Oleme kõik ühel või teisel hetkel mõelnud, mis meie päikesesüsteemi varjab. Lõppude lõpuks, kaheksa planeeti (pluss Pluuto ja kõik need teised kääbusplaneedid) orbiidil väga väikeses heliosfääri ruumis (ruumi maht, kus domineerib Päikese mõju), mis toimub ülejäänud ruumis, mida me nimetame oma koduks? Kui lükkame kosmosesse rohkem roboteid, täiustame oma vaatlusvõimalusi ja hakkame enda jaoks ruumi kogema, õpime üha rohkem tundma, kust me pärit oleme ja kuidas planeedid on arenenud. Kuid isegi oma teadmiste täiendamise korral oleks naiivne arvata, et meil on kõik vastused, nii palju tuleb veel paljastada. Mis oleks minu isiklikust vaatepunktist meie päikesesüsteemi suurim müsteerium? Noh, ma ütlen teile minu Kümne esikoha lemmikud veel mitmest hämmastavast meeleavaldusest, mille meie päikesesüsteem meile heitis. Nii et palli veerema hakkamiseks alustan ma keset Päikest. (Ühtki järgnevat ei saa tumeda ainega seletada, juhuks kui imestasite… tegelikult võib, aga ainult pisut…)
10. Päikesepooluse temperatuuri erinevus
Miks on Päikese lõunapoolus jahedam kui põhjapoolus? Päikesesond Ulysses on meile 17 aasta jooksul andnud enneolematu vaate Päikesele. Pärast kosmosesüstiku avastuse algust 1990. aastal, tegi intrepid maadeavastaja ebatavalise reisi Päikesesüsteemi kaudu. Kasutades Jupiteri gravitatsioonilise tropi jaoks, lasti Ulysses ekliptika tasandilt välja, et see üle Päike polaarorbiidil (kosmoseaparaat ja planeedid tiirlevad tavaliselt Päikese ekvaatori ümber). See on koht, kus sond rändas ligi kaks aastakümmet, võttes enneolematu in situ päikesetuule vaatlused ja meie tähe poolustel toimuva tõelise olemuse paljastamine. Paraku sureb Ulysses vanadusse ja missioon lõppes tegelikult 1. juulil (kuigi teatav suhtlus käsitööga on alles).
Päikese kaardistamata piirkondade vaatlemine võib aga tekitada hämmastavaid tulemusi. Üks selline mõistatuslik tulemus on see, et Päikese lõunapoolus on 80 000 Kelvini võrra jahedam kui põhjapoolus. Teadlased on see lahknevus segaduses, kuna mõju näib olevat sõltumatu Päikese magnetilisest polaarsusest (mis libiseb magnetiliselt põhja poolt magnetiliseks lõunaks iga 11 aasta tagant). Ulysses suutis päikese temperatuuri mõõta päikesepoolse tuule ioonide proovide võtmisega 300 miljoni km kaugusel põhja- ja lõunapoolustest. Hapnikuioonide (O6+/ O7+), sai mõõta vereplasma tingimusi pärgarteri augu põhjas.
See on endiselt lahtine küsimus ja ainus selgitus, mille päikesefüüsikud praegu leida võivad, on võimalus, et polaarpiirkondade Päikesestruktuur erineb mingil moel. On kahju, et Ulysses raputas tolmu. Me võiksime seda teha polaarorbiidiga, et rohkem tulemusi saada (vt Ulysses Kosmoseaparaat sureb looduslike põhjuste tõttu).
9. Marsi müsteeriumid
Miks on Marsi poolkerad nii radikaalselt erinevad? See on üks mõistatus, mis oli teadlasi aastaid pettunud. Marsi põhjapoolkera on valdavalt tunnuslikud madalmaad, lõunapoolkera on aga mäestikega täidetud, moodustades ulatuslikud mägismaad. Marsi uurimise alguses varakult visati välja teooria, et planeeti oli tabanud midagi väga suurt (luues seega tohutu madaliku või tohutu mõjuala). Selle põhjuseks oli peamiselt asjaolu, et madalikul ei olnud löögikraatri geograafiat. Alustuseks puudub kraater “velg”. Lisaks pole löögitsoon ümmargune. Kõik see osutas mõnele muule seletusele. Kuid Caltechi kotkasilmsed uurijad vaatasid hiljuti läbi löökkatsekeha teooria ja arvutasid, et tohutu kivim läbimõõduga 1600–2 700 km saab luua põhjapoolkera madalikud (vt Marsi kaks nägu on seletatud).
