Huolimatta siitä, että ihmiskunta on oppinut tehokkaimpien teleskooppien ja lukuisien avaruusoperaatioiden ansiosta paljon mielenkiintoista aurinkokunnastamme, on vielä monia kysymyksiä ja salaisuuksia, jotka hämmentävät aikamme merkittävimpiä tutkijoita. Ja mitä enemmän tutkimme tilaa, sitä enemmän arvoituksia se meille tuo. Tarjoamme sinulle tutustua aurinkokuntamme kymmeneen mielenkiintoisimpaan salaisuuteen, joita planeettamme parhaatkin mielet eivät ole vielä kyenneet ratkaisemaan.
Maata ympäröivä näkymätön kilpi
Vuonna 1958 James Van Allen Iowan yliopistosta löysi pari säteilyrenkaita, jotka ympäröivät planeettamme 40 000 kilometrin korkeudessa ja koostuvat suurenergisistä elektroneista ja protoneista. Maan magneettikenttä pitää nämä renkaat planeettamme ympärillä. Sormusten tarkkailu on osoittanut, että ne joko supistuvat tai laajenevat auringon soihdun lähettämän energian vaikutuksesta.
Vuonna 2013 Daniel Baker Colorado-yliopistosta löysi kolmannen rakenteen Van Allenin sisäisen ja ulkoisen säteilyrenkaan välillä. Baker kutsui tätä rakennetta "varastorenkaaksi", joka toimii laajenevana ja supistuvana näkymättömänä suojana, joka estää "tappavien elektronien" vaikutukset. Nämä 16 000 kilometrin korkeudessa sijaitsevat elektronit voivat olla kohtalokkaita paitsi avaruudessa oleville ihmisille myös erilaisille avaruus satelliittien laitteille.
Hieman yli 11 000 kilometrin korkeudessa planeetan pinnan yläpuolella muodostuu sisärenkaan raja, jonka ulkomuoto estää elektroneja ja estää niitä tunkeutumasta syvemmälle ilmakehäämme.
”Nämä elektronit näyttävät törmäävän lasiseinään. Jotain luo planeettamme ympärille eräänlaisen voimakentän, jonka voimme nähdä erilaisissa tieteiselokuvissa. Se on uskomattoman salaperäinen ilmiö”, Baker sanoo.
Mainosvideo:
Tutkijat ovat kehittäneet useita teorioita, jotka tavalla tai toisella voisivat osittain selittää tämän näkymättömän kilven olemuksen. Mikään näistä teorioista ei kuitenkaan ole lopullinen ja vahvistettu.
Kiihtyvyyspoikkeamat
Lähettääkseen avaruusaluksia aurinkokuntamme kaukaisiin alueisiin, tutkijat käyttävät erityisiä painovoiman liikkeitä kiihdyttääkseen planeettamme tai kuun gravitaatioenergiaa. Tutkijat, kuten käy ilmi, eivät kuitenkaan aina pysty laskemaan tarkasti avaruusalusten kiihtyvyysnopeutta tällaisten liikkeiden aikana. Joskus tapahtuu, että laskettu nopeus ei vastaa aiemmin ilmoitettua nopeutta. Tällaisia epäjohdonmukaisuuksia kutsutaan "epänormaaliksi kiihtyvyydeksi".
Nyt tutkijoilla on kyky laskea vain tarkka nopeusero kiihdytettäessä maapallon painovoimaenergian takia. Jopa tässä tapauksessa tapahtuu kuitenkin odottamattomia tapahtumia, kuten esimerkiksi NASA-koettimelle "Cassini" vuonna 1999, jonka lentonopeutta hidastettiin tuntemattomien olosuhteiden vuoksi 2 millimetriä sekunnissa. Toinen tapaus tapahtui vuonna 1998, jolloin saman NASA: n NEAR-avaruusalus sai selittämättömän 13 millimetrin sekunnin kiihtyvyyden aikaisemmin ilmoitettuja laskelmia suuremmaksi.
"Näillä selittämättömillä lasketun ja todellisen nopeuden eroilla ei ole merkittävää roolia avaruusalusten lentoreitin muuttamisessa", sanoo Valencian ammattikorkeakoulun fyysikko Louis Acedo Rodriguez.
"Vaikka nämä poikkeavat erot ovat harvinaisempia, ottaen huomioon kaikki riskit, on erittäin tärkeää tietää, mikä aiheuttaa ne."
