Trots att mänskligheten, tack vare de mest kraftfulla teleskopen och många rymduppdrag, har lärt sig mycket intressant om vårt solsystem, finns det fortfarande många frågor och mysterier som förvirrar även de mest framstående forskarna i vår tid. Och ju mer vi studerar utrymme, desto fler gåtor presenterar det för oss. Vi erbjuder dig att bekanta dig med tio mest intressanta mysterier i vårt solsystem, som även de bästa hjärnorna på vår planet ännu inte har kunnat lösa.
Osynlig sköld som omger jorden
1958 upptäckte James Van Allen från University of Iowa ett par strålningsringar som omger vår planet på 40 000 km höjd och består av högenergielektroner och protoner. Jordens magnetfält håller dessa ringar runt vår planet. Observation av ringarna har visat att de antingen krymper eller expanderar under påverkan av den energi som utsöndras av fläckar på solen.
2013 upptäckte Daniel Baker från University of Colorado en tredje struktur mellan Van Allens inre och yttre strålningsringar. Baker hänvisade till denna struktur som en "lagringsring" som fungerar som en expanderande och sammandragande osynlig sköld som blockerar effekterna av "dödliga elektroner". Dessa elektroner, som ligger på en höjd av 16 000 kilometer, kan vara dödliga inte bara för människor i rymden utan också för olika utrustningar för rymdsatelliter.
På en höjd av drygt 11 000 kilometer över planetens yta bildas gränsen för den inre ringen, vars yttre kontur blockerar elektroner och hindrar dem från att tränga djupare in i vår atmosfär.
”Dessa elektroner verkar kollidera med en glasvägg. Något skapar ett slags kraftfält runt vår planet, som vi kunde se i olika science fiction-filmer. Det är ett otroligt mystiskt fenomen, säger Baker.
Kampanjvideo:
Forskare har utvecklat flera teorier som på ett eller annat sätt delvis kan förklara kärnan i denna osynliga sköld. Ingen av dessa teorier är dock slutgiltiga och bekräftade.
Accelerationsavvikelser
För att skicka rymdfarkoster till de avlägsna delarna av vårt solsystem använder forskare speciella gravitationella manövrer med hjälp av vår planet eller månens gravitationella energi för att accelerera. Men det visar sig att forskare inte alltid kan beräkna rymdfarkostens accelerationshastighet under sådana manövrer. Ibland händer det att den beräknade hastigheten inte matchar den tidigare aviserade hastigheten. Sådana inkonsekvenser kallas "onormal acceleration".
Nu har forskare förmågan att bara beräkna den exakta skillnaden i hastighet när de accelererar på grund av jordens gravitationsenergi. Men även i detta fall inträffar oförutsedda händelser, som till exempel hände med NASA-sonden "Cassini" 1999, vars flyghastighet på grund av okända omständigheter saktades ner med 2 millimeter per sekund. Ett annat fall inträffade 1998, då NEAR-rymdfarkosten från samma NASA fick en oförklarlig acceleration på 13 millimeter per sekund högre än tidigare meddelade beräkningar.
"Dessa oförklarliga skillnader i beräknad och verklig hastighet spelar ingen betydande roll för att förändra rymdfarkostens flygväg", säger Louis Acedo Rodriguez, fysiker vid Polytechnic University of Valencia.
"Även om dessa avvikande skillnader inte är så vanliga, med tanke på alla risker, är det mycket viktigt att veta vad som orsakar dem."
Forskare föreslog vid en tidpunkt olika teorier om vad som kan orsaka dessa avvikelser. Både solstrålning och mörk materia som fångats av allvaret på vår planet placerades i syndarna, men ingen vet exakt orsaken till detta fenomen. Fortfarande.
Jupiters stora röda fläck
Den stora röda fläcken på Jupiter, den femte planeten från solen, har två olösta mysterier. Det första mysteriet har att göra med varför denna jätte orkan aldrig slutar? Det är så enormt att minst två planeter på vår jord skulle kunna passa inuti den.
”Enligt nuvarande teorier borde den stora röda fläcken på Jupiter ha försvunnit efter några decennier. Denna orkan har dock pågått i flera århundraden, säger Pedram Hasanzade från Harvard University.
