10 Discoveries som viste lys på mysterier i vårt solsystem

Noen ganger blir vi så opptatt av å prøve å finne fremmede på eksoplanetene at vi glemmer hvor mange mysterier vårt eget solsystem inneholder. Heldigvis fortsetter forskerne våre å søke etter ledetråder for å løse gåtene i vårt lille hjørne av universet.

10 Den forvirrende temperaturen til Solens Corona

Fotokreditt: Luc Viatour

Som vi har diskutert før, har forskere lurt på i flere tiår, hvorfor temperaturen i solens corona eller ytre atmosfære er så mye varmere enn dens fotosfære eller synlig overflate. Forsvarer all logikk, har overflaten av Solen en temperatur rundt 6.000 Kelvin (ca. 6000 grader Celsius eller 10.000 ° F), mens korona ofte blir 300 ganger varmere. "Det er litt av et puslespill," sa Jeff Brosius, romforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Maryland. "Ting blir vanligvis kjøligere lenger unna en varm kilde. Når du steker en marshmallow, beveger du den nærmere brannen for å lage mat, ikke lenger unna. "

Men forskere har nylig funnet sterke bevis på at nanoflarer, og de energiske partiklene produsert av dem, er minst en del av kilden til ekstravarmen. Selv om nanoflarer er de små søskenbarnene av sollys (som kan varme solplasma til flere millioner i flere sekunder), produserer de fremdeles små, raske utbrudd av varme og energi nesten hele tiden. Vi kan ikke se dem direkte enda, men det problemet kan løses når NASAs NuSTAR plass teleskop tar høye-energi røntgen portretter av dem. Men forskere kan ikke ta disse bildene til Solen er roligere; ellers kan all den energiske aktiviteten skjule nanoflares handling.

Inntil da gir Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) oss den beste måten å oppdage nanoflares indirekte ved å se på koronale loop-fotspor. En koronal sløyfe er en varm plasmaskive som strekker seg ut fra solens overflate inn i coronaen som lyser sterkt i ultrafiolett og røntgenstråler. Et fotpunkt oppstår der magnetiske sløyfer møter solens overflate. IRIS kan ikke se de faktiske koronale oppvarmingshendelsene, men det ser fortellende raske, små lysninger ved koronale loop-fotspor.

Mens andre teorier har blitt disproven, peker økende bevis på nanoflares som løsningen på koronal oppvarmings mysteriet. Hvis det er riktig, bør NuSTAR se minst en nanoflare hvert par minutter. Hvis det ikke er det, er det på tide å gå tilbake til tegnebrettet.

9 Opprinnelsen til mørkt materiale på Protoplanet Vesta

Stener kan fortelle oss mye om en protoplanets evolusjon fordi de kun kan dannes under spesielle forhold. NASAs romfartøy Dawn ga oss nylig informasjon om det forvirrende mørke saken som er spredt over hele Vesta-overflaten. Den absorberer lys som sot. Men våre forskere var nysgjerrige på å vite hva det var laget av og hvor det kom fra. Det kan gi dem litt innsikt i hvorfor Vesta begynte å bli en planet for over fire milliarder år siden, men aldri gjort det evolusjonære spranget utenfor protoplanet.

I mer enn et år har forskere visst at det mørke materialet var høyt i karbon. Men nylig oppdaget de at serpentin, et bergdannende silikatmineral, var et element i det mørke stoffet. Serpentine er oppkalt etter likhet med snakeskin.

Det ene mineralet løser noe av mysteriet om Vestas formasjon. Den mørke saken kan ikke ha kommet i kontakt med høye nivåer av varme fordi temperaturer over 400 grader Celsius ville ødelegge serpentin. Vi vet allerede at Vesta var ganske varmt på en gang, så det mørke saken kunne ikke ha kommet fra Vesta selv.

Det gir en relativt langsom innvirkning fra en karbonrik asteroid som den eneste logiske forklaringen. Hvis virkningen hadde vært høy hastighet, ville serpentin blitt ødelagt av den resulterende høye temperaturen. Sprøytningen av mørkt materiale på Vesta er også i samsvar med lavhastighetspåvirkning fra en asteroid.

8The Mystery Of Venus atmosfære

"Dette arbeidet startet alt med et mysterium fra 1978," sa Glyn Collinson fra NASAs Goddard Space Flight Center i Maryland. "Da Pioneer Venus Orbiter flyttet inn i bane rundt Venus, la det merke til noe veldig, veldig rart - et hull i planetens ionosfære. Det var en region hvor tettheten bare droppet ut, og ingen har sett en annen av disse tingene i 30 år. "

Ionosfæren er et lag av atmosfære på Venus som er elektrisk ladet. Da det europeiske romfartsselskapets Venus Express begynte å bane Venus de siste årene, var det i en mye høyere bane enn forgjengeren sin. Men selv på høyere høyde så Venus Express de samme hullene. Det betydde at disse hullene hadde boret lenger ned i atmosfæren enn en gang trodde. I tillegg observert Pioneer Venus Orbiter hullene ved solens maksimum når solaktiviteten er i topp. Men Venus Express så hullene under solminimum som betyr at disse hullene er mer utbredt enn vi skjønte.

