Všichni jsme se v určitém okamžiku přemýšleli o tom, co tajemství naší sluneční soustavy drží. Koneckonců, osm planet (plus Pluto a všechny ty ostatní trpasličí planety) obíhají ve velmi malém objemu heliosféry (objem prostoru ovládaný vlivem Slunce), co se děje ve zbytku objemu, který nazýváme domovem? Když tlačíme více robotů do vesmíru, zlepšujeme naše pozorovací schopnosti a začneme si prožívat prostor pro sebe, získáváme stále více informací o povaze, odkud pocházíme a jak se vyvíjely planety. Ale i s našimi postupujícími znalostmi bychom byli naivní, kdybychom si mysleli, že máme všechny odpovědi, tolik je stále třeba odhalit. Takže z osobního hlediska, co bych považoval za největší záhady naší sluneční soustavy? Dobře, řeknu ti to můj Deset nejoblíbenějších některých nejasných hádanek, které nám naše sluneční soustava hodila. Takže, aby se míč rozvalil, začnu uprostřed, se Sluncem. (Nic z následujícího nelze vysvětlit temnou hmotou, pro případ, že by vás zajímalo ... ve skutečnosti by to mohlo, ale jen trochu…)
10. Neshoda teplot solárního pólu
Proč je jižní pól Slunce chladnější než severní pól? Již 17 let nám sluneční sonda Ulysses poskytla nebývalý výhled na Slunce. Poté, co byl v roce 1990 spuštěn na vesmírném raketoplánu Discovery v roce 1990, neohrožený průzkumník vydal neortodoxní cestu Sluneční soustavou. Používal Jupitera pro gravitační prak, Ulysses byl vymrštěn z ekliptické roviny, aby mohl projít přes Slunce na polární oběžné dráze (kosmická loď a planety normálně obíhají kolem rovníku Slunce). To je místo, kde sonda cestovala téměř dvě desetiletí, přičemž byla bezprecedentní in situ pozorování slunečního větru a odhalení skutečné povahy toho, co se děje na pólech naší hvězdy. Bohužel, Ulysses umírá na stáří a mise se účinně skončila 1. července (ačkoli nějaká komunikace s řemeslem zůstává).
Pozorování nezmapovaných oblastí Slunce však může přinést nepochopitelné výsledky. Jedním takovým záhadným výsledkem je, že jižní pól Slunce je o 80 000 Kelvinů chladnější než severní pól. Vědci jsou touto nesrovnalostí zmateni, protože se zdá, že účinek je nezávislý na magnetické polaritě Slunce (která obrací magnetický sever na magnetický jih každých 11 let). Ulysses byl schopen měřit sluneční teplotu měřením iontů ve slunečním větru ve vzdálenosti 300 milionů km nad severním a jižním Polem. Měřením poměru kyslíkových iontů (O6+/Ó7+), mohly být změřeny plazmatické podmínky na dně koronální díry.
To zůstává otevřenou otázkou a jediným vysvětlením, které mohou solární fyzici v současné době přijít, je možnost, že se sluneční struktura v polárních oblastech nějakým způsobem liší. Je to škoda, Ulysses trochu prach, mohli bychom dělat s polární orbiter získat více výsledků (viz Kosmická loď Ulysses umírá na přírodní příčiny).
9. Tajemství Marsu
Proč jsou marťanské polokoule tak radikálně odlišné? To je jedno tajemství, které vědce roky frustrovalo. Severní polokoule Marsu je převážně beztvará nížina, zatímco jižní polokoule je plná horských pásem a vytváří tak rozsáhlou vysočinu. Velmi brzy při studiu Marsu byla vyhozen teorie, že planeta byla zasažena něčím velmi velkým (čímž se vytvořily rozlehlé nížiny nebo obrovská nárazová mísa). Bylo to především proto, že nížiny nevykazovaly geografii nárazového kráteru. Pro začátek neexistuje kráter „ráfek“. Navíc nárazová zóna není kruhová. To vše poukazovalo na nějaké jiné vysvětlení. Ale vědci orlíku v Caltechu nedávno revidovali teorii nárazového tělesa a vypočítali, že obrovská skála o průměru 1600 až 2700 km umět vytvořte nížiny severní polokoule (viz Vysvětlení dvou tváří na Marsu).
