10 Solar System Mysteries That Still Puzzle Våre beste forskere

Til tross for all informasjon vi har oppdaget fra våre teleskoper og verdensrommet, er det fortsatt mange oppgaver å løse i vårt eget solsystem. Noen ganger virker det jo mer vi lærer, jo flere mysterier vi oppdager.

10Den Usynlige Skjoldet Omkring Jorden

I 1958 oppdaget James Van Allen fra University of Iowa et par strålingsbelter, en indre og en ytre dunneformet ring opp til 40.000 kilometer over jord som inneholder høy-energi-elektroner og protoner. Jordens magnetfelt holder disse strålingsbeltene på plass, men de krymper og svulmer etter behov for å reagere på Solens utkast av energi i vår retning.

I 2013 oppdaget Daniel Baker ved University of Colorado en tredje struktur mellom de indre og ytre Van Allen strålingsbeltene. Baker karakteriserte denne strukturen som en "lagringsring" som kommer og går som å heve eller senke et usynlig skjold etter behov for å blokkere effekten av "killer electrons." Disse elektronene, som kan være farlige for både astronauter og satellittutstyr, dart rundt jorden på over 16 000 kilometer per sekund når vi har alvorlige solstormer.

På en høyde på litt over 11 000 kilometer (7000 mi) danner en skarp kant en type indre kant på det ytre strålingsbåndet, og blokkerer disse elektronene fra å trenge inn i dypere omgivelser.

"Det er nesten som at disse elektronene løper inn i en glassvegg i rommet," sa Baker. "Likeledes som skjoldene som er opprettet av kraftfelt på Star Trek som var vant til å stryke fremmede våpen, ser vi et usynlig skjold som blokkerer disse elektronene. Det er et ekstremt forvirrende fenomen. "

Forskere har utviklet flere teorier for å forklare dette skjoldet. Men så langt, ingen av dem jobber helt.

9The Flyby Anomaly

Siden vi begynte å utforske rom, har romfartøyet utført flybymanøvrer for å bruke gravitasjonsenergien fra en planet eller måne for å gi dem en fartforhøyelse når de reiser inn i rommet. Disse flygebysene brukes regelmessig til å kaste satellitter dypere inn i solsystemet. Men forskere kan ikke synes å estimere disse hastighetene riktig på en konsistent basis. Det er ofte en liten, uforklarlig variasjon i fart som er kalt "flyby anomali".

Vi har bare overvåking utstyr for å oppdage den eksakte forskjellen i hastigheter på flybys av jorden. Anomalien har variert fra en hastighetsnedgang på 2 millimeter (0,08 in) per sekund med NASAs Cassini i 1999 til en hastighetsforhøyelse på 13 millimeter (0,5 in) per sekund med NASAs NEAR asteroide romfartøy i 1998.

"Disse avvikene påvirker ikke romfartens baner," sier Luis Acedo Rodriguez, fysiker ved Polytechnic University of Valencia. "Likevel, selv om de er tilsynelatende små mengder, er det svært viktig å klargjøre hva de er forårsaket av, spesielt i den nåværende epoken med presis romforskning."

Forskere har foreslått flere årsaker, fra solstråling til mørk materie fanget av planetenes tyngdekraft. Men det er fortsatt et mysterium.

8Jupiter's Great Red Spot

Jupiter's Great Red Spot har produsert minst to pågående mysterier. Den første er hvordan denne Energizer Bunny av en syklon fortsetter å gå og gå og gå. Det er en massiv storm som er bred nok til å inneholde minst to jordarter. "Basert på nåværende teorier, burde Great Red Spot ha forsvunnet etter flere tiår," sa Pedram Hassanzadeh fra Harvard University. "I stedet har det vært der i hundrevis av år."

Det er flere teorier for å forklare dens levetid. Den ene er at Red Spot-vortexen absorberer små hvirvler over tid for å få energi. Hassanzadeh foreslo en annen i slutten av 2013 - den vertikale flytningen i virvelen beveger både kalde gasser opp fra bunnen og hete gasser ned fra toppen for å fornye noe av energien i sentrum av hvirvelen. Men ingen teori fullstendig løser dette puslespillet.

