пока мы не сможем вставить зонд глубоко в солнечную корону (что в настоящее время планируется с миссией Solar Probe), принимая на месте измерения корональной среды, мы не будем знать наверняка что нагревает корону (см. Теплые корональные петли могут держать ключ к горячей солнечной атмосфере).
4. Кометная пыль
Как пыль, образовавшаяся при высоких температурах, появилась в замороженных кометах? Кометы - это ледяные, пыльные кочевники Солнечной системы. Считается, что они эволюционировали в самых дальних уголках космоса, в Поясе Койпера (вокруг орбиты Плутона) или в таинственном регионе, называемом Облаком Оорта, эти тела иногда оказываются сбитыми и попадают под слабое гравитационное притяжение Солнца. Когда они падают к внутренней Солнечной системе, солнечное тепло заставит лед испаряться, создавая кометный хвост, известный как кома. Многие кометы падают прямо на Солнце, но другие более удачливы, совершая короткую (если они произошли в поясе Койпера) или долгую (если они произошли в облаке Оорта) орбиту Солнца.
Но что-то странное было обнаружено в пыли, собранной миссией НАСА "Звездная пыль" в 2004 году на комете Wild-2. Зерна пыли из этого замерзшего тела образовались при высоких температурах. Считается, что комета Wild-2 произошла из пояса Койпера и эволюционировала, так как эти крошечные образцы могли образоваться в среде с температурой более 1000 Кельвин?
Солнечная система возникла из туманности около 4,6 миллиардов лет назад и образовала большой аккреционный диск при охлаждении. Образцы, собранные в Wild-2, могли быть сформированы только в центральной области аккреционного диска, рядом с молодым Солнцем, и что-то транспортировало их в дальние уголки Солнечной системы, в конечном итоге оказавшись в поясе Койпера. Но какой механизм мог это сделать? Мы не слишком уверены (см. Пыль кометы очень похожа на астероиды).
3. Утес Койпера
Почему пояс Койпера внезапно заканчивается? Пояс Койпера - это огромная область Солнечной системы, образующая кольцо вокруг Солнца за орбитой Нептуна. Похожий на пояс астероидов между Марсом и Юпитером, пояс Койпера содержит миллионы маленьких скалистых и металлических тел, но он в 200 раз массивнее. Он также содержит большое количество воды, метана и аммиака, составляющих кометные ядра, происходящие оттуда (см. № 4 выше). Пояс Койпера также известен своим обитателем планет-карликов Плутоном и (совсем недавно) таким же плутоидом «Makemake».
Пояс Купера уже является довольно неисследованным регионом Солнечной системы (мы с нетерпением ждем прибытия НАСА миссии «Новые горизонты Плутона» в 2015 году), но он уже породил что-то вроде загадки. Население объектов пояса Койпера (KBO) внезапно падает на расстоянии 50 а.е. от Солнца. Это довольно странно, так как теоретические модели предсказывают увеличение в количестве КБО за пределами этой точки. Падение настолько драматично, что эта функция была названа «Утес Койпера».
В настоящее время у нас нет объяснения скале Койпера, но есть некоторые теории. Одна идея состоит в том, что действительно существует много KBO за пределами 50 AU, просто они не аккрецированы для формирования более крупных объектов по какой-то причине (и поэтому не могут наблюдаться). Еще одна более спорная идея заключается в том, что КБО за пределами обрыва Койпера были сметены планетарным телом, возможно размером с Землю или Марс. Многие астрономы выступают против этого, ссылаясь на отсутствие наблюдательных свидетельств чего-то такого большого, вращающегося за пределами пояса Койпера. Эта планетарная теория, тем не менее, была очень полезна для тех, кто думает об этом, предоставляя неубедительные «доказательства» существования Нибиру, или «Планеты X». Если там есть планета, это, безусловно, не «Входящая почта», и это, безусловно, не Прибытие на наш порог в 2012 году.
Короче говоря, мы понятия не имеем, почему существует скала Койпера ...
2. Пионерская аномалия
Почему датчики Pioneer отклоняются от курса? Теперь это астрофизическая проблема, ставящая в тупик, и, вероятно, самая трудная для ответа в наблюдениях Солнечной системы. Pioneer 10 и 11 были запущены еще в 1972 и 1973 годах для изучения внешних границ Солнечной системы. По пути ученые НАСА заметили, что оба зонда испытывали нечто довольно странное; они испытывали неожиданное ускорение Солнца, сбивая их с курса. Хотя это отклонение не было огромным по астрономическим меркам (386 000 км курса после 10 миллиардов км пробега), оно все равно было отклонением, и астрофизики затрудняются объяснить, что происходит.
Одна из основных теорий предполагает, что неоднородное инфракрасное излучение вокруг корпуса зонда (от радиоактивного изотопа плутония в его радиоизотопных термоэлектрических генераторах) может излучать фотоны преимущественно с одной стороны, давая небольшой толчок к Солнцу. Другие теории немного более экзотичны. Возможно, общую относительность Эйнштейна нужно изменить для долгих путешествий в дальний космос? Или, возможно, темная материя играет определенную роль, оказывая замедляющее воздействие на космический корабль Pioneer?
Пока что только 30% отклонения можно связать с неравномерной теорией распределения тепла, и ученые затрудняются найти очевидный ответ (см. Пионерская аномалия: отклонение от гравитации Эйнштейна?).
1. Облако Оорта
Откуда мы знаем, что Облако Оорта вообще существует? Что касается загадок Солнечной системы, аномалия Пионера - сложный процесс, но облако Оорта (на мой взгляд) - самая большая загадка из всех. Почему? Мы никогда не видели этого, это гипотетическая область космоса.
По крайней мере, с Поясом Койпера мы можем наблюдать большие КБО и знаем, где оно находится, но Облако Оорта слишком далеко (если оно действительно там). Во-первых, согласно прогнозам, Облако Оорта находится на расстоянии более 50 000 а.е. от Солнца (это почти на расстоянии светового года), что составляет около 25% пути к нашему ближайшему звездному соседу, Проксиме Центавра. Облако Оорта, следовательно, очень далеко. Внешние границы Облака Оорта в значительной степени являются границей Солнечной системы, и на этом расстоянии миллиарды объектов Облака Оорта очень слабо гравитационно связаны с Солнцем. Поэтому на них может сильно влиять прохождение других соседних звезд. Считается, что разрушение Облака Оорта может привести к тому, что ледяные тела периодически падают внутрь, создавая кометы длительного периода (такие как комета Галлея).
Фактически, это единственная причина, по которой астрономы считают, что Облако Оорта существует, оно является источником долгоживущих ледяных комет, которые имеют сильно эксцентричные орбиты, излучающие области из плоскости эклиптики. Это также говорит о том, что облако окружает Солнечную систему и не ограничивается поясом вокруг эклиптики.
Итак, Облако Оорта, кажется, там, но мы не можем наблюдать его напрямую. В моих книгах это самая большая загадка во внешнем регионе нашей Солнечной системы…