Bonusové tajemství: Existuje Mars Curse? Podle mnoha pořadů, webových stránek a knih je něco (téměř paranormálního) venku ve vesmíru, které jedí (nebo s nimi manipuluje) naši robotičtí průzkumníci na Marsu. Když se podíváte na statistiku, bylo by vám odpuštěno, kdybyste byli trochu šokováni: Téměř dvě třetiny všech misí na Marsu selhaly. Ruské rakety vázané na Mars vyhodily do vzduchu, americké satelity zahynuly během letu, britští přistávací země označily krajinu Rudé planety poskokem; žádná mise na Marsu není imunní vůči „Marsovu trojúhelníku“. Takže existuje tam „Galaktický Ghoul“, který se hrává s našimi ‘roboty? Ačkoli by to mohlo být pro některé z nás pověrčivý lid přitažlivé, drtivá většina kosmických lodí ztratila kvůli Mars Curse je způsobeno hlavně těžkými ztrátami během průkopnických misí na Mars. Nedávná míra ztrát je srovnatelná se ztrátami utrpěnými při zkoumání jiných planet v Sluneční soustavě. Ačkoli štěstí může hrát malou roli, toto tajemství je spíše pověrou, než cokoli měřitelného (viz „Mars Curse“: Proč selhalo tolik misí?).
8. Událost Tunguska
Co způsobilo dopad Tungusky? Zapomeňte, že Fox Mulder zakopává ruské lesy, nejedná se o epizodu X-Files. V roce 1908 hodila sluneční soustava něco na nás ... ale nevíme co. Toto bylo trvalé tajemství od té doby, co očití svědci popsali jasný záblesk (který byl vidět stovky mil daleko) přes řeku Podkamennaya Tunguska v Rusku. Při vyšetřování byla obrovská oblast zdecimována; asi 80 milionů stromů bylo vytěženo jako zápalky a více než 2000 kilometrů čtverečních bylo zploštěno. Nebyl však kráter. Co spadlo z nebe?
Toto tajemství je stále otevřeným případem, i když vědci upírají sázky na nějakou formu „vzplanutí“, když kometa nebo meteorit vstoupil do atmosféry a explodoval nad zemí. Nedávná kosmická forenzní studie stáhla kroky možného fragmentu asteroidů v naději, že najde svůj původ a možná dokonce najde rodičovský asteroid. Mají podezřelé, ale zajímavé je, že kolem místa dopadu jsou téměř žádné meteoritové důkazy. Zatím se nezdá, že by toho bylo mnoho vysvětlení, ale nemyslím si, že by do toho měli být zapojeni Mulder a Scullyová (viz viz Našli jste bratrance Tungusky Meteoroidy?).
7. Sklon Uranu
Proč se Uran otáčí na své straně? Podivnou planetou je Uran. Zatímco všechny ostatní planety ve Sluneční soustavě mají více či méně svou rotační osu směřující „nahoru“ z ekliptické roviny, Uran leží na boku s axiálním sklonem 98 stupňů. To znamená, že po velmi dlouhá období (42 let najednou) jeho severní nebo jižní pól směřuje přímo na Slunce. Většina planet má rotaci „prograduální“; všechny planety rotují proti směru hodinových ručiček při pohledu shora nad sluneční soustavou (tj. nad severním pólem Země). Venuše však dělá pravý opak, má retrográdní rotaci, což vede k teorii, že byla kvůli velkému dopadu vykořeněna na počátku osy. Také se to stalo Uranovi? Zasáhlo to masivní tělo?