Det andre mysteriet om det store røde stedet er kilden til den slående fargen. En teori sier at den røde fargingen skyldes kjemikalier som dannes under Jupiters synlige skyer og godt oppe. Men noen forskere hevder at en bevegelse av kjemikalier underfra ville skape et enda røde sted og forårsake rødhet i andre høyder også.

Den siste hypotesen er at det store røde stedet er som en solbrenthet på det øverste laget av skyene med hvite eller gråskyer under. Forskerne som legger fram denne teorien mener at den røde fargen kommer fra ultralydspillet fra Solen, som bryter sammen kjemikalier som ammoniakk og acetylengasser i Jupiters øvre atmosfære. De testet den effekten på forskjellige molekyler. I en test ble fargen lysegrønn. Så mye av resultatet avhenger av om deres antagelse om skyens kjemiske sminke er riktig.

7Verske prediksjoner på Titan

Som jord har Titan årstider. Det er fordi Titan har en tett atmosfære, den eneste månen i vårt solsystem som kan gjøre kravet. Hver sesong er omtrent syv Earth år lang, ettersom Saturn tar 29 jordår for å bane Solen.

Årstidene gikk sist inn i 2009. På den nordlige halvkule snudde vinteren til våren, mens den på den sørlige halvkule, snudde sommeren til å falle. Men i mai 2012, i løpet av høstsesongen på den sørlige halvkule, mottok vi bilder fra NASAs Cassini-romfartøy som viste en stor polar vortex (eller hvirvlende sky) som danner seg over Titans sørpole. Forskerne ble forundret fordi virvelen var rundt 300 kilometer over overflaten av månen, et område som burde være for høyt og for varmt for at et slikt fenomen skulle oppstå.

Ved å analysere spektralfarger av sollys som reflekteres av Titans atmosfære, var de i stand til å se signaturen av frosne partikler av hydrogencyanid (HCN), en giftig forbindelse. Det betydde at dagens modeller av Titan må være feil. Den øvre atmosfæren må være kaldere enn forventet ved ca. 100 grader Celsius (eller 200 ° F) for å danne disse partiklene. Så som årstidene endret, var atmosfæren på den sørlige halvkule avkjøling raskere enn vi hadde forventet.

Når sirkulasjonen i atmosfæren trekker store mengder gass mot sør i løpet av årstidsskiftet, konsentrerer HCN der og kjøler luften rundt seg. Også det avtagende sollyset i vintersesongen vil ytterligere avkjøle den sørlige halvkule.

Dette antyder forskerne at de vil avdekke enda flere mysterier når sommersolhverheten ruller rundt for Saturn i 2017.

6 Opprinnelsen til kosmiske stråler med høy energi

Kosmiske stråler er høy energi stråling som vi ikke fullt ut forstår. En av de største mysteriene i astrofysikk er hvor Ultra-High-Energy (UHE) kosmiske stråler kommer fra, og hvordan de utnytter så enorm energi.

De er de mest energiske partiklene som er kjent i vårt univers. Forskere kan spore det korte utseendet på højenergipartikler fra disse kosmiske strålene når de rammer jordens øvre atmosfære, kaskader sekundære partikler i en rask eksplosjon av radiobølger som ikke varer lenger enn noen få nanosekunder. Men på jorden får vi ikke nok av disse sjeldne partikler med høy energi til å finne ut hvor de kommer fra.

På jorda er vår største detektor bare rundt 3000 kvadratkilometer (1000 mi), som er omtrent like stor som Luxembourg eller Rhode Island. Ved å bruke den svært følsomme Square Kilometer Array (SKA), som forventes å bli det største radioteleskopet i verden, har forskerne tenkt å gjøre Månen til en stor kosmisk stråledetektor. SKA vil bruke hele synlig overflate av månen til å oppdage radiobølgesignaler fra disse partiklene. Forskere skal kunne spore omtrent 165 UHE kosmiske stråler hvert år i stedet for de 15 som de ser årlig akkurat nå.