Det finns flera teorier som försöker förklara dess så långa varaktighet. Enligt en av dessa teorier absorberar en långlivad jätte orkan mindre tornador i närheten och absorberar deras energi. Hasanzade själv föreslog en annan teori 2013. Enligt henne tillåter rörelsen av virvelströmmar av kalla gaser från botten till toppen och heta gaser från topp till botten inuti denna jätte orkan att återställa en del av energin i sitt centrum. Och ändå löser ingen av de föreslagna teorierna slutgiltigt frågan om denna gåta.
Det andra mysteriet med den stora röda fläcken är relaterad till källan till dess färg. En teori antyder att den röda färgen orsakas av kemiska element som döljs av gasjättens synliga moln. Men vissa forskare hävdar att den uppåtgående rörelsen av kemiska element skulle vara resultatet av en mer mättad röd nyans av virveln i alla höjder.
En av de senaste hypoteserna är att Jupiters stora röda fläck är en slags "solbränna" i det övre molnskiktet, medan de nedre skikten är vita eller ganska gråaktiga. Forskare som stöder denna teori tror att den röda färgen på virveln bildas genom exponering för ultraviolett ljus från solen och bryter igenom gasens ammoniakkomposition i de övre skikten av Jupiters atmosfär.
Titan väder
Precis som jorden har Titan sina egna årstider. Titan är den enda satelliten i vårt solsystem med en tät atmosfär. Varje säsong på Titan är lika med cirka sju år på jorden (Titan, minns, är en satellit av Saturnus, som tar 29 jordår att kretsa kring solen).
Den senaste säsongsbytet på Titan hände 2009. På sin norra halvklot gav vintern vika för våren, medan på södra delen av satelliten viker sommaren för hösten. I maj 2012, under höstsäsongen på södra halvklotet, tog dock rymdskeppet Cassini fotografier av en jätte polar vortex som bildades vid satellitens sydpol. Efter att ha sett dessa fotografier blev forskare förbryllade över det faktum att virveln bildades 300 kilometer ovanför Titans yta. Anledningen till förvirringen var höjden och temperaturen i området där vortexen bildades - de var för höga.
Genom att analysera spektraldata för solljusfärger som reflekteras av Titans atmosfär kunde forskare upptäcka tecken på vätecyanidpartiklar. Och dess närvaro kan i sin tur innebära att hela vår idé om Titan är i grunden fel. Närvaron av vätecyanid borde indikera att satellitens övre atmosfär ska vara 100 grader Celsius kallare än tidigare trott. När säsongen förändrades började atmosfären på Titans södra halvklot svalna snabbare än förväntat.
Då cirkulationen av atmosfären under säsongsskiftet driver en enorm volym gas söderut ökar koncentrationen av vätecyanid och svalnar den omgivande luften. Att minska exponeringen för solljus under vintersäsongen svalnar också södra halvklotet mer. Forskare kommer att testa detta antagande, liksom många andra mysterier om Titan på sommarsolståndets dag, som kommer att inträffa på Saturnus 2017.
Ultra Energy kosmisk strålningskälla
Kosmisk strålning är en strålning med hög energi som inte har studerats helt av vetenskapen. Ett av astrofysikens största mysterier är var ultra-energisk kosmisk strålning kommer ifrån och hur den kan innehålla en så otrolig mängd energi. Dessa är de mest laddade partiklarna som är kända i vårt universum. Forskare kan bara observera deras rörelse när de träffar de övre skikten på vår planet, spränger i ännu mindre partiklar och orsakar en skarp puls av radiovågor som varar högst några nanosekunder.
Men på jorden är det omöjligt att spåra var dessa partiklar kommer ifrån. Området för den största detektorn för att upptäcka dessa partiklar på jorden är endast cirka 3000 kvadratkilometer, vilket är ungefär lika med området för dvärgstaten Luxemburg. Forskare planerar att lösa detta problem genom att bygga "Square kilometer grid" (SKA) - en överkänslig radiointerferometer, tack vare vilken månen (ja, vår naturliga satellit) kommer att förvandlas till en riktig gigantisk kosmisk strålningsdetektor.
