Hoolimata asjaolust, et inimkond on tänu kõige võimsamatele teleskoopidele ja arvukatele kosmosemissioonidele õppinud palju huvitavat meie päikesesüsteemi kohta, on endiselt palju küsimusi ja saladusi, mis hämmeldavad ka meie aja silmapaistvamaid teadlasi. Ja mida rohkem me ruumi uurime, seda rohkem mõistatusi see meile esitab. Pakume teile tutvuda meie päikesesüsteemi kümne kõige huvitavama saladusega, mida isegi meie planeedi parimad meeled pole veel suutnud lahendada.
Maad ümbritsev nähtamatu kilp
1958. aastal avastas James Van Allen Iowa ülikoolist 40 000 kilomeetri kõrgusel meie planeeti ümbritseva kiirgusrõngapaari, mis koosnes suure energiaga elektronidest ja prootonitest. Maa magnetväli hoiab neid rõngaid meie planeedi ümber. Rõngaste vaatlus on näidanud, et need Päikesele sooritatud rakette eraldatava energia mõjul kas tõmbuvad kokku või paisuvad.
2013. aastal avastas Daniel Baker Colorado ülikoolist Van Alleni sisemise ja välimise kiirgusrõnga vahel kolmanda struktuuri. Baker nimetas seda struktuuri kui "salvestusrõngast", mis toimib laieneva ja kokkutõmbuva nähtamatu varjestusena, mis blokeerib "surmavate elektronide" mõju. Need 16 000 kilomeetri kõrgusel asuvad elektronid võivad saatuslikuks saada mitte ainult kosmoses viibivatele inimestele, vaid ka mitmesugustele kosmosesatelliitide seadmetele.
Veidi üle 11 000 kilomeetri kõrgusel planeedi pinnast moodustub sisemise rõnga piir, mille välimine kontuur blokeerib elektrone ja takistab neil tungida sügavamale meie atmosfääri.
“Tundub, et need elektronid põrkuvad klaasseinaga kokku. Miski loob meie planeedi ümber omamoodi jõuvälja, mida võisime näha erinevates ulmefilmides. See on uskumatult salapärane nähtus,”ütleb Baker.
Reklaamvideo:
Teadlased on välja töötanud mitu teooriat, mis võiksid ühel või teisel viisil osaliselt seletada selle nähtamatu kilbi olemust. Ükski neist teooriatest pole siiski lõplikud ja kinnitatud.
Kiirenduse anomaaliad
Kosmoselaevade saatmiseks meie päikesesüsteemi kaugematesse piirkondadesse kasutavad teadlased spetsiaalseid gravitatsioonimanöövreid, kasutades kiirendamiseks meie planeedi või kuu gravitatsioonienergiat. Kuid nagu selgub, ei suuda teadlased selliste manöövrite ajal alati täpselt arvutada kosmoseaparaadi kiirenduse kiirust. Mõnikord juhtub, et arvutatud kiirus ei vasta varem väljakuulutatud kiirusele. Selliseid vastuolusid nimetatakse "ebanormaalseks kiirenduseks".
Nüüd on teadlastel võimalus Maa gravitatsioonienergia tõttu kiirendamisel arvutada ainult täpne kiiruse erinevus. Kuid ka sel juhul juhtub ettenägematuid sündmusi, nagu näiteks juhtus 1999. aastal NASA sondiga "Cassini", mille lennukiirus aeglustus teadmata asjaolude tõttu 2 millimeetrit sekundis. Teine juhtum leidis aset 1998. aastal, kui sama NASA kosmoseaparaat NEAR sai seletamatu kiirenduse 13 millimeetrit sekundis kõrgemaks kui varem välja kuulutatud arvutused.
"Need seletamatud erinevused arvutatud ja tegelikus kiiruses ei mängi olulist rolli kosmosesõidukite lennutrajektoori muutmisel," ütleb Valencia polütehnilise ülikooli füüsik Louis Acedo Rodriguez.