Boonuse mõistatus: Kas Marsi needus on olemas? Paljude saadete, veebisaitide ja raamatute kohaselt on meie robotite Marsi maadeavastajate söömisel (või nende manipuleerimisel) midagi (peaaegu paranormaalset). Kui vaadata statistikat, siis antakse teile andeks, et olete pisut šokeeritud: Peaaegu kaks kolmandikku kõigist Marsi missioonidest on läbi kukkunud. Venemaa Marsi-äärsed raketid on puhunud, USA satelliidid on lennu keskel hukkunud, Briti maandurid on Punase Planeedi maastikku koputanud; ükski Marsi missioon pole „Marsi kolmnurga” suhtes immuunne. Niisiis, kas seal on "Galaktiline Ghoul", kes segab meie "roboteid"? Ehkki see võib mõnele meist ebauskliku rahva jaoks ahvatlev olla, kaotas suurem osa kosmoseaparaate selle tõttu Marsi needus on peamiselt tingitud suurtest kaotustest pioneerimissioonide ajal Marsile. Hiljutine kadumismäär on võrreldav kahjudega, mis on tekkinud Päikesesüsteemi teiste planeetide uurimisel. Ehkki õnnel võib olla väike osa, on see müsteerium pigem ebausk kui midagi mõõdetavat (vt “Marsi needus”: miks on nii paljud missioonid läbi kukkunud?).
8. Tunguska sündmus
Mis põhjustas Tunguska löögi? Unustage Fox Mulder läbi Venemaa metsade komistamas, see pole X-Files'i episood. Aastal 1908 viskas päikesesüsteem midagi meie juures ... aga me ei tea mida. Sellest ajast peale on pealtnägijad kirjeldanud Venemaal Podkamennaja Tunguska jõe kohal eredat välku (mida võis näha sadade miilide kaugusel). Uurimisel oli tohutu ala hävitatud; umbes 80 miljonit puud oli raiutud nagu tikutops ja üle 2000 ruutkilomeetri oli tasandatud. Kuid kraatrit polnud. Mis oli taevast alla kukkunud?
See mõistatus on endiselt lahtine juhtum, kuigi teadlased loobuvad ennustustest mingisuguse "õhupurske" kohta, kui atmosfääri sisenes komeet või meteoriit, plahvatades maapinnast. Värske kosmilise kohtuekspertiisi uuring jälgis võimaliku asteroidi fragmendi samme lootuses leida selle päritolu ja võib-olla isegi leida asteroidi lähteaine. Neil on oma kahtlusalused, kuid intrigeeriv on see, et löögipaiga ümber on meteoriidi kohta peaaegu mingeid tõendeid. Siiani ei näi sellele olevat palju selgitust, kuid ma ei usu, et Mulder ja Scully oleks vaja kaasata (vt Tunguska Meteoroidi nõod leitud?).
7. Uraani kallutus
Miks Uraan pöörleb küljel? Kummaline planeet on Uraan. Kui kõigi teiste päikesesüsteemi planeetide pöörlemistelg on enam-vähem suunatud ekliptika tasapinnast ülespoole, siis Uraan lamab küljel, telgsuunalise kaldega 98 kraadi. See tähendab, et väga pikka aega (42 aastat korraga) osutab kas selle põhja- või lõunapoolus otse Päikese poole. Enamikul planeetidest on programde pöörlemine; kõik planeedid pöörlevad Päikesesüsteemi ülalt (st Maa põhjapooluse kohal) vastupäeva päripäeva. Kuid Veenus toimib täpselt vastupidiselt, sellel on tagurpidi pöörlemine, mis viib teooriani, et suure löögi tõttu löödi ta evolutsiooni alguses varakult teljest maha. Nii juhtus ka Uraaniga? Kas seda tabas massiivne keha?
