Mēs visi kādā vai citā brīdī esam domājuši par to, kas noslēpj mūsu Saules sistēmu. Galu galā astoņas planētas (plus Plutons un visas tie citi punduru planētas) orbītā ļoti nelielā heliosfēras tilpumā (kosmosa tilpumā, kurā dominē Saules ietekme), kas notiek pārējā tilpuma daļā, ko mēs saucam par mūsu mājām? Ievietojot kosmosā vairāk robotu, uzlabojot novērošanas iespējas un sākot izjust telpas sev, mēs arvien vairāk uzzinām par to, no kurienes mēs esam nākuši, un to, kā planētas ir attīstījušās. Bet pat ar mūsu zināšanu uzlabošanu mēs būtu naivi domāt, ka mums ir visas atbildes, tāpēc vēl daudz kas vēl nav atklāts. Tātad, no personiskā viedokļa, ko es uzskatu par lielākajiem noslēpumiem mūsu Saules sistēmā? Nu, es jums teikšu mans Desmit labāko iecienītāko satraucošo mīklu saraksts, ko mūsu Saules sistēma ir uzmetusi mums. Tātad, lai bumba ripotu, es sākšu pa vidu ar Sauli. (Nevienu no šiem nevar izskaidrot ar tumšo matēriju gadījumā, ja jūs domājat ... patiesībā tas varētu, bet tikai nedaudz…)
10. Saules staba temperatūras neatbilstība
Kāpēc Saules dienvidpols ir vēsāks nekā ziemeļpols? Saules zonde Ulysses 17 gadu laikā mums ir devusi vēl nebijušu skatu uz Sauli. Pēc tam, kad 1990. gadā tika palaists kosmosa maršruta atklāšanas maršrutā, neizteiksmīgais pētnieks devās neparastā ceļojumā caur Saules sistēmu. Izmantojot Jupiteru gravitācijas stropei, Uliss tika izmests no ekliptikas plaknes, lai tas varētu iziet pāri Saule polārajā orbītā (kosmosa kuģis un planētas parasti riņķo ap Saules ekvatoru). Šajā vietā zonde gāja gandrīz divas desmitgades, ņemot vērā vēl nebijušu in-situ novērojumi par saules vēju un atklājot to, kas notiek pie mūsu zvaigznes poliem, patieso dabu. Diemžēl Uliss mirst no vecumdienām, un misija faktiski beidzās 1. jūlijā (lai arī zināma saziņa ar kuģi saglabājas).
Tomēr, nenozīmētu Saules reģionu novērošana var radīt nepatīkamus rezultātus. Viens no šādiem noslēpumainības rezultātiem ir tāds, ka Saules dienvidu pole ir vēsāka nekā ziemeļpola par 80 000 Kelvina. Zinātniekus mulsina šī neatbilstība, jo šķiet, ka efekts nav atkarīgs no Saules magnētiskās polaritātes (kas ik pēc 11 gadiem magnētiski virzās no ziemeļiem uz magnētiskiem dienvidiem). Uliss spēja izmērīt saules temperatūru, paraugot jonus saules vējā 300 miljonu km attālumā virs ziemeļu un dienvidu pola. Izmērot skābekļa jonu attiecību (O6+/ O7+), varēja izmērīt apstākļus plazmā koronālā cauruma pamatnē.
Tas joprojām ir atklāts jautājums, un vienīgais saules fiziķu pašreizējais izskaidrojums ir iespēja, ka saules struktūra polārajos reģionos kaut kādā veidā atšķiras. Tas ir kauns, ka Uliss mazliet putekļos, ko mēs varētu darīt ar polāro orbītu, lai iegūtu vairāk rezultātu (sk. Ulysses kosmosa kuģis mirst no dabiskiem cēloņiem).
9. Marsa noslēpumi
Kāpēc Marsa puslodes ir tik radikāli atšķirīgas? Tas ir viens noslēpums, kas gadiem ilgi bija satracinājis zinātniekus. Marsa ziemeļu puslodē pārsvarā ir raksturīgas zemienes, savukārt dienvidu puslodē ir daudz kalnu grēdu, veidojot plašas augstienes. Ļoti agri, pētot Marsu, tika izmesta teorija, ka planētu ir skāris kaut kas ļoti liels (tādējādi izveidojot plašās zemienes jeb milzīgu trieciena baseinu). Tas notika galvenokārt tāpēc, ka zemienē nebija raksturīga trieciena krātera ģeogrāfija. Sākumā nav krātera “loka”. Turklāt trieciena zona nav apļveida. Tas viss norādīja uz kādu citu skaidrojumu. Bet Kaltehas pētnieki ar ērgļu acīm ir nesen pārskatījuši triecienelementa teoriju un aprēķinājuši, ka milzīgs klints ar diametru no 1600 līdz 2700 km var izveidot ziemeļu puslodes zemienes (sk Izskaidrotas divas Marsa sejas).