"Ehkki neid anomaalseid erinevusi esineb vähem kui kõiki riske, on väga oluline teada, mis neid põhjustab."
Teadlased pakkusid korraga välja erinevaid teooriaid selle kohta, mis neid kõrvalekaldeid võib põhjustada. Nii päikesekiirgus kui ka meie planeedi raskusjõudude poolt püütud tumeaine pandi süüdlastesse, kuid keegi ei tea selle nähtuse täpset põhjust. Ikka.
Jupiteri suurepärane punane laik
Päikeselt viienda planeedi Jupiteri suurel punasel laigul on kaks lahendamata saladust. Esimene mõistatus on seotud sellega, miks see hiiglaslik orkaan kunagi ei lõpe? See on nii tohutu, et selle sisse mahuks vähemalt kaks meie Maa suurust planeeti.
Praeguste teooriate kohaselt oleks Jupiteri suur punane laik pidanud mõne aastakümne pärast kaduma. See orkaan on aga kestnud juba mitu sajandit,”ütleb Pedram Hasanzade Harvardi ülikoolist.
Selle nii pika kestuse seletamiseks on mitu teooriat. Ühe sellise teooria kohaselt neelab pikaealine hiiglaslik orkaan väiksemaid lähedal asuvaid tornaadosid, neelates nende energiat. Hasanzade ise pakkus 2013. aastal välja teise teooria. Tema sõnul võimaldab selle hiiglasliku orkaani sees külmade gaaside keeriste voogude liikumine alt üles ja kuumade gaaside ülalt alla liikumine taastada osa selle keskmes olevast energiast. Ja ometi ei lahenda ükski pakutud teooriat selle mõistatuse küsimust lõplikult.
Suure punase koha teine mõistatus on seotud selle värvi allikaga. Üks teooria viitab sellele, et punase värvi põhjustavad keemilised elemendid, mida peidavad gaasigigandi nähtavad pilved. Kuid mõned teadlased väidavad, et keemiliste elementide liikumine ülespoole oleks keerise küllastunud punase tooni tulemus kõigil kõrgustel.
Üks viimaseid hüpoteese on see, et Jupiteri suur punane laik on omamoodi ülemise pilvekihi "päikesepõletus", samas kui alumised kihid on valged või pigem hallikad. Seda teooriat toetavad teadlased usuvad, et keerise punane värv moodustub kokkupuutel Päikese ultraviolettvalgusega, murdes läbi Jupiteri atmosfääri ülemise osa gaasi ammoniaagikoostise.
Titani ilm
Nagu Maal, on ka Titanil oma aastaajad. Titan on meie päikesesüsteemi ainus tiheda atmosfääriga satelliit. Iga aastaaeg Titanil võrdub umbes seitsme aastaga Maal (Titan, meenutades, on Saturni satelliit, mille Päikese tiirlemiseks kulub 29 Maa aastat).
Titani viimane hooaja muutus toimus 2009. aastal. Põhjapoolkeral andis talv järele kevadele, satelliidi lõunaosas aga suvi sügisele. Kuid 2012. aasta mais, lõunapoolkera sügishooajal, jäädvustas kosmoseaparaat Cassini fotosid hiiglasest polaarpöörisest, mis moodustas satelliidi lõunapoolusel. Pärast nende fotode nägemist hämmastas teadlasi tõsiasi, et keeris moodustus Titani pinnast 300 kilomeetrit kõrgemal. Segaduse põhjuseks oli selle keerise tekkimise piirkonna kõrgus ja temperatuur - need olid liiga kõrged.
Analüüsides Titani atmosfääris peegelduvate päikesevalguse värvide spektriandmeid, suutsid teadlased tuvastada vesiniktsüaniidi osakeste märke. Ja selle olemasolu võib omakorda tähendada, et kogu meie idee Titanist on põhimõtteliselt vale. Vesiniktsüaniidi olemasolu peaks näitama, et satelliidi ülemine atmosfäär peaks olema 100 kraadi Celsiuse järgi külmem, kui seni arvati. Hooaja muutudes hakkas atmosfäär Titani lõunapoolkeral jahenema oodatust kiiremini.