Det kvadratkilometer långa nätet kommer att använda hela den synliga delen av månens yta för att upptäcka radiosignaler från dessa ultrahöga energipartiklar. Tack vare SKA planerar forskare att spela in upp till 165 händelser associerade med ultrahögenergipartiklar, vilket naturligtvis är många gånger mer än vad de kan göra nu.
"Kosmisk strålning av denna typ av energi är så sällsynt att du måste ha en otroligt stor detektor med dig som kan samla in nödvändig mängd information som du faktiskt kan arbeta med", förklarar Dr. Justin Bray från University of Southampton.
”Men månens storlek dvärgar alla andra partikeldetektorer som någonsin byggts. Om vi lyckas kommer det att finnas en bättre möjlighet att ta reda på var dessa partiklar kommer ifrån."
Venus radio tystnad
Venus har en varm, tät molnig atmosfär som döljer ytan från synfältet. Hittills är det enda sättet att kartlägga ytan på denna planet med radar. När rymdfarkosten Magellan besökte Venus för 20 år sedan, blev forskare intresserade av två mysterier på planeten som hittills har förblivit olösta.
Det första mysteriet är att ju högre terrängen på planetens yta är, desto bättre ("ljusare") reflekteras radiovågorna mot ytan. Något liknande händer här på jorden, men med hänsyn till synligt ljus. Ju högre vi går, desto lägre blir temperaturen. Ju högre i bergen, desto större och tjockare är snökåpan. En liknande effekt uppträder på Venus, vars yta vi inte kan observera i synligt ljus. Forskare tror att denna effekt orsakas av en process med kemisk vittring, som är beroende av temperatur eller typen av tungmetallutfällning, som fungerar som metalllock som reflekterar radiosignaler.
Det andra mysteriet med Venus ligger i närvaron av radarluckor på planetens yta. Forskare ser svaga reflektioner på en höjd av 2400 meter, sedan ett kraftigt hopp i signalreflektioner när de stiger till 4500 meter. Från 4700 meter ökar dock luckorna i signalreflektion. Ibland finns det hundratals av dessa luckor. Signalerna verkar gå till tomhet.
Ljusklumpar på Saturnus F-ring
Jämförelse av data som nyligen erhållits av rymdskeppet Cassini med information som erhållits av Voyager för 30 år sedan har forskare funnit en minskning av manifestationerna av ljusa klumpar på Saturnus F-ring (även om det totala antalet klumpar förblir oförändrat). Forskare har funnit att F-ringen kan förändras. Samtidigt gör du det mycket snabbt. Faktiskt i flera dagar.
"Denna observation öppnar ett nytt mysterium för vårt solsystem som definitivt är värt att lösa", säger Robert French från SETI Institute i Kalifornien.
Några av Saturnus ringar är gjorda av isbitar som är lika stora som stora stenblock. Men planetens F-ring består av ispartiklar som inte är större än dammkorn. Av denna anledning hänvisar forskare ofta till F-ringen som en "dammring". När du tittar på den här ringen ser du en svag glöd.
Ibland kommer ispartiklar nära ringen att bilda stora isbollar - Saturnus små månar. När dessa små satelliter kolliderar med huvuddelen av F-ringen skjuter de ut partiklarna som utgör den. Som ett resultat uppstår ljusa fläckar. Antalet av dessa fläckar är direkt relaterat till antalet av dessa små satelliter. Det är åtminstone vad en av teorierna säger.
Enligt en annan teori bildades Saturnus F-ring relativt nyligen. Och den bildades som ett resultat av förstörelsen av planetens större issatelliter. I detta fall beror förändringar i F-ringen på dess utveckling. Forskare har ännu inte bestämt vilken av teorier som ser mer ut som sanningen. Fler observationer av planetens F-ring krävs.
Fantasivärmare i Europa
I slutet av 2013 meddelade forskare att rymdteleskopet Hubble hade upptäckt gejsrar som bröt ut 200 kilometer från ytan av Europas sydpol, den isiga månen av Jupiter. Oväntat för vetenskapen är sökandet efter utomjordiskt liv potentiellt lättare. När allt kommer omkring kan en omloppssond flyga genom dessa gejsrar och samla prover av Europas oceaniska sammansättning för att leta efter tecken på liv utan att behöva landa på en isig yta.