Mõned teadlased usuvad, et Uraan langes kosmilise löögi alla, kuid teised usuvad, et gaasihiiglase kummalise konfiguratsiooni kirjeldamiseks võib olla elegantsem viis. Päikesesüsteemi evolutsiooni alguses on astrofüüsikud läbi viinud simulatsioone, mis näitavad, et Jupiteri ja Saturni orbitaalkonfiguratsioon võib olla ületanud orbiidi resonantsi 1: 2. Sel planeedilise ärrituse perioodil kandis Jupiteri ja Saturni gravitatsiooniline mõju orbitaaljõu väiksemale gaasihiiglasele Uraanile, koputades seda teljest eemale. Tuleb teha rohkem uuringuid, et teada saada, kas on tõenäolisem, et Maasuurune kivim mõjutas Uraani või on selles süüdi Jupiter ja Saturn.
6. Titani atmosfäär
Miks on Titanil õhkkond? Titan, üks Saturni kuudest, on ainult Kuu Päikesesüsteemis olulise atmosfääriga. See on Päikesesüsteemi suuruselt teine kuu (ainult Jupiteri kuule Ganymede) ja umbes 80% massiivsem kui Maa Kuu. Ehkki maapealsete standarditega võrreldes on see väike, on see rohkem Maa-sarnane, kui me talle seda tunnustame. Marsi ja Veenust nimetatakse sageli Maa õdedeks-vendadeks, kuid nende atmosfäär on vastavalt 100 korda õhem ja 100 korda paksem. Titani atmosfäär on seevastu Maa omast vaid poolteist korda paksem, lisaks koosneb see peamiselt lämmastikust. Lämmastik domineerib Maa atmosfääris (koostises 80%) ja Titaanide atmosfääris (koostises 95%). Aga kust tuli kogu see lämmastik? Nagu maa peal, on see müsteerium.
Titan on selline huvitav kuu ja on kiiresti muutumas elu otsimise peamiseks sihtmärgiks. Selle atmosfäär ei ole mitte ainult paks, vaid selle pind on täis süsivesinikke, mis arvatakse olevat toliine või prebiootilisi kemikaale. Lisage sellele elektriline aktiivsus Titani atmosfääris ja meil on uskumatu kuu, millel on tohutu elupotentsiaal. Kuid sellest, kust pärit selle atmosfäär ... me lihtsalt ei tea.
5. Päikesepõimikute küte
Miks on päikese atmosfäär kuumem kui päikese pind? Nüüd on see küsimus, mis on päikesefüüsikuid rebanud juba üle poole sajandi. Päikesekorona varajased spektroskoopilised vaatlused paljastasid midagi segadust tekitavat: Päikese atmosfäär on selline kuumem kui fotosfäär. Tegelikult on see nii kuum, et on võrreldav päikese tuumas leiduvate temperatuuridega. Aga kuidas see juhtuda saab? Kui lülitate sisse elektripirni, pole klaasipirni ümbritsev õhk kuumem kui klaas ise; kui jõuate soojusallikale lähemale, muutub see soojemaks, mitte jahedamaks. Kuid just see, mida Päike teeb, on päikesefotosfääri temperatuur umbes 6000 Kelvinit, samal ajal kui plasma, mis on vaid mõni tuhat kilomeetrit fotosfääri kohal, on läbi Miljon Kelvinit. Nagu võite öelda, näib, et rikutakse igasuguseid füüsikaseadusi.
Päikesefüüsikud on aga järk-järgult tegelenud sellega, mis võib põhjustada selle salapärase koronaalkuumutuse. Kui vaatlusmeetodid paranevad ja teoreetilised mudelid muutuvad keerukamaks, saab päikese atmosfääri uurida põhjalikumalt kui kunagi varem. Nüüd arvatakse, et koronaalne kuumutusmehhanism võib olla päikese atmosfääri magnetiliste efektide kombinatsioon. Koroonakütte jaoks on kaks peamist kandidaati: nanokihid ja lainekuumutus. Ma olen alati olnud lainekuumutamise teooriate tohutu pooldaja (suur osa minu uurimistööst oli pühendatud magnetohüdrodünaamiliste lainete interaktsioonide simuleerimisele piki koronaarsilmuseid), kuid on kindlaid tõendeid, et nanokihid mõjutavad ka koronaalkuumutamist, töötades võib-olla koos lainega küte.