"Kosmiske stråler ved disse energiene er så sjeldne at du trenger en enorm detektor for å samle et betydelig antall av dem," sa Dr. Justin Bray fra University of Southampton. "Men månen dverger noen partikkel detektor som har blitt bygget så langt. Hvis vi kan gjøre dette arbeidet, bør det gi oss vår beste sjanse til å finne ut hvor de kommer fra. "

5Radio Dark Spots On Venus

Venus har en varm, overskyet, tett atmosfære som skjermer overflaten fra utsikten over kretsløp i synlig lys. Til nå har den eneste måten å kartlegge overflaten vært å lede radar gjennom skyene og reflektere den fra planetenes overflate for å måle høyder. Vi har også observert radioutslipp fra planets varme overflate.

Da NASAs Magellan-romskip besøkte Venus for 20 år siden, oppdaget vi to mysterier som ennå ikke er løst. Først, jo høyere forhøyning på Venus, jo bedre (eller "lysere") reflekterer radiobølgene av overflaten. Noe lignende skjer på jorden, men med synlig lys. Det betyr at vi ser kaldere temperaturer på høyere høyder. Tenk på hvordan den varme overflaten på jorden kan overganges til is og snø på en fjellstopp. Det er vårt lysende mønster i synlig lys.

For den samme effekten som skjer på Venus når vi ikke kan se overflaten i synlig lys, tror forskerne det kan være en kjemisk værprosess som avhenger av temperaturen eller en type tungmetallfelling som virker som en tungmetallfrost.

Det andre mysteriet er at vi får radio mørke flekker på høyeste høyder på planets overflate. For eksempel så forskerne lavere radarrefleksjoner på 2,400 meter høyder, deretter en rask lysstyrke (eller økning i radiorefleksjoner) da stigningene økte til 4.500 meter (14.750 fot). Men med høyden på 4 700 meter, fikk de mange flere svarte flekker, noen ganger nummerering i hundrevis. Disse stedene går radio svart.

4Bright Clumps In Saturns F Ring

Når man sammenlignet de siste dataene fra NASAs romfartøy Cassini mot dataene fra NASAs Voyager 30 år tidligere, fant forskerne en sterk nedgang i lyse klumper i Saturns F-ring (selv om det totale antall klumper ble det samme). F-ringen ser ut til å skifte seg, noen ganger om noen dager. "Det gir et uimotståelig mysterium for oss å undersøke," sa Robert French fra SETI Institute i California.

Noen av Saturns ringer består av isstykker som kan være like store som steinblokker. Men F-ringen er dannet av ispartikler som er så små som støvfelt (forskere kaller det en "støvete ring"). Det ville ligne en lett tåke hvis du skulle se på den.

Noen ganger kommer ispartikler i nærheten av ringklumpen sammen i fjellstørrlige snøballer som kalles måler. Når disse månenene kolliderer med F-ringen, som kan skje på hver bane, virker de som støtfangerbiler som pulveriserer isflakene som allerede består av ringen. Det skaper lyse klumper.

Men disse månens liv og død kan bestemmes av hvordan omløpet til Prometheus, en av Saturns måner, retter seg mot F-ringen. Noen ganger sporer den justeringen opprettelsen av måneletter, og noen ganger ødelegger den allerede opprettet. Antall moonlets kan direkte påvirke antall klare klumper. I det minste er det en teori.

En annen teori er at F-ringen er nyere enn vi trodde og ble opprettet da en større ismåne ble revet fra hverandre. I så fall endrer F-ringen bare etter hvert som den utvikler seg. Våre forskere vet ikke hvilken teori som er riktig, før vi får flere data fra å observere F-ringetiden over tid.

3Europa er savnet geysirer

Dette er en annen alien forsvinner handling. Forskere erklærte i slutten av 2013 at NASAs Hubble-romteleskop hadde oppdaget 200 kilometer lange (120 mi) geysere som skutt inn i luften fra Europas sydpol, Jupiters isete måne. Plutselig syntes søket etter fremmede liv potensielt lettere. En orbital sonde kan ha vært i stand til å fly gjennom geysirene og prøve Europas undergrunnsøya for tegn på liv uten å lande på sin isete overflate.