Někteří vědci se domnívají, že Uran byl obětí kosmického útoku a běhu, ale jiní věří, že může existovat elegantnější způsob, jak popsat podivnou konfiguraci plynového obra. Na počátku vývoje Sluneční soustavy astrofyzici provedli simulace, které ukazují orbitální konfiguraci Jupitera a Saturna možná překročily orbitální rezonanci 1: 2. Během tohoto období planetárního rozrušení přenesl kombinovaný gravitační vliv Jupitera a Saturnové orbitální hybnost na menší plynový gigant Uran a srazil ho mimo osu. Je třeba provést další výzkum, aby se zjistilo, zda je větší pravděpodobnost, že Uran způsobí hornina s dopadem na Zemi, nebo zda budou na vině Jupiter a Saturn.
6. Titanova atmosféra
Proč má Titan atmosféru? Titan, jeden ze Saturnových měsíců, je pouze měsíc ve sluneční soustavě s výraznou atmosférou. Je to druhý největší měsíc ve Sluneční soustavě (druhý pouze k Jupiterovu měsíci Ganymede) a asi o 80% hmotnější než Země Měsíc. Ačkoliv je ve srovnání s pozemskými standardy malý, je to více podobné Zemi, než jak tomu připisujeme. Mars a Venuše jsou často uváděny jako sourozenci Země, ale jejich atmosféra je 100krát tenčí a 100krát silnější. Atmosféra Titanu je naproti tomu jen jeden a půlkrát tlustší než Země, plus je složena hlavně z dusíku. Dusík dominuje zemské atmosféře (při 80% složení) a dominuje Titanské atmosféře (při 95% složení). Ale odkud pocházel veškerý tento dusík? Stejně jako na Zemi je to tajemství.
Titan je takový zajímavý měsíc a rychle se stává hlavním cílem hledání života. Nejen, že má silnou atmosféru, ale jeho povrch je přeplněný uhlovodíky, o nichž se předpokládá, že se hemží „tholiny“ nebo prebiotickými chemikáliemi. Přidejte k tomu elektrickou aktivitu v atmosféře Titanu a máme neuvěřitelný měsíc s obrovským potenciálem pro vývoj života. Ale pokud jde o to, odkud pocházela jeho atmosféra ... prostě nevíme.
5. Solární koronální ohřev
Proč je sluneční atmosféra teplejší než sluneční plocha? Teď je to otázka, která líbila solární fyziky už přes půl století. Časná spektroskopická pozorování sluneční korony odhalila něco matoucího: Atmosféra Slunce je teplejší než fotosféra. Ve skutečnosti je tak horké, že je srovnatelné s teplotami nalezenými v jádru Slunce. Jak se to však může stát? Pokud zapnete žárovku, nebude vzduch obklopující skleněnou žárovku teplejší než sklo samotné; když se přiblížíte ke zdroji tepla, stane se teplejší, ne chladnější. Ale to je přesně to, co dělá Slunce, sluneční fotosféra má teplotu kolem 6000 Kelvinů, zatímco plazma jen několik tisíc kilometrů nad fotosférou je u konce 1 milion Kelvinů. Jak můžete říct, zdá se, že jsou porušeny všechny druhy fyzikálních zákonů.
Solární fyzici se však postupně přibližují tomu, co může způsobit toto tajemné koronální zahřívání. Jak se pozorovací techniky zlepšují a teoretické modely se stávají sofistikovanějšími, lze sluneční atmosféru studovat hlouběji než kdykoli předtím. Nyní se věří, že koronální zahřívací mechanismus může být kombinací magnetických efektů ve sluneční atmosféře. Existují dva hlavní kandidáti na koronové vytápění: nanovlákna a vlnové vytápění. Vždycky jsem byl vždy velkým zastáncem teorií vlnového ohřevu (velká část mého výzkumu byla věnována simulaci interakcí magnetohydrodynamických vln podél koronálních smyček), ale existuje silný důkaz, že nanovlákna ovlivňují také koronální ohřev, možná pracovat společně s vlnou topení.