Ehkki oleme üsna kindlad, et vastutustundlikud võivad olla lainekuumutamine ja / või nanokihid, kuni saame sisestada sondi sügavale päikesepõimikusse (mida praegu kavandatakse Solar Probe missioonil), võetakse in situ koronaalse keskkonna mõõtmistest, ei tea me kindlalt mida soojendab korooni (vt Soe koronaalne silmus võib hoida kuuma päikese atmosfääri võtit).
4. Komeedi tolm
Kuidas ilmnes intensiivsetel temperatuuridel moodustunud tolm külmunud komeetides? Komeedid on Päikesesüsteemi jäised, tolmused nomaadid. Arvatakse, et need on arenenud kosmose äärepoolseimates ulatustes, Kuiperi vööndis (Pluuto orbiidi ümbruses) või salapärases piirkonnas, mida nimetatakse Oorti pilveks, need kehad aeg-ajalt koputatakse ja jäävad Päikese nõrga gravitatsioonilise tõmbe alla. Kui nad langevad Päikesesüsteemi sisemise poole, põhjustab Päikese kuumus jää aurustumist, luues kooma saba, mida nimetatakse koomaks. Paljud komeedid langevad otse Päikesesse, kuid teistel on rohkem õnne, kui nad läbivad Päikese orbiidil lühikese perioodi (kui need pärinevad Kuiperi vööst) või pika perioodi (kui nad on pärit Oorti pilvest).
NASA 2004. aasta Stardusti missiooni Comet Wild-2 juurest kogutud tolmust on aga leitud midagi veidrat. Selle külmunud keha tolmuterad näisid olevat kõrge temperatuuriga. Arvatakse, et komeet Wild-2 on pärit Kuiperi vööndist ja arenenud sellest välja. Kuidas saaks neid pisikesi proove moodustada keskkonnas, mille temperatuur on üle 1000 kelvini?
Päikesesüsteem arenes udust umbes 4,6 miljardit aastat tagasi ja moodustas jahtumisel suure akretsioonketta. Wild-2-st kogutud proovid oleks võinud moodustada ainult akretsiooni ketta keskosas, noore Päikese lähedal, ja miski transportis neid Päikesesüsteemi kaugetesse piirkondadesse, jõudes lõpuks Kuiperi vööni. Kuid mis mehhanism saaks seda teha? Me pole liiga kindlad (vt Komeetolm on väga sarnane asteroididega).
3. Kuiperi kalju
Miks Kuiperi vöö äkki lõpeb? Kuiperi vöö on Päikesesüsteemi tohutu piirkond, mis moodustab Päikese ümber rõnga Neptuuni orbiidist kaugemale. See sarnaneb palju Marsi ja Jupiteri vahelise asteroidivööga. Kuiperi vöö sisaldab miljoneid väikseid kiviseid ja metallkehasid, kuid see on 200 korda massiivsem. See sisaldab ka suures koguses vett, metaani ja ammoniaaki, mis on sealt pärit komeetiliste tuumade koostisosad (vt eespool nr 4). Kuiperi vöö on tuntud ka kääbusplaneedis viibija Pluto ja (hiljuti) kaaslase Plutoidi “Makemake” poolest.
Kuiperi vöö on praegusel kujul juba üsna uurimata päikesesüsteemi piirkond (ootame kannatamatult NASA New Horizons Pluto missiooni saabumist sinna 2015. aastal), kuid see on juba mõistatuse üles visanud. Kuiperi vöö esemete (KBO) populatsioon langeb äkitselt 50 AU kaugusel Päikesest. See on üsna veider, kuna teoreetilised mudelid ennustavad suurendama KBO-de arv pärast seda punkti. Väljalangemine on nii dramaatiline, et seda funktsiooni on nimetatud "Kuiperi kaljuks".
Kuiperi kalju kohta pole meil praegu selgitust, kuid on olemas mõned teooriad. Üks idee on see, et üle 50 AU on tõesti palju KBO-sid, lihtsalt see, et nad pole mingil põhjusel akrediteerinud suuremate objektide moodustamist (ja seetõttu pole neid võimalik jälgida). Veel üks vaieldavam idee on see, et Kuiperi kaljust kaugemal asuvad KBO-d on planeedikeha, mille suurus võib olla Maa või Mars. Paljud astronoomid vaidlevad sellele vastu, viidates vaatlusaluste tõendite puudumisele millegi kohta, mis orbiidil asub väljaspool Kuiperi vööndit. See planeediteooria on aga olnud sealsetele hukatuslikele asjaajajatele väga kasulik, pakkudes Nibiru või Planet X olemasolu kohta häbematuid tõendeid. Kui seal on mingi planeet, siis see kindlasti on mitte "Sissetulevad kirjad" ja see kindlasti on mitte saabub meie koduuksele 2012. aastal.