Bonusa noslēpums: Vai pastāv Marsa lāsts? Saskaņā ar daudzām izrādēm, vietnēm un grāmatām kosmosā ir kaut kas (gandrīz paranormāls), kas ēd (vai iejaucas) mūsu robotizētajos Marsa pētniekos. Ja paskatās statistiku, jums tiks piedots par to, ka esat mazliet satriekts: Gandrīz divas trešdaļas no visām Marsa misijām ir izgāzušās. Krievijas uz Marsu saistītās raķetes ir uzsprāgušas, ASV satelīti ir miruši lidojuma vidū, britu zemnieki ir iezīmējuši Sarkanās planētas ainavu; Neviena Marsa misija nav imūna pret “Marsa trīsstūri”. Tātad, vai tur ir “Galactic Ghoul”, kas sajaucas ar mūsu robotprogrammatūru? Lai gan tas varētu būt pievilcīgs dažiem no mums māņticīgajiem ļaudīm, vairums kosmosa kuģu zaudēja dēļ Marsa lāsts galvenokārt ir saistīts ar lielajiem zaudējumiem novatorisko misiju laikā uz Marsu. Nesenais zaudējumu līmenis ir salīdzināms ar zaudējumiem, kas radušies, izpētot citas Saules sistēmas planētas. Lai gan veiksmei var būt maza loma, šis noslēpums drīzāk ir māņticība, nevis kaut kas mērāms (sk “Marsa lāsts”: Kāpēc tik daudzas misijas nav izdevušās?).
8. Tunguska pasākums
Kas izraisīja Tunguska triecienu? Aizmirstiet, ka Lapsa Mulders paklīst pa Krievijas mežiem, šī nav X-Files epizode. 1908. gadā Saules sistēma iemeta kaut kas pie mums… bet mēs nezinām, ko. Tas ir ilgstošs noslēpums kopš brīža, kad aculiecinieki aprakstīja spilgtu zibspuldzi (ko varēja redzēt simtiem jūdžu attālumā) virs Podkamennaya Tunguska upes Krievijā. Izmeklēšanas laikā tika iznīcināta milzīga teritorija; apmēram 80 miljoni koku bija nocirsti kā sērkociņu nūjas un vairāk nekā 2000 kvadrātkilometru bija saplacināti. Bet krātera nebija. Kas bija nokritis no debesīm?
Šis noslēpums joprojām ir atklāts, lai gan pētnieki liek likmes uz kaut kādu “gaisa sprādziena” veidu, kad komēta vai meteorīts ienāca atmosfērā, eksplodējot virs zemes. Nesenajā kosmiskajā kriminālistikas pētījumā tika apskatīti iespējamā asteroīda fragmenta soļi, cerot atrast tā izcelsmi un, iespējams, pat atrast vecāku asteroīdu. Viņiem ir aizdomās turamie, taču intriģējošs ir tas, ka ap trieciena vietu ir gandrīz vai nav meteorītu pierādījumu. Pagaidām, šķiet, tam nav daudz izskaidrojumu, bet es nedomāju, ka Mulderim un Scully ir jābūt iesaistītam (sk. Tunguska Meteoroid's Cousins atrasti?).
7. Urāna slīpums
Kāpēc Urāns rotē uz sāniem? Dīvainā planēta ir Urāns. Kamēr visu pārējo Saules sistēmas planētu rotācijas ass vairāk vai mazāk ir vērsta “uz augšu” no ekliptikas plaknes, Urāns atrodas uz sāniem ar aksiālo slīpumu 98 grādos. Tas nozīmē, ka ļoti ilgi (42 gadus vienlaicīgi) tā ziemeļu vai dienvidu pole norāda tieši uz Sauli. Lielākajai daļai planētu ir “programmas” rotācija; visas planētas griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties no augšas uz Saules sistēmu (t.i., virs Zemes ziemeļpola). Tomēr Venera rīkojas tieši pretēji, tai ir retrogrāda rotācija, kas vedina uz teoriju, ka lielā evolūcijas dēļ tā tika sākta no ass agrīnā evolūcijas laikā. Vai tas notika arī ar Urānu? Vai to skāra masīvs ķermenis?