Ytterligare observationer av Europa visade dock inga bevis för vattenånga. Omanalys av tidigare samlade data ifrågasatte i allmänhet om det fanns några gejsrar alls. Vissa forskare påpekar också att Hubble inte hittade några gejsrar när de utforskade Europa i oktober 1999 och november 2012.
"Upptäckten" av gejsrar i Europa visade sig vara ett verkligt mysterium. NASA: s rymdorganisation planerar att skicka en robotprob till Jupiters satellit, vars uppgift kommer att vara att förstå verkligheten eller orealiteten i observation.
Metan på Mars
Sedan sin vistelse på den röda planeten har Curiosity-roveren inte märkt tecken på metan på Mars, men 8 månader efter landningen blev forskare förvånade över vad roveren spelade in med sina känsliga sensorer. På jorden produceras mer än 90 procent av metan i atmosfären av levande saker. Det är av den anledningen att forskare i alla fall bestämde sig för att ta reda på var metan kunde ha kommit ifrån på Mars och vad som kunde orsaka dess oväntade utsläpp i atmosfären på den röda planeten.
Enligt samma forskare finns det flera möjliga orsaker till detta. En av dem kan till exempel vara närvaron av metanproducerande bakterier eller metanogener på planeten. En annan sannolik orsak är vätgasrika meteoriter, som ibland tränger igenom Mars atmosfär och i själva verket är ett slags organiska bomber som frigör metan när de värms upp till extrema temperaturer av ultraviolett strålning från solen. Det finns många teorier i denna fråga, och den ena är vackrare än den andra.
Mars andra mysterium är att metan inte bara dyker upp utan också försvinner. När Mars-rymdsonden misslyckades med att upptäcka tecken på metan efter att den ursprungligen hittades där, var forskarna förvirrade. Enligt vetenskapen kan metan inte försvinna från planeten på bara några år. Nedbrytningen av denna kemikalie från atmosfären skulle ta cirka 300 år. Därför uppstod en fråga innan forskare: upptäcktes verkligen metan på Mars?
En del av metanutsläppen har dock bekräftats. När det gäller vart han gick nästa: kanske Marsvindarna driver ständigt metanmolekyler bort från Curiositys känsliga sensorer? Ändå förklarar detta inte på något sätt vissa observationer av en rymdsond i omloppsbana.
Livet på Ceres
NASA: s Dawn rymdutforskningsfordon har bråttom att möta Ceres, en dvärgplanet i vårt solsystem. Rymdsonden ska anlända i mars 2015. Nästan allt vi vet om Ceres är fortfarande ett mysterium för forskare. Till skillnad från protoplaneten Vesta, som Dawn besökte på väg till Ceres, finns det inga berättelser om meteoriter eller kometer associerade med Ceres som kan forma dess struktur.
Och medan Vesta förblir en mycket torr asteroid, antas Ceres bestå av stenar och is och kan innehålla ett flytande hav av vatten under dess iskappa. Forskare föreslår att vatten i en eller annan form utgör 40 procent av dess sammansättning. Enligt vetenskapen är Ceres den andra planeten (efter jorden) eller någon annan kosmisk kropp som innehåller så stora vattenreserver i vårt solsystem. Det är sant att forskare ännu inte har kunnat ta reda på den exakta volymen vatten. Kanske kommer rymdfarkosten Dawn att hjälpa till att lösa denna fråga och svara på frågan om varför Ceres är så annorlunda än Vesta.
Båda dvärgplaneterna kan innehålla viktig information om livet på jorden. Och Ceres i detta avseende är det mest mystiska. Kan denna protoplanet stödja livet? Så vitt forskare vet finns det tre komponenter som är nödvändiga för livet: en energikälla, flytande vatten och kemiska byggstenar som kol. Förutom det faktum att vatten kan finnas i en stor volym på Ceres, inklusive i flytande form, är Ceres själv tillräckligt nära solen för att ta emot tillräckligt mycket solvärme. Det är ännu inte känt för vetenskapen om dvärgplaneten har sin egen inre värmekälla. Inget är också känt om livets nödvändiga byggstenar. Låt oss hoppas att Dawn rymduppdrag kan svara på alla dessa frågor.
NIKOLAY KHIZHNYAK