Kuna atmosfääri ringlus hooaegade vaheldumisel ajab lõuna poole tohutu gaasikoguse, suureneb vesiniktsüaniidi kontsentratsioon ja jahutab ümbritsevat õhku. Talvehooajal päikesevalguse käes hoidmise vähendamine jahutab lõunapoolkera ka rohkem. Teadlased katsetavad seda eeldust ja ka paljusid teisi Titani saladusi suvise pööripäeva päeval, mis toimub Saturnil 2017. aastal.
Ultraenergia kosmiline kiirgusallikas
Kosmiline kiirgus on suure energiaga kiirgus, mida teadus pole täielikult uurinud. Astrofüüsika üks peamisi saladusi on see, kust tuleb ülienergiline kosmiline kiirgus ja kuidas see võib sisaldada nii uskumatult palju energiat. Need on meie universumis teadaolevad kõige kõrgema laenguga osakesed. Teadlased saavad nende liikumist jälgida ainult siis, kui nad tabavad meie planeedi ülemisi kihte, purunedes veelgi väiksemateks osakesteks ja põhjustades terava raadiolainete impulsi, mis ei kesta kauem kui paar nanosekundit.
Maal on aga võimatu jälgida, kust need osakesed pärinevad. Maal on nende osakeste tuvastamiseks suurima detektori pindala vaid umbes 3000 ruutkilomeetrit, mis on ligikaudu võrdne kääbusriigi Luksemburgi pindalaga. Teadlased kavatsevad selle probleemi lahendada, ehitades "Ruutkilomeetri võrgu" (SKA) - ülitundliku raadio-interferomeetri, tänu millele saab Kuu (jah, meie looduslik satelliit) tõeliseks hiiglaslikuks kosmilise kiirguse detektoriks.
Ruutkilomeetrine võre kasutab kogu Kuu pinna kogu nähtavat osa, et tuvastada nende ülikõrge energiaga osakeste raadiosignaale. Tänu SKA-le kavatsevad teadlased salvestada kuni 165 üli-kõrge energiaga osakestega seotud sündmust, mis on muidugi kordades rohkem kui nad praegu suudavad.
"Seda tüüpi energia kosmiline kiirgus on nii haruldane, et teil peab olema uskumatult suur detektor, mis suudaks koguda vajaliku hulga teavet, millega saate tegelikult töötada," selgitab dr Justin Bray Southamptoni ülikoolist.
"Kuid Kuu suurus kääbustab kõik muud ehitatud osakeste detektorid. Kui meil õnnestub, siis on parem võimalus teada saada, kust need osakesed pärit on."
Veenuse raadio vaikus
Veenusel on kuum, tihe ja hägune õhkkond, mis varjab selle pinda vaatenurgast. Siiani on selle planeedi pinna kaardistamiseks ainus viis radari abil. Kui Magellani kosmoselaev 20 aastat tagasi Veenust külastas, hakkasid teadlased huvi tundma planeedi kahe saladuse pärast, mis on siiani jäänud lahendamata.
Esimene mõistatus on see, et mida kõrgemal on planeedi pinna maastik, seda paremini (“heledamalt”) pinnale suunatud raadiolained kajastuvad. Midagi sarnast toimub siin Maal, kuid võttes arvesse nähtavat valgust. Mida kõrgemale me läheme, seda madalam temperatuur tõuseb. Mida kõrgem mägedes, seda suuremad ja paksemad on lumemütsid. Sarnane mõju avaldub ka Veenusel, mille pinda me nähtavas valguses jälgida ei saa. Teadlaste arvates põhjustab selle efekti keemiline ilmastikuprotsess, mis sõltub temperatuurist või raskmetallide sademete tüübist, mis toimivad raadiosignaale peegeldavate metallkorgidena.