Daži zinātnieki uzskata, ka Urāns ir kļuvis par kosmiskās ietekmes upuri, bet citi uzskata, ka varētu būt elegantāks veids, kā aprakstīt gāzes giganta dīvaino konfigurāciju. Saules sistēmas evolūcijas sākumā astrofiziķi ir veikuši simulācijas, kas parāda Jupitera un Saturna orbītas konfigurāciju, iespējams, šķērsojot orbītas rezonansi 1: 2. Šajā planētu sajukuma periodā Jupitera un Saturna kombinētā gravitācijas ietekme pārvietoja orbitālo impulsu uz mazāku gāzes gigantu Urānu, izsitot to no ass. Jāveic vairāk pētījumu, lai noskaidrotu, vai ir lielāka iespējamība, ka Zemes lieluma ieži skāra Urānu, vai arī vainīgi ir Jupiters un Saturns.
6. Titāna atmosfēra
Kāpēc Titānā valda atmosfēra? Titāns, viens no Saturna pavadoņiem, ir tikai mēness Saules sistēmā ar ievērojamu atmosfēru. Tas ir otrs lielākais mēness Saules sistēmā (otrais ir tikai Jupitera mēness Ganimīds) un ir aptuveni par 80% masīvāks nekā Zemes Mēness. Lai arī tas ir mazs salīdzinājumā ar zemes standartiem, tas ir vairāk Zemei līdzīgs, nekā mēs tam piešķiram. Marsu un Venēru bieži dēvē par Zemes māsām, bet viņu atmosfēra ir attiecīgi 100 reizes plānāka un 100 reizes biezāka. Titāna atmosfēra, no otras puses, ir tikai pusotru reizi biezāka nekā Zemes, plus to galvenokārt veido slāpeklis. Slāpeklis dominē Zemes atmosfērā (ar sastāvu 80%) un Titānu atmosfērā (ar 95% sastāva). Bet no kurienes radās viss šis slāpeklis? Tāpat kā uz Zemes, tas ir noslēpums.
Titāns ir tik interesants mēness un ātri kļūst par galveno dzīves dzīves mērķi. Tam ir ne tikai bieza atmosfēra, bet tā virsma ir piepildīta ar ogļūdeņražiem, par kuriem domājams, ka tie satur “tolīnus” vai prebiotiskas ķimikālijas. Pievienojiet tam elektrisko aktivitāti Titāna atmosfērā, un mums ir neticami mēness ar milzīgu dzīvības attīstības potenciālu. Bet no kurienes radās atmosfēra… mēs vienkārši nezinām.
5. Saules korona sildīšana
Kāpēc saules atmosfēra ir karstāka par saules virsmu? Tagad šis ir jautājums, kas vairāk nekā pusgadsimtu satraucis saules fizikus. Agrīnie saules koronas spektroskopiskie novērojumi atklāja kaut ko satraucošu: Saules atmosfēra ir karstāks nekā fotosfēra. Faktiski tas ir tik karsts, ka ir salīdzināms ar temperatūru, kas atrodama Saules kodolā. Bet kā tas var notikt? Ja ieslēdzat spuldzi, gaiss, kas apņem stikla spuldzi, nebūs karstāks nekā pats stikls; tuvojoties siltuma avotam, tas kļūst siltāks, nevis vēsāks. Bet tieši to dara saule - saules fotosfēras temperatūra ir aptuveni 6000 kelvinu, turpretī plazma, kas atrodas tikai dažus tūkstošus kilometru virs fotosfēras, ir beigusies. 1 miljons Kelvina. Kā jūs varat pateikt, šķiet, ka tiek pārkāpti visa veida fizikas likumi.
Tomēr saules fiziķi pakāpeniski sāk pievērsties jautājumam, kas varētu izraisīt šo noslēpumaino korona karsēšanu. Tā kā novērojumu tehnikas uzlabojas un teorētiskie modeļi kļūst sarežģītāki, Saules atmosfēru var izpētīt padziļināti nekā jebkad agrāk. Tagad tiek uzskatīts, ka koronālās sildīšanas mehānisms var būt magnētisko efektu kombinācija saules atmosfērā. Korona sildīšanai ir divi galvenie kandidāti: nanoskvēru un viļņu sildīšana. Es vienmēr esmu bijis milzīgs viļņu sildīšanas teoriju aizstāvis (liela daļa mana pētījuma tika veltīts magnetohidrodinamisko viļņu mijiedarbības modelēšanai gar korona cilpām), taču ir pārliecinoši pierādījumi, ka nanospīdumi ietekmē arī koronālo sildīšanu, iespējams, strādājot kopā ar viļņiem apkure.