Lühidalt, meil pole aimugi, miks Kuiperi kalju eksisteerib ...
2. Pioneerianomaalia
Miks triivivad Pioneer sondid rajalt eemale? Nüüd on see astrofüüsikute jaoks segane küsimus ja ilmselt kõige keerulisem küsimus, millele Päikesesüsteemi vaatlustes vastata. Pioneer 10 ja 11 lasti turule 1972. ja 1973. aastal, et uurida Päikesesüsteemi väliseid jõgesid. NASA teadlased märkasid oma teel, et mõlemad sondid kogesid midagi üsna kummalist; nad kogesid ootamatut Päikesepiiri kiirendust, lükates nad rajalt eemale. Kuigi see kõrvalekalle polnud astronoomiliste standardite järgi kuigi suur (386 000 km kursilt pärast 10 miljardi km läbimist), oli see siiski sama hälve ja astrofüüsikud on kaotuste selgitamisel, mis toimub.
Üks peamisi teooriaid kahtlustab, et sondide korpuse ümber paiknev ebaühtlane infrapunakiirgus (selle radioisotoobi termoelektrigeneraatorites sisalduvast plutooniumi radioaktiivsest isotoobist) võib kiirgada eelistatavalt ühele küljele footoneid, andes väikese tõuke Päikese poole. Muud teooriad on pisut eksootilisemad. Võib-olla tuleb Einsteini üldist relatiivsustegevust muuta pikkadeks süvakosmosekskursioonideks? Või ehk mängib oma rolli tume aine, mis aeglustab kosmoselaeva Pioneer mõju?
Siiani on ebaühtlase soojusjaotuse teooriale kinnitatud vaid 30% kõrvalekaldest ja teadlastel on ilmse vastuse leidmisel kahju (vt Pioneerianomaalia: kõrvalekalle Einsteini raskusest?).
1. Oorti pilv
Kuidas me teame, et Oorti pilv on isegi olemas? Päikesesüsteemi müsteeriumide osas on Pioneer-anomaalia raske järgida, kuid Oorti pilv (minu arvates) on kõigi suurim müsteerium. Miks? Me pole seda kunagi näinud see on hüpoteetiline ruumi piirkond.
Vähemalt Kuiperi vööga saame jälgida suuri KBO-sid ja teame, kus see asub, kuid Oorti pilv on liiga kaugel (kui see tõesti seal väljas on). Esiteks ennustatakse, et Oorti pilv on Päikesest (see on peaaegu heleda aasta kaugusel) üle 50 000 AU, mis teeb sellest umbes 25% teest lähima tähtnaabri Proxima Centauri poole. Oorti pilv on seetõttu väga kaugel. Oorti pilve välimine jõud ulatub üsna palju Päikesesüsteemi servani ja selle vahemaa tagant on miljardid Oorti pilveobjektid Päikesega gravitatsiooniliselt väga lõdvalt seotud. Seetõttu võib neid dramaatiliselt mõjutada teiste läheduses asuvate tähtede läbimine. Arvatakse, et Oorti pilve häirimine võib põhjustada jäiseid kehasid perioodiliselt sissepoole, luues pikaajalisi komeete (näiteks Halley komeet).
Tegelikult on see ainus põhjus, miks astronoomid usuvad, et Oorti pilv on olemas, see on pikaajaliste jäiste komeetide allikas, mille orkaanid asuvad väga ekstsentriliste orbiitidega, mis väljuvad ekliptika tasandist. See viitab ka sellele, et pilv ümbritseb Päikesesüsteemi ega piirdu ainult ekliptika ümbritseva vööga.
Näib, et Oorti pilv on seal väljas, kuid me ei saa seda otseselt jälgida. Minu raamatutes on see meie päikesesüsteemi äärepoolseima piirkonna suurim mõistatus ...