For å tolke hva som skjer med Venus, er det nødvendig å forstå at siden av sin ionosfære som vender mot solen, blir hamret konstant av solvind, en strøm av ladede partikler som strømmer fra solen. Ionosfæren virker som en tynn grense som strekker seg fra fronten av Venus rundt i planeten til den kommer ut i ryggen som en komet. Tenk på ionosfæren som luften strømmer rundt en golfboll som er på flukt.

Når solvarmen treffer ionosfæren, piller plasmaet opp, noe som igjen skaper en tynn magnetosfære rundt planeten. En magnetosfære er et område rundt en planet hvor dens magnetfelt kan avvise solvind.

Venus Express kan måle dette svake magnetfeltet rundt Venus. Men det foreslo at det ikke var to hull bak Venus.I stedet tror forskere nå at det er to brede, lange sylindere som strekker seg fra overflaten av Venus til det ytre rommet. Det er mulig at ladede partikler klemmes ut av disse sylinderene som tannkrem fra et rør.

Men det reiser et annet overbevisende mysterium. Hva lar disse magnetfeltene kutte gjennom ionosfæren, gå ned til planetenes overflate, og muligens til og med komme inn i planeten? Vi har kanskje kastet lys på et Venus-mysterium, men vi endte med en annen.

7The Theta Aurora

Auroras, lysshow i himmelen, mer kjent som nordlige eller sørlige lys, dannes vanligvis når solvinden kolliderer med jordens magnetfelt, også kjent som magnetosfæren. Det er med andre ord en synlig måte at vi ser solens effekt på jorden.

Theta auroras kan danne seg på høyere breddegrader, nærmere polene enn typiske aurorer. Theta Aurora kan kun sees ovenfra, hvor det ser ut som det greske bokstavet Theta (θ).

Dannelsen av en aurora avhenger av tilpasningen mellom det interplanetære magnetfeltet som strømmer med solvind og jordens magnetfelt. Når de to feltene krysser, vil jordens magnetfelt peke nordover. Men hvis det interplanetære feltet peker mot sør, vil magnetfeltlinjene peke i motsatt retning. Dette forårsaker en prosess som kalles magnetisk tilbakekobling (som ikke er godt forstått), som justerer magnetfeltlinjene på en ny måte.

Den nye tilpasningen gjør at solvindpartiklene kommer inn i jordens magnetosfære, en stor magnetisk boble rundt vår planet. Når disse solpartiklene flyter langs planetens magnetfeltlinjer og kolliderer med atomer i jordens øvre atmosfære, blir auraen født. I dette tilfellet er formasjonen mest sannsynlig å finne sted 65-70 grader nord eller sør for jordens ekvator.

Men theta auroras kan skje ved høyere breddegrader hvis det interplanetære magnetfeltet peker nordover i stedet for sør. Forskere oppdaget nylig at magnetisk tilbakekobling kan fange plasma (som er ionisert gass) inne i magnetosfæren når dette skjedde. Det fanget plasma blir varmt, og denne gangen kan en theta aurora bli født.

6The Titan Sand Dune Puzzle

Titan, som omkranser Saturn, er den eneste månen med en tett atmosfære. Søene og havene er laget av metan og etan. Denne uvanlige månen har også store, vindkastede sanddyner som er hundrevis av kilometer lang, over en kilometer bred og hundre meter høy.

Først var eksistensen av sanddyner ikke fornuftig fordi vi trodde Titan bare opplevde lyse bris over overflaten. Men senere foreslo forskningen at vindene må være sterkere enn tidligere antatt. NASAs romskip Cassini sendte også bilder av partiklene som skapte disse sanddynene.

"Det var overraskende at Titan hadde partikler av sandkorns størrelse. Vi forstår fortsatt ikke deres kilde, og at det hadde vind sterk nok til å bevege dem," sa Devon Burr fra University of Tennessee. "Før vi så bildene, trodde vi at vindene var sannsynligvis for lyse for å oppnå denne bevegelsen."

Men forskerne var mest forvirret av formene til sanddynene. Ifølge data fra Cassini blåste vindene vanligvis øst til vest. Men sanddynene rundt kratere og fjell så ut som om de hadde blitt skapt av vind som blåste i den andre retningen.