Lai gan mēs esam diezgan pārliecināti, ka viļņu sildīšana un / vai nanoflijas var būt atbildīgas, līdz mēs varam ievietot zondi dziļi saules koronā (kas pašlaik tiek plānots ar Saules zondes misiju), ņemot in-situ koronālās vides mērījumus, mēs noteikti nezinām kas silda koronu (sk Siltas koronālas cilpas var turēt karstā saules atmosfēras atslēgu).
4. Komētas putekļi
Kā putekļi, kas veidojas intensīvā temperatūrā, parādījās sasalušās kometās? Komētas ir ledus, putekļainās Saules sistēmas nomadi. Domājams, ka tie ir attīstījušies kosmosa attālākajos apgabalos, Kuipera jostā (ap Plutona orbītu) vai noslēpumainā reģionā, ko sauc par Oortas mākoni, šie ķermeņi laiku pa laikam tiek notriekti un nonāk zem saules vājā gravitācijas spēka. Kad tie krīt uz iekšējo Saules sistēmu, Saules siltums ledu iztvaiko, radot komētas asti, ko sauc par komu. Daudzas komētas iekrīt tieši saulē, bet citām ir vairāk paveicies, tās pabeidzot īsā laika posmā (ja to izcelsme ir Kuipera josta) vai ilgā laika posmā (ja to izcelsme ir Oortas mākonī).
Bet kaut kas dīvains ir atrasts putekļos, kas savākti NASA 2004. gada Stardust misijā Comet Wild-2. Šķiet, ka putekļu graudiem no šīs sasalušās ķermeņa ir izveidojusies augsta temperatūra. Tiek uzskatīts, ka komētas Wild-2 izcelsme ir Hafera joslā un tā attīstījusies, tāpēc kā šos sīkos paraugus varētu izveidot vidē, kuras temperatūra pārsniedz 1000 kelvinus?
Saules sistēma attīstījās no miglāja pirms aptuveni 4,6 miljardiem gadu un atdziestot veidoja lielu akrecijas disku. Paraugus, kas savākti no Wild-2, varēja veidot tikai uzpūšanās diska centrālajā reģionā, netālu no jaunās Saules, un kaut kas tos pārvadāja Saules sistēmas tālajās daļās, galu galā nonākot Kuipera joslā. Bet kāds mehānisms to varētu izdarīt? Mēs neesam pārāk pārliecināti (skat Komētas putekļi ir ļoti līdzīgi asteroīdiem).
3. Kuipera klints
Kāpēc Kuipera josta pēkšņi beidzas? Kuipera josta ir milzīgs Saules sistēmas reģions, kas ap Sauli veido gredzenu tieši virs Neptūna orbītas. Līdzīgi kā asteroīda josta starp Marsu un Jupiteru, Kuipera josta satur miljoniem mazu akmeņainu un metālisku ķermeni, taču tā ir 200 reizes masīvāka. Tas satur arī lielu daudzumu ūdens, metāna un amonjaka saldējumu, kas ir no turienes radušos komētas kodolu sastāvdaļas (skat. Iepriekš 4. punktu). Kuipera josta ir pazīstama arī ar savu pundurplanētu iemītnieku Plutonu un (nesen) līdzcilvēku Plutoidu “Makemake”.
Kuipera josta jau ir diezgan neizpētīts Saules sistēmas reģions (tā nepacietīgi gaidām, kad NASA New Horizons Plutona misija ieradīsies tur 2015. gadā), taču tā jau ir izmetusi kaut ko mīklu. Kuipera jostas objektu (KBO) populācija pēkšņi samazinās 50 AU attālumā no Saules. Tas ir diezgan dīvaini, jo teorētiskie modeļi paredz palielināt KBO skaitā pēc šī punkta. Atkritums ir tik dramatisks, ka šī funkcija ir nodēvēta par “Kuipera klints”.
Pašlaik Kuipera klintis nav izskaidrojams, taču ir dažas teorijas. Viena ideja ir tāda, ka patiešām ir daudz KBO, kas pārsniedz 50 AU, tikai tas, ka tie kaut kādu iemeslu dēļ nav akreditējuši veidot lielākus objektus (un tāpēc tos nevar novērot). Vēl viena pretrunīgi vērtēta ideja ir tāda, ka KBO aiz Kuipera klints ir aizslaucījis planētas ķermenis, iespējams, Zemes vai Marsa lielums. Daudzi astronomi to iebilst, atsaucoties uz novērošanas pierādījumu trūkumu par kaut ko lielu, kas riņķo ārpus Kuipera jostas. Šī planētu teorija tomēr ir bijusi ļoti noderīga tur esošajiem ieslodzītajiem, sniedzot nevīžīgus “pierādījumus” par Nibiru vai “Planētas X” esamību. Ja tur ir kāda planēta, tā noteikti ir nē “Ienākošais pasts”, un tas noteikti ir nē ieradīsimies pie mūsu namdurvīm 2012. gadā.