Tutkijat ehdottivat kerralla erilaisia teorioita siitä, mikä voi aiheuttaa näitä poikkeavuuksia. Sekä aurinkosäteily että planeettamme painovoiman vangitsema pimeä aine asetettiin syyllisiksi, mutta kukaan ei tiedä tämän ilmiön tarkkaa syytä. Edelleen.
Jupiterin upea punainen täplä
Suurella punaisella täplällä Jupiterissa, joka on viides planeetta auringolta, on kaksi ratkaisematonta mysteeriä. Ensimmäinen mysteeri liittyy siihen, miksi tämä jättimäinen hurrikaani ei koskaan pääty? Se on niin valtava, että sen sisälle mahtuisi ainakin kaksi maapallomme kokoista planeettaa.
”Nykyisten teorioiden mukaan suuren punaisen täplän Jupiterissa olisi pitänyt kadota muutaman vuosikymmenen kuluttua. Tämä hurrikaani on kuitenkin jatkunut jo vuosisatojen ajan”, sanoo Pedram Hasanzade Harvardin yliopistosta.
On olemassa useita teorioita, jotka yrittävät selittää sen niin pitkän keston. Yhden näistä teorioista, pitkäikäinen jättiläinen hurrikaani absorboi pienempiä lähellä olevia tornadoja absorboimalla niiden energian. Hasanzade itse ehdotti toista teoriaa vuonna 2013. Hänen mukaansa tämän jättimäisen hurrikaanin sisällä kylmien kaasujen pyörrevirtausten liikkeet alhaalta ylöspäin ja kuumien kaasujen ylhäältä alas mahdollistavat osan energian talteen ottamisesta. Ja mikään ehdotetuista teorioista ei ratkaise lopullisesti tämän arvoituksen kysymystä.
Suuren punaisen täplän toinen mysteeri liittyy sen värin lähteeseen. Erään teorian mukaan punainen väri johtuu kemiallisista elementeistä, jotka piilottavat kaasujätin näkyvät pilvet. Jotkut tutkijat väittävät kuitenkin, että kemiallisten alkuaineiden ylöspäin suuntautuva liike olisi seurausta pyörteen kyllästyneemmästä punaisesta sävystä kaikilla korkeuksilla.
Yksi viimeisimmistä hypoteeseista on, että Jupiterin suuri punainen täplä on eräänlainen "auringonpolttama" pilvien ylemmästä kerroksesta, kun taas alemmat kerrokset ovat valkoisia tai melko harmaita. Tätä teoriaa tukevat tutkijat uskovat, että pyörteen punainen väri muodostuu altistamalla auringon ultraviolettivalolle, joka murtaa Jupiterin ylemmän ilmakehän kaasun ammoniakkikoostumuksen.
Titan sää
Kuten maapallolla, Titanilla on omat vuodenaikansa. Titan on aurinkokuntamme ainoa satelliitti, jolla on tiheä ilmapiiri. Jokainen Titanin kausi on yhtä suuri kuin noin seitsemän vuotta maapallolla (Titan, muistaa, on Saturnuksen satelliitti, jolla kestää 29 maapallon vuotta kiertää aurinkoa).
Titanin viimeinen kausimuutos tapahtui vuonna 2009. Pohjoisella pallonpuoliskolla talvi väistyi keväälle, kun taas satelliitin eteläosassa kesä laski syksyyn. Kuitenkin toukokuussa 2012 eteläisen pallonpuoliskon syksykaudella Cassini-avaruusalus otti valokuvia satelliitin etelänavaan muodostuvasta jättimäisestä napakierroksesta. Näiden valokuvien nähtyään tutkijat hämmästyivät siitä, että pyörre muodostui 300 kilometriä Titanin pinnan yläpuolelle. Hämmennyksen syy oli pyörteen muodostumisalueen korkeus ja lämpötila - ne olivat liian korkeita.
Analysoimalla Titanin ilmakehän heijastaman auringonvalon värien spektritiedot tutkijat pystyivät havaitsemaan syaanivetyhiukkasten merkit. Ja sen läsnäolo puolestaan voi tarkoittaa, että koko ajatuksemme Titanista on pohjimmiltaan väärä. Vety- syanidin läsnäolon pitäisi osoittaa, että satelliitin ylemmän ilmakehän tulisi olla 100 astetta kylmempää kuin aiemmin ajateltiin. Kauden muuttuessa ilmapiiri Titanin eteläisellä pallonpuoliskolla alkoi jäähtyä odotettua nopeammin.