I en NASA høytrykkstunnel tunnel brukte Burr og hennes team seks år på å gjenskape forholdene for vind og sand på Titan. Til slutt fant de at vinden måtte blåse minst 50 prosent raskere enn opprinnelig trodde å skape sanddynene. Titans tette atmosfære gjorde at raskere hastigheter var nødvendige.

Deres oppdagelse forklarte også formen på sanddynene. Ifølge modellen er vindene på Titan vanligvis lyse, blåser øst til vest, og kan derfor ikke lage sanddyner. Men to ganger hvert Saturn år, som tilsvarer 30 jordår, blåser vinden raskere i den andre retningen når solen krysser Titans ekvator. Burr mener at de raske vindskiftene er når sanddynene er opprettet, og som står for deres form. Cassini kan ha savnet disse høye vindhastighetene fordi de ikke skjer ofte.

5Mercury er uventede vulkaner

Et annet NASA-romfartøy, MESSENGER, har gitt ny innsikt i Mercurys tidlige planetariske historie. Opprinnelig trodde forskere at kvikksølv aldri hadde aktive vulkaner fordi det manglet de flyktige stoffene i sitt interiør som skaper eksplosjonene. Men bilder fra MESSENGER hadde forskere scrambling å omarbeide deres teorier.

MESSENGERs bilder viste tilstedeværelsen av pyroklastiske askeinnsatser, som er laget av fragmenter av bergblåst fra vulkanens ventilasjonsåpninger. Så Merkur hadde åpenbart flyktige forbindelser. Men dataene viste også at vulkaner brøt ut for mye av kvikksølvhistorien.

Det førte til et annet spørsmål. Gjorde de flyktige stoffene i planetens interiør alle eksplodere tidlig i Merkurius historie, eller har eksplosjonene skjedd over en vesentlig lengre periode?

Et forskningsteam fra Brown University mener at utbruddene skjedde over en lengre tidsramme. De kom til den konklusjonen ved å se på vulkanens vents. Hvis vulkanene hadde eksplodert rundt samme tid, ville alle ventilasjonene bli ødelagt med omtrent samme mengde. Men forskerne observert forskjellige mengder nedbrytning, som er i samsvar med vulkanske utbrudd over en mye lengre periode.

Ved å bruke nedbrytningsgraden for å bestemme alder av kvikksølvkratere, tror forskerne at den vulkanske aktiviteten trolig skjedde for 1-3,5 milliarder år siden. Det høres kanskje gammelt ut, men det er faktisk geologisk ung.Hvis vulkanene hadde eksplodert rundt Mercury-tidenes formasjon, ville kratrene være omtrent 4,5 milliarder år gammel.

Denne informasjonen hjelper oss også til å finne ut hvordan Merkur ble dannet. Ifølge to populære teorier pleide Mercury å være større, men enten mistet de ytre lagene når de ble stekt av solen eller når de ble revet av med stor innflytelse kort tid etter at planeten ble dannet. Gitt den nye informasjonen om flyktige forbindelser, virker ingen av disse teoriene sannsynlig nå.

4Mars Klima Historie

Black Beauty, en gammel Mars meteoritt funnet i 2011 i Sahara-ørkenen, kan fortelle en fascinerende fortelling om Mars klimahistorie. Den skinnende, mørke meteoritten har innebygd zirkoner, slitesterke mineraler som oppstår når lava kjøler og kan overleve nesten alle kjemiske angrep. Det betyr at de kan hjelpe oss med å bestemme alder av bergarter og gi ledetråder til en planets klima. "Når du finner en zirkon, er det som å finne en klokke, sier Florida State Professor Munir Humayun. "En zirkon begynner å holde oversikt over tiden fra det øyeblikket den er født."

Humayun og hans team var overrasket over å finne ut at noen zirkoner i Black Beauty ble opprettet for 4,4 milliarder år siden, da Mars var en ny planet med et miljø som kanskje har hatt evnen til å støtte livet.

Ved å studere variasjoner i oksygenatomer i disse zirkonene, var Humayun i stand til å trekke ut noen av Mars klimahistorie som en arkeolog ville trekke ut biter av menneskelig historie fra gjenstander og menneskelige skjeletter. Det skyldes at zirkonene fungerer som et arkiv av Mars klimaforandringer ved å holde oversikt over hva som skjedde med vanndamp under planetenes historie.

Humayun oppdaget at vann var mye mer rikelig på Mars ca 4,5 milliarder år siden, men da skjedde en dramatisk forandring. Den tørre ørkenen som karakteriserer Mars i dag har eksistert lenge, minst 1,7 milliarder år. Men hvis Mars var en gang en varm planet med rikelig vann, spretter det igjen spørsmålet: Er det mulig at Mars opprettholde livet på en gang?