Veenuse teine müsteerium peitub radarilünkade olemasolus planeedi pinna kõrgustes. Teadlased näevad nõrku peegeldusi 2400 meetri kõrgusel, seejärel hüppavad signaalipeegeldustes järsult, kui need tõusevad 4500 meetrini. Alustades 4700 meetrist, suureneb signaalipeegelduse lünk järsult. Mõnikord on neid lünki sadu. Tundub, et signaalid lähevad tühjusesse.
Saturni F-rõngas valgusplekid
Võrreldes kosmosesõiduki Cassini hiljuti saadud andmeid Voyageri 30 aastat tagasi saadud teabega, on teadlased avastanud Saturni F-rõnga heledate klompide ilmingute vähenemise (ehkki klompide koguarv jääb muutumatuks). Teadlased on leidnud, et F-rõngas on võimeline muutuma. Samal ajal tehke seda väga kiiresti. Tegelik mitu päeva.
"See tähelepanek avab meie päikesesüsteemile veel ühe saladuse, mis on kindlasti lahendamist väärt," ütleb Robert French Californias asuvast SETI instituudist.
Osa Saturni rõngastest on valmistatud jäätükkidest, mis on suuruselt sarnased suurte kivirahnudega. Kuid planeedi F-rõngas koosneb jääosakestest, mis ei ole suuremad kui tolmuterad. Sel põhjusel nimetavad teadlased F-rõngast sageli "tolmurõngaks". Seda rõngast vaadates näete hämarat kuma.
Aeg-ajalt saavad rõnga lähedal olevad jääosakesed kokku, moodustades suured jääkuulid - Saturni pisikesed kuud. Kui need pisikesed satelliidid põrkuvad suurema osa F-rõngaga kokku, lükkavad nad selle moodustavad osakesed välja. Selle tagajärjel tekivad eredad signaalraketid. Nende signaalrakettide arv on otseselt seotud nende pisikeste satelliitide arvuga. Vähemalt ütleb üks teooriatest.
Teise teooria kohaselt moodustati Saturni F-rõngas suhteliselt hiljuti. Ja see tekkis planeedi suuremate jääsatelliitide hävitamise tagajärjel. Sel juhul on F-rõnga muutused tingitud selle arengust. Teadlased pole veel otsustanud, kumb teooriatest sarnaneb rohkem tõega. Vaja on rohkem planeedi F-rõnga vaatlusi.
Kujuteldavad Euroopa geisrid
2013. aasta lõpus teatasid teadlased, et Hubble'i kosmoseteleskoop avastas Europa lõunapooluse, Jupiteri jäise kuu pinnalt 200 kilomeetri kõrgusel purskavaid geisreid. Teaduse jaoks on maavälise elu otsimine potentsiaalselt lihtsam. Lõppude lõpuks võiks orbitaalsond läbi nende geisrite lennata ja koguda Europa ookeanikoostise näidiseid, et otsida elumärke ilma, et peaksite jääsele pinnale maanduma.
Euroopa edasised vaatlused ei näidanud siiski veeauru tõendeid. Varem kogutud andmete uuesti analüüsimine seadis üldjuhul kahtluse alla, kas üldse on geisreid. Mõned teadlased rõhutavad ka seda, et Hubble ei leidnud 1999. aasta oktoobris ja 2012. aasta novembris Euroopat uurides ühtegi geisrit.
Geisrite "avastus" Euroopas osutus tõeliseks mõistatuseks. NASA lennundus- ja kosmoseagentuur kavatseb Jupiteri satelliidile saata robot-sondi, mille ülesandeks saab vaatluse tegelikkuse või ebareaalsuse mõistmine.