Kun ilmakierto kauden vaihdon aikana ajaa valtavan määrän kaasua etelään, syaanivetypitoisuus kasvaa ja jäähdyttää ympäröivää ilmaa. Auringonvalolle altistumisen vähentäminen talvikaudella jäähdyttää myös eteläistä pallonpuoliskoa. Tutkijat testaavat tätä olettamusta sekä monia muita Titanin salaisuuksia kesäpäivänseisauksen päivänä, joka tapahtuu Saturnuksessa vuonna 2017.
Ultraenerginen kosmisen säteilyn lähde
Kosminen säteily on suurenerginen säteily, jota tiede ei ole täysin tutkinut. Yksi astrofysiikan päämysteereistä on se, mistä ultravoimainen kosminen säteily tulee ja kuinka se voi sisältää niin uskomattoman määrän energiaa. Nämä ovat voimakkaimmin varautuneita hiukkasia universumissamme. Tutkijat voivat tarkkailla niiden liikettä vain osuessaan planeettamme ylempiin kerroksiin, räjähtämällä vielä pienempiin hiukkasiin ja aiheuttaen terävän radioaaltopulssin, joka kestää enintään muutaman nanosekunnin.
Maapallolla on kuitenkin mahdotonta jäljittää, mistä nämä hiukkaset tulevat. Suurimman ilmaisimen alue näiden hiukkasten havaitsemiseksi maapallolla on vain noin 3000 neliökilometriä, mikä on suunnilleen yhtä suuri kuin kääpiövaltion Luxemburgin alue. Tutkijat aikovat ratkaista tämän ongelman rakentamalla "neliökilometriruudukon" (SKA) - yliherkän radiointerferometrin, jonka ansiosta Kuu (kyllä, luonnollinen satelliittimme) muuttuu todelliseksi jättiläiseksi kosmisen säteilyn ilmaisimeksi.
Neliökilometriruudukko käyttää kuun pinnan koko näkyvän osan havaitsemaan radiosignaalit näistä erittäin korkean energian hiukkasista. SKA: n ansiosta tutkijat aikovat tallentaa jopa 165 tapahtumaa, jotka liittyvät erittäin korkean energian hiukkasiin, mikä on tietysti monta kertaa enemmän kuin he pystyvät tekemään nyt.
"Tämäntyyppisen energian kosminen säteily on niin harvinaista, että tarvitset mukanasi uskomattoman suuren ilmaisimen, joka voi kerätä tarvittavan määrän tietoa, jonka kanssa voit todella työskennellä", kertoo tohtori Justin Bray Southamptonin yliopistosta.
"Mutta kuun koko kääpiö muuten koskaan rakennettu hiukkasilmaisin. Jos onnistumme, on parempi mahdollisuus selvittää, mistä nämä hiukkaset tulevat."
Venuksen radion hiljaisuus
Venuksella on kuuma, tiheä, samea ilmapiiri, joka piilottaa pintansa näköyhteydeltä. Tähän asti ainoa tapa kartoittaa tämän planeetan pinta on tutkalla. Kun Magellan-avaruusalus vieraili Venuksella 20 vuotta sitten, tutkijat kiinnostuivat planeetan kahdesta mysteeristä, jotka ovat pysyneet toistaiseksi ratkaisemattomina.
Ensimmäinen mysteeri on, että mitä korkeammalla maapallon pinnan maasto on, sitä paremmin ("kirkkaampi") pintaan suunnatut radioaallot heijastuvat. Jotakin samanlaista tapahtuu täällä maan päällä, mutta ottaen huomioon näkyvä valo. Mitä korkeammalle nousemme, sitä alhaisempi lämpötila nousee. Mitä korkeammalla vuoristossa, sitä suuremmat ja paksummat lumilakit. Samanlainen vaikutus tapahtuu Venuksella, jonka pintaa emme voi havaita näkyvässä valossa. Tutkijat uskovat, että tämä vaikutus johtuu kemiallisesta sään vaikutuksesta, joka riippuu lämpötilasta tai raskasmetallisaostuksen tyypistä, jotka toimivat metallikorkkeina, jotka heijastavat radiosignaaleja.