Přestože jsme si jistí, že za to může být odpovědné zahřívání vln a / nebo nanovlákna, dokud nezasuneme sondu hluboko do sluneční koróny (která se v současné době plánuje s misí Solar Probe) in situ měření koronálního prostředí, to určitě nebudeme vědět co ohřívá korónu (viz Teplé koronální smyčky mohou být klíčem k horké sluneční atmosféře).
4. Prach z komety
Jak se ve zmrazených kometách objevil prach vytvářený při intenzivních teplotách? Komety jsou ledové, zaprášené kočovníci Sluneční soustavy. Předpokládalo se, že se vyvinuly v nejvzdálenějších oblastech vesmíru, v Kuiperově pásu (kolem orbity Pluto) nebo v tajemné oblasti zvané Oortův mrak, tato těla se občas zaklepe a spadnou pod slabý gravitační tah Slunce. Když dopadají na vnitřní sluneční soustavu, sluneční teplo způsobí odpařování ledu a vytvoří kometární ocas známý jako kómata. Mnoho komet spadá přímo do Slunce, ale jiné mají větší štěstí, dokončují krátkou dobu (pokud vznikly v Kuiperově pásu) nebo dlouhou dobu (pokud vznikly v Oortově oblaku) na oběžné dráze Slunce.
Ale v prachu shromážděném misí Stardust NASA v roce 2004 na Comet Wild-2 bylo nalezeno něco divného. Zdálo se, že prachová zrna z tohoto zmrzlého těla byla vytvořena za vysokých teplot. Věří se, že kometa Wild-2 pochází a vyvíjí se v Kuiperově pásu, jak by tedy mohly být tyto drobné vzorky vytvořeny v prostředí s teplotou nad 1000 Kelvinů?
Sluneční soustava se vyvinula z mlhoviny před asi 4,6 miliardami let a vytvořila velký chladicí disk, jak se ochladil. Vzorky odebrané z Wild-2 mohly být vytvořeny pouze v centrální oblasti akrečního disku, poblíž mladého Slunce, a něco je dopravilo do dalekého dosahu Sluneční soustavy a nakonec skončilo v Kuiperově pásu. Ale jaký mechanismus by to mohl udělat? Nejsme si příliš jisti (viz Prach z komety je velmi podobný asteroidům).
3. Kuiperský útes
Proč končí Kuiperův pás najednou? Kuiperův pás je obrovská oblast Sluneční soustavy, která tvoří kruh kolem Slunce těsně za oběžnou dráhou Neptunu. Je to podobně jako pás asteroidů mezi Marsem a Jupiterem, Kuiperův pás obsahuje miliony malých skalních a kovových těles, ale je 200krát mohutnější. Obsahuje také velké množství vody, metanu a amoniakových ledů, z nichž pocházejí složky kometárních jader (viz výše # 4). Kuiperův pás je také známý svým trpasličím obyvatelem planety Pluto a (v poslední době) spoluobčanem Plutoidem „Makemake“.
Kuiperův pás je již docela neprozkoumaným regionem Sluneční soustavy tak, jak je (netrpělivě čekáme na misi New Horizons Pluto NASA, která tam dorazí v roce 2015), ale už to vyvolalo hádanku. Populace Kuiper Belt Objects (KBO) náhle klesá ve vzdálenosti 50 AU od Slunce. To je poněkud zvláštní, protože teoretické modely předpovídají zvýšit v počtu KBO po tomto bodě. Drop-off je tak dramatický, že tato funkce byla označována jako „Kuiper Cliff“.
Momentálně nemáme žádné vysvětlení pro kuiperský útes, ale existují některé teorie. Jedním z nápadů je, že ve skutečnosti existuje mnoho KBO nad 50 AU, je to jen proto, že se z nějakého důvodu nezhromažďují a nevytvářejí větší objekty (a proto je nelze pozorovat). Další kontroverznější myšlenkou je, že KBO za útesem Kuiper Cliff byly smeteny planetárním tělem, možná velikostí Země nebo Marsu. Mnoho astronomů se proti tomu odvolává s odvoláním na nedostatek observačních důkazů o něčem velkém, který obíhá kolem Kuiperova pásu. Tato planetární teorie však byla velmi užitečná pro doomsayery, kteří poskytovali chatrný „důkaz“ o existenci Nibiru neboli „Planet X“. Pokud tam je planeta, tak to určitě je ne „Příchozí pošta“ a určitě ano ne přijíždíme na prahu v roce 2012.