Metaan Marsil
Pärast Punasel planeedil viibimist pole Curiosity rover märganud Marsil metaani märke, kuid 8 kuud pärast maandumist oli teadlasi üllatanud see, mida rover oma tundlike anduritega salvestas. Maal toodab enam kui 90 protsenti atmosfääris olevast metaanist elusolendid. Sel põhjusel otsustasid teadlased kõigi vahenditega välja selgitada, kust võis Marsil tulla metaani ja mis võib põhjustada selle ootamatu eraldumise Punase planeedi atmosfääri.
Kõigi samade uurijate sõnul on selleks mitu põhjust. Üks neist võib olla näiteks metaani tootvate bakterite või metanogeenide olemasolu planeedil. Teine tõenäoline põhjus on vesinikurikkad meteoriidid, mis aeg-ajalt tungivad Marsi atmosfääri ja on tegelikult omamoodi orgaanilised pommid, mis eraldavad metaani, kui seda kuumutatakse Päikese ultraviolettkiirguse poolt äärmuslikele temperatuuridele. Selles küsimuses on palju teooriaid ja üks on ilusam kui teine.
Marsi teine mõistatus on see, et metaan mitte ainult ei ilmu, vaid ka kaob. Kui Marsi kosmosesond ei suutnud pärast selle algset avastamist metaani märke tuvastada, olid teadlased hämmeldunud. Teaduse järgi ei saa metaan planeedilt kaduda vaid mõne aastaga. Selle kemikaali lagunemine atmosfäärist võtab umbes 300 aastat. Seetõttu tekkis enne teadlasi küsimus: kas Marsil avastati tegelikult metaani?
Osa metaani heitkogustest on siiski tõestatud. Mis puutub sinna, kuhu ta siis läks: võib-olla ajavad Marsi tuuled pidevalt metaani molekule uudishimu tundlikest anduritest eemale? Ometi ei seleta see mingil viisil orbiidil oleva kosmosesondi teatud tähelepanekuid.
Elu Ceresel
NASA kosmoseuuringusõiduk Dawn kiirustab kohtuma meie päikesesüsteemis asuva kääbusplaneediga Ceresega. Kosmosesond peaks saabuma 2015. aasta märtsis. Peaaegu kõik, mida me Cerese kohta teame, jääb teadlaste jaoks mõistatuseks. Erinevalt protoplaneedist Vesta, mida Koit külastas teel Ceresesse, pole Cereseosiga seotud meteoriitide või komeetide lugusid, mis võiksid selle struktuuri kujundada.
Ja kuigi Vesta jääb väga kuivaks asteroidiks, koosneb Ceres arvatavasti kivimitest ja jääst ning võib oma jääkorki all sisaldada vedelat ookeani. Teadlaste arvates moodustab vesi ühes või teises vormis 40 protsenti selle koostisest. Ceres on teaduse järgi teine planeet (pärast Maad) või mõni muu kosmiline keha, mis sisaldab meie päikesesüsteemis nii suuri veevarusid. Tõsi, teadlastel pole veel õnnestunud täpset veemahtu teada saada. Võib-olla aitab kosmoseaparaat Dawn seda küsimust lahendada, samuti saab vastata küsimusele, miks Ceres erineb Vestast nii palju.
Mõlemad kääbusplaneedid võivad sisaldada elutähtsat teavet Maa elu kohta. Ja Ceres on selles osas kõige salapärasem. Kas see protoplaneet võiks elu toetada? Teadlastele teadaolevalt on eluks vajalikud kolm komponenti: energiaallikas, vedel vesi ja keemilised ehitusmaterjalid, näiteks süsinik. Lisaks sellele, et vesi võib Ceresel olla suures mahus, sealhulgas vedelal kujul, on Ceres ise piisavalt lähedal Päikesele, et saada piisavas koguses päikesesoojust. Teadusele pole veel teada, kas kääbusplaneedil on oma sisemine soojusallikas. Samuti pole elu vajalike ehituskivide kohta midagi teada. Loodame, et kosmosemissioon Dawn suudab vastata kõigile neile küsimustele.
NIKOLAY KHIZHNYAK