Venuksen toinen mysteeri on tutkan aukkojen läsnäolossa planeetan pinnan korkeudessa. Tutkijat näkevät heikkoja heijastuksia 2400 metrin korkeudessa ja sitten voimakasta hyppyä signaalin heijastuksissa, kun ne nousevat 4500 metriin. Alkaen 4700 metristä, signaalin heijastuksen aukot kasvavat kuitenkin jyrkästi. Joskus näitä aukkoja on satoja. Signaalit näyttävät menevän tyhjyyteen.
Satulan F-renkaan valonpalat
Verrattaessa Cassini-avaruusaluksen äskettäin saamia tietoja Voyagerin 30 vuotta sitten saamiin tietoihin tutkijat ovat havainneet, että Saturnuksen F-renkaassa kirkkaiden kasaantumien ilmentymät ovat vähentyneet (vaikka möhkäleiden kokonaismäärä pysyy ennallaan). Tutkijat ovat havainneet, että F-rengas voi muuttua. Samalla, tee se hyvin nopeasti. Todellinen useita päiviä.
"Tämä havainto avaa aurinkokunnallemme uuden mysteerin, joka on ehdottomasti ratkaisun arvoinen", kertoo Robert French Kalifornian SETI-instituutista.
Jotkut Saturnuksen renkaista on valmistettu jääpaloista, jotka ovat kooltaan samanlaisia kuin suuret lohkareet. Planeetan F-rengas koostuu kuitenkin jäähiukkasista, jotka eivät ole suurempia kuin pölyjyvät. Tästä syystä tutkijat kutsuvat F-rengasta usein "pölyrenkaaksi". Kun katsot tätä rengasta, näet himmeän hehkun.
Toisinaan renkaan lähellä olevat jäähiukkaset yhdistyvät muodostaen suuria jääpalloja - Saturnuksen pieniä kuita. Kun nämä pienet satelliitit törmäävät suurimpaan osaan F-rengasta, ne työntävät ulos sen muodostavat hiukkaset. Seurauksena on kirkkaita soihdut. Näiden soihdutusten määrä liittyy suoraan näiden pienten satelliittien lukumäärään. Ainakin yksi teorioista sanoo.
Toisen teorian mukaan Saturnuksen F-rengas muodostui suhteellisen äskettäin. Ja se syntyi planeetan suurempien jääsatelliittien tuhoutumisen seurauksena. Tässä tapauksessa muutokset F-renkaassa johtuvat sen kehityksestä. Tutkijat eivät ole vielä päättäneet, mikä teorioista näyttää enemmän totuudelta. Tarvitaan lisää havaintoja planeetan F-renkaasta.
Kuvitteelliset Euroopan geysirit
Vuoden 2013 lopussa tiedemiehet ilmoittivat, että Hubble-avaruusteleskooppi oli löytänyt geysirejä, jotka purkautuivat 200 kilometrin päässä Jupiterin jäisen kuun, Europa-etelänavan pinnasta. Maan ulkopuolisen elämän etsiminen on tieteelle odottamattomasti helpompaa. Loppujen lopuksi kiertokoetin voisi lentää näiden geysirien läpi ja kerätä näytteitä Europan valtameren koostumuksesta etsimään elämän merkkejä joutumatta laskeutumaan jäiselle pinnalle.
Euroopan lisätutkimukset eivät kuitenkaan osoittaneet mitään todisteita vesihöyrystä. Aikaisemmin kerättyjen tietojen uudelleenanalyysi kyseenalaisti yleensä, oliko lainkaan geysirejä. Jotkut tutkijat huomauttavat myös, että Hubble ei löytänyt geysirejä tutkien Eurooppaa lokakuussa 1999 ja marraskuussa 2012.
Geysirien "löytö" Euroopasta osoittautui todelliseksi mysteeriksi. NASAn ilmailu- ja avaruustoimisto aikoo lähettää robottikoettimen Jupiterin satelliittiin, jonka tehtävänä on ymmärtää havainnon todellisuus tai epärealistisuus.