Stručně řečeno, nemáme ponětí, proč existuje Kuiperský útes…
2. Průkopnická anomálie
Proč se sondy Pioneer pohybují mimo kurz? Nyní je to pro astrofyziky matoucí problém a pravděpodobně nejobtížnější odpověď na otázky pozorování Sluneční soustavy. Pioneer 10 a 11 byly zahájeny v letech 1972 a 1973, aby prozkoumaly vnější dosahy Sluneční soustavy. Vědci NASA si po cestě všimli, že obě sondy prožívají něco docela zvláštního; zažívali neočekávané zrychlení na slunci a vytlačili je z kurzu. Ačkoli tato odchylka nebyla podle astronomických standardů obrovská (386 000 km mimo kurz po 10 miliardách jízdy), byla to odchylka a astrofyzici jsou ve ztrátě vysvětlit, co se děje.
Jedna hlavní teorie má podezření, že nestejnoměrné infračervené záření kolem těla sondy (z radioaktivního izotopu plutonia v termoelektrických generátorech radioizotopu) může emitovat fotony přednostně na jedné straně, přičemž může mírně tlačit směrem ke Slunci. Jiné teorie jsou trochu exotičtější. Možná by Einsteinova obecná relativita měla být upravena pro dlouhé cesty do hlubokého vesmíru? Nebo možná hraje roli temná hmota, která má zpomalující účinek na kosmickou loď Pioneer?
Doposud lze pouze 30% odchylky připnout na nejednotnou teorii distribuce tepla a vědci jsou v rozpacích, aby našli jasnou odpověď (viz viz Anomálie průkopníka: odchylka od Einsteinovy gravitace?).
1. Oortův mrak
Jak víme, že Oort Cloud vůbec existuje? Pokud jde o záhady Sluneční soustavy, je těžké následovat anomálii Pioneer, ale Oortův oblak (podle mého názoru) je největší záhadou ze všech. Proč? Nikdy jsme to neviděli, je to hypotetická oblast vesmíru.
Alespoň s Kuiperovým pásem můžeme pozorovat velké KBO a víme, kde to je, ale Oortův mrak je příliš daleko (pokud tam opravdu je). Za prvé se předpokládá, že Oort Cloud bude přes 50 000 AU od Slunce (to je téměř světelný rok), takže je asi 25% cesty k našemu nejbližšímu hvězdnému sousedovi, Proxima Centauri. Oortův mrak je tedy velmi daleko. Vnější dosah Oortova oblaku je do značné míry okrajem Sluneční soustavy a v této vzdálenosti jsou miliardy objektů Oort Cloud velmi volně gravitačním způsobem vázány na Slunce. Mohou tedy být dramaticky ovlivněny průchodem dalších blízkých hvězd. Předpokládá se, že narušení funkce Oort Cloud může vést k tomu, že ledová tělesa budou pravidelně klesat dovnitř a vytvářet dlouhodobé komety (jako je Halleyova kometa).
Ve skutečnosti je to jediný důvod, proč se astronomové domnívají, že Oortův oblak existuje, je to zdroj dlouhodobých ledových komet, které mají vysoce excentrické oběžné dráhy vycházející z ekliptické roviny. To také naznačuje, že oblak obklopuje sluneční soustavu a není omezen na pás kolem ekliptiky.
Zdá se tedy, že Oort Cloud je venku, ale nemůžeme ho přímo pozorovat. V mých knihách je to největší záhada v nejvzdálenějším regionu naší sluneční soustavy…