Men oppfølgingsobservasjoner finner ikke vanndamp, og en reanalyse av eldre data har utløst spørsmål om hvorvidt geysirene var der i utgangspunktet. Noen forskere hevder at Hubble ikke oppdaget geysere i oktober 1999 og november 2012, så vi har alltid kjent at geysere er forbigående på Europa.

For nå har oppdagelsen av geysere blitt et mysterium. Når NASA forventer å sende en robotic sonde til Europa, er det viktig å finne ut om geysirene er ekte, slik at de kan designe deres instrumenter tilsvarende.

2Mars Metan Burps

NASAs nysgjerrighetsrover har ikke konsekvent snuset metan på Mars, men den sporadiske burp etter åtte måneder er å få forskere glade igjen. På jorden produseres over 90 prosent av metan i atmosfæren av levende ting. Derfor er forskere ivrige etter å finne ut hvor Marss metan kommer fra og hva som forårsaker en og annen utgivelse i atmosfæren.

Det er flere muligheter. Den ene er tilstedeværelsen av metanogener, som er mikrober som produserer metan. Det er også mulig at karbonrike meteoritter strever Mars 'atmosfære som en organisk bombe og frigjør metan når solens ultrafiolette stråling oppvarmer karbonet til ekstreme temperaturer. Det er også mange flere teorier.

Det andre mysteriet er hvorfor Mars's metan forsvinner. Da vårt banebrytende romfartøy ikke kunne finne noen metan etter at den først ble oppdaget, var det ikke fornuftig. Ifølge vitenskapen som vi forstår, kan metan ikke forsvinne om noen få år. Det antas å være stabilt i omtrent 300 år i atmosfæren.

Så det reiste spørsmålet om vi faktisk hadde oppdaget gassen i det hele tatt. Men noen av sporadiske pigger var ubestridelige. Så kanskje vindene blåser metanet utover nysgjerrighetens deteksjonsområde, selv om det ikke forklarer bestemte funn ved å bane romfartøy.

1Life On Ceres

NASA-romfartøy Dawn er på vei til å besøke Ceres, en Texas-stor dvergplan i vårt solsystem, i mars 2015. Nesten alt om Ceres er et mysterium, så det er et sikkert skudd vi skal bli overrasket over. I motsetning til protoplanet Vesta, som Dawn bare utforsket, er det ingen meteoritter knyttet til Ceres for å hjelpe oss med å låse opp hemmelighetene sine på forhånd.

Mens Vesta hovedsakelig er tørt, antas Ceres å være laget av stein og is, muligens inneholdende et hav under den isete overflaten. Vann antas å utgjøre omtrent 40 prosent av volumet. Bortsett fra jorden har Ceres det mest vannet i enhver planetarisk kropp i vårt indre solsystem. Vi vet bare ikke hvor mye det er flytende. Kanskje Dawn vil fortelle oss hvorfor Ceres har så mye vann, om det virkelig gjør det, og hvorfor det er så annerledes enn Vesta.

Både Ceres og Vesta kan gi viktig informasjon om livet på vår planet. Faktisk er det en av de mest overbevisende mysteriene om Ceres. Gjør det eller kan det støtte livet?

Så langt vår vitenskap vet, er det tre hovedkomponenter som trengs for livet: en kilde til energi, flytende vann og kjemiske byggesteiner som karbon. I tillegg til å ha vann, er Ceres nær nok til Solen for å motta en god soloppvarming. Vi vet ikke om den har en intern varmekilde. Vi kan heller ikke være sikker på om det har kjemikalier å produsere liv som vi kjenner det.

Det er enda en teori om at livet på jorden kan ha oppstått på Ceres. Hvis jorden ble sterilisert av påvirkninger fra andre organer, og Ceres hadde liv som overlevde, så kan Ceres ha sådd planeten vår på nytt med sitt liv når biter av Ceres brøt av og kollidert med Jorden.