Metaani Marsilla
Punainen planeetalla olonsa jälkeen Curiosity-kuljettaja ei ole huomannut metaanin merkkejä Marsissa, mutta kahdeksan kuukautta sen laskeutumisen jälkeen tutkijat olivat yllättyneitä siitä, mitä kuljettaja nauhoitti herkillä antureillaan. Maapallolla yli 90 prosenttia ilmakehän metaanista syntyy elävistä olennoista. Tästä syystä tutkijat päättivät kaikin keinoin selvittää, mistä metaani olisi voinut tulla Marsista ja mikä voisi aiheuttaa sen odottamattoman vapautumisen Punaisen planeetan ilmakehään.
Samojen tutkijoiden mukaan tähän on useita mahdollisia syitä. Yksi niistä voi olla esimerkiksi metaania tuottavien bakteerien tai metanogeenien läsnäolo planeetalla. Toinen todennäköinen syy ovat vetypitoiset meteoriitit, jotka tunkeutuvat toisinaan Marsin ilmakehään ja ovat itse asiassa eräänlaisia orgaanisia pommeja, jotka vapauttavat metaania kuumennettaessa äärimmäisiin lämpötiloihin auringon ultraviolettisäteilyllä. Tässä asiassa on monia teorioita, ja yksi on kauniimpi kuin toinen.
Marsin toinen mysteeri on, että metaani paitsi ilmestyy myös häviää. Kun Marsin avaruuskoetin ei havainnut metaanin merkkejä sen löytämisen jälkeen, tutkijat hämmästyivät. Tieteen mukaan metaani ei voi kadota planeetalta muutamassa vuodessa. Tämän kemikaalin hajoaminen ilmakehästä vie noin 300 vuotta. Siksi tiedemiehille nousi kysymys: löydettiinkö metaania todella Marsilta?
Osa metaanipäästöistä on kuitenkin vahvistettu. Mitä hän jatkoi seuraavaksi: ehkä Marsin tuulet ajavat jatkuvasti metaanimolekyylejä pois Curiosityn herkistä antureista? Tämä ei kuitenkaan selitä millään tavalla tiettyjä havaintoja avaruuskoettimesta kiertoradalla.
Elämä Ceresissä
NASA: n Dawn-avaruusetsintäajoneuvolla on kiire tavata aurinkokunnassamme sijaitseva kääpiöplaneetta Ceres. Avaruuskoettimen on määrä saapua maaliskuussa 2015. Lähes kaikki, mitä tiedämme Ceresistä, on edelleen mysteeri tutkijoille. Toisin kuin protoplaneetta Vesta, jolla Dawn vieraili matkalla Ceresiin, Ceresiin ei ole liitetty tarinoita meteoriiteista tai komeeteista, jotka voisivat muokata sen rakennetta.
Ja vaikka Vesta onkin edelleen erittäin kuiva asteroidi, Ceresin uskotaan koostuvan kivistä ja jäästä, ja se voi sisältää nestemäisen vesimeren jääkannen alla. Tutkijoiden mukaan vesi muodostaa yhdessä tai toisessa muodossa 40 prosenttia sen koostumuksesta. Ceres on tieteen mukaan toinen planeetta (maan jälkeen) tai mikä tahansa muu kosminen kappale, joka sisältää niin valtavat vesivarannot aurinkokunnassamme. Totta, tutkijat eivät ole vielä pystyneet selvittämään tarkkaa vesimäärää. Ehkä Dawn-avaruusalus auttaa ratkaisemaan tämän kysymyksen sekä vastaamaan kysymykseen, miksi Ceres on niin erilainen kuin Vesta.
Molemmat kääpiö planeetat voivat sisältää elintärkeää tietoa maapallon elämästä. Ja Ceres on tässä suhteessa salaperäisin. Voisiko tämä protoplaneetta tukea elämää? Sikäli kuin tiedemiehet tietävät, elämässä on kolme komponenttia: energialähde, nestemäinen vesi ja kemialliset rakennusosat, kuten hiili. Sen lisäksi, että vettä voi olla läsnä suuressa määrin Ceresillä, myös nestemäisessä muodossa, Ceres itse on riittävän lähellä aurinkoa saadakseen riittävän määrän aurinkolämpöä. Tiede ei vielä tiedä, onko kääpiö planeetalla oma sisäinen lämmönlähde. Elämän välttämättömistä rakennuspalikoista ei myöskään tiedetä mitään. Toivotaan, että Dawn-avaruusoperaatio voi vastata kaikkiin näihin kysymyksiin.
NIKOLAY KHIZHNYAK