Tātad īsi sakot, mums nav ne jausmas, kāpēc pastāv Kuipera klints ...
2. Pionieru anomālija
Kāpēc Pioneer zondes slīd ārpus kursa? Tagad tas ir mulsinošs jautājums astrofiziķiem un, iespējams, vissarežģītākais jautājums, uz kuru jāatbild Saules sistēmas novērojumos. Pioneer 10 un 11 tika palaisti atpakaļ 1972. un 1973. gadā, lai izpētītu Saules sistēmas ārējās robežas. Pa ceļam NASA zinātnieki pamanīja, ka abas zondes piedzīvo kaut ko diezgan dīvainu; viņi piedzīvoja negaidītu Saules palātu paātrinājumu, izspiežot viņus no ceļa. Lai arī šī novirze nebija milzīga pēc astronomiskajiem standartiem (386 000 km nobraucot no kursa pēc 10 miljardiem km brauciena), tā tomēr bija tā pati novirze, un astrofiziķiem ir zaudējumi, lai izskaidrotu notiekošo.
Vienai galvenajai teorijai ir aizdomas, ka nevienmērīgs infrasarkanais starojums ap zondes virsbūvi (no plutonija radioaktīvā izotopa tā radioizotopu termoelektriskajos ģeneratoros), iespējams, izstaro fotonus, galvenokārt, vienā pusē, dodot nelielu grūdienu Saules virzienā. Citas teorijas ir nedaudz eksotiskākas. Varbūt Einšteina vispārējā relativitāte ir jāmaina ilgiem pārgājieniem dziļā kosmosā? Vai varbūt tam ir nozīme tumšajā matērijā, kas palēnina kosmosa kuģa Pioneer darbību?
Pagaidām tikai 30% noviržu var piespraust nevienmērīgai siltuma sadalījuma teorijai, un zinātniekiem ir grūti atrast acīmredzamu atbildi (sk. Pionieru anomālija: novirze no Einšteina gravitācijas?).
1. Oorta mākonis
Kā mēs zinām, ka Oort mākonis pat pastāv? Ciktāl tas attiecas uz Saules sistēmas noslēpumiem, Pioneer anomālija ir smaga rīcība, kas jāievēro, bet Oortas mākonis (manā skatījumā) ir lielākais noslēpums no visiem. Kāpēc? Mēs to nekad neesam redzējuši, tas ir hipotētisks telpas reģions.
Vismaz ar Kuipera jostu mēs varam novērot lielos KBO un zinām, kur tas atrodas, bet Oortas mākonis ir pārāk tālu (ja tas tiešām ir tur). Pirmkārt, tiek prognozēts, ka Oort mākonis būs vairāk nekā 50 000 AU no Saules (tas ir gandrīz gaismas gada attālumā), padarot to apmēram 25% no ceļa uz mūsu tuvāko zvaigžņu kaimiņu Proxima Centauri. Tāpēc Oortas mākonis ir ļoti tālu. Oorta mākoņa ārējie līmeņi ir diezgan lielā mērā Saules sistēmas mala, un šajā attālumā miljardiem Oorta mākoņa objektu ir ļoti brīvi un gravitācijas stāvoklī saistīti ar Sauli. Tāpēc tos var dramatiski ietekmēt citu tuvējo zvaigžņu pāreja. Tiek uzskatīts, ka Oort Cloud traucējumi var izraisīt to, ka ledus ķermeņi periodiski nokrīt uz iekšu, veidojot ilgstošas komētas (piemēram, Halley’s comet).
Faktiski tas ir vienīgais iemesls, kāpēc astronomi uzskata, ka Oort mākonis pastāv, tas ir ilgstošu ledus komētu avots, kam ir ļoti ekscentriskas orbītas, kas izstaro reģionus ārpus ekliptikas plaknes. Tas arī liek domāt, ka mākonis ieskauj Saules sistēmu un nav ierobežots ar jostu ap ekliptiku.
Tātad, šķiet, ka Oort mākonis ir ārā, bet mēs to tieši novērot nevaram. Manās grāmatās tas ir lielākais noslēpums mūsu Saules sistēmas tālākajā reģionā…