For dagens klimastudier, analyserer andre forskere støvduker på Mars. Som vi har snakket om, er støvdyner som støvete tornadoer. Men det er der sammenligningen med jordveien slutter. "Martians luft er så tynt, støv har større effekt på energioverføringer i [Mars] atmosfæren og på overflaten enn i jordens tykke atmosfære," sa Udaysankar Nair fra University of Alabama.

På dagtid kan støv i luften blokkere sollys fra oppvarming av overflaten av Mars. Om kvelden utsender den samme støvstrålen langbølgestråling som varmer overflaten. Så en større kunnskap om atmosfæriske støv- og støvdiviler - skal hjelpe oss med å utvikle en bedre forståelse av Marss nåværende klima.

3zebra Stripes In Van Allen Strålingsbelt

Fotokreditt: Kristian Birkeland

Jorden er omgitt av to Van Allen stråling belter, en indre og en ytre, hver formet som en doughnut og inneholder høy energi elektroner og protoner. Men i begynnelsen av 2014 kunngjorde forskere at NASAs tvilling Van Allen Probes hadde oppdaget et merkelig, men vedvarende sebra stripemønster i høy-energi-elektronene i det indre strålingsbåndet.

Jordens magnetfelt holder disse strålingsbeltene på plass. Men jorden virket som en usannsynlig synder i zebra stripe mysteriet. De fleste forskere antok at økt solvind ville føre til denne typen struktur. Men den teorien ble kassert når stripene fortsatte å være synlige, selv om solvinden var lav.

Forskere fant til slutt svaret de tidligere hadde vurdert som usannsynlig. Det viser seg at jordens rotasjon forårsaker sebra stripene. På grunn av vippingen i planetens magnetfeltaksel gir jordens rotasjon et svakt, oscillerende elektrisk felt som påvirker hele det indre strålingsbåndet. Hvis du tenker på grupper av elektroner i strålebåndet som taffy, fungerer oscillasjonene som en candy machine for å strekke og brette taffy, som produserer det stripete mønsteret i det indre strålingsbåndet.

2Plasma regnskur på sola

Solen har regnstormer med store vindninger som overraskende ligner på noen måter til stormene vi opplever her på Jorden. Men på Solen består regnet av plasma, ionisert gass som faller fra korona til overflate ved 200.000 kilometer per time. Korona omgir solen som en ytre atmosfære. Men når det regner fra corona, hyler det virkelig. Hver dråpe er like stor som Irland, og det er tusenvis av dråper i en koronal regndusj.

Forskere har kjent om dette plasmanivået i ca 40 år. Men inntil de fikk detaljerte data fra moderne satellitter og observatorier, kunne de ikke forklare hvorfor det skjedde.

Det er her parallellene til jordbasert vær blir slående. Under de rette forholdene vil solens skyer av tett, varmt plasma kjøle seg, kondensere til de faller til overflaten som koronale regndråper.

Det er også en prosess med rask fordampning som danner skyer. Men på Solen forårsaker de kraftige eksplosjonene av solstråler fordamperen. Teleskopbilder viser at solstråler, strålingsbryster på overflaten av Solen, går foran solstråler. Forskere mener at en uvanlig rask temperaturfall fører til at koronalgassen forvandles til solregndråper.

1Organics On Mars

I tillegg til å måle toppene av metan, oppdaget NASAs rover Curiosity organiske molekyler i prøver fra innsiden av bergarter. Pulveret fra en stein som heter Cumberland er den første bestemte oppdagelsen av organiske stoffer på overflaten av Mars. Forskere vet ikke om disse organiske stoffene utviklet seg på Mars eller ble transportert der av karbonrike meteoritter.

NASA-forskere fant ikke organiske stoffer i materiale som var eksponert på overflaten av planeten.Men det er forståelig fordi kosmisk stråling og evigvarende perklorater, som produserer molekylskiftende klor, har en tendens til å ødelegge overflateorganics over tid.

Organiske molekyler består av karbon knyttet til andre elementer som hydrogen. De er essensielle for livet som vi kjenner det, men de inneholder ikke nødvendigvis livet. Vi vet ikke om Mars noen gang var vert for levende mikrober, men dette forteller oss at det gamle Mars hadde forhold som var gjestfrie for visse livsformer.

Forskere trengte å finne tre komponenter for livet på Mars: vann, en energikilde og organiske stoffer. Ved å finne organiske stoffer, har de nå en komplett ingrediensliste for livet på Mars, enten det er fortid eller nåtid.

Cumberland-steinprøven ga dem også viktig informasjon om vanntap på planeten. Ved å undersøke forholdet mellom deuterium og hydrogen i fjellet og sammenligne det med vanndamp i luften, tror forskerne at mye av planets vanntap skjedde etter at klippen ble dannet. Men deres analyse foreslo også at Mars mistet en god del av sitt opprinnelige vann før Cumberland dannet.