Del:
10 opdagelser, der lyser på mysterier i vores solsystem
Nogle gange bliver vi så opfanget i at forsøge at finde udlændinge på exoplaneter, at vi glemmer, hvor mange mysterier vores eget solsystem indeholder. Heldigvis fortsætter vores forskere med at søge efter spor til at løse gåderne i vores lille hjørne af universet.
10 Den forbløffende temperatur i Solens Corona
Som vi har diskuteret før, har forskerne i årtier undret sig over, hvorfor temperaturen i solens corona eller ydre atmosfære er så meget varmere end dens fotosfære eller synlige overflade. Solens overflade har en temperatur på omkring 6.000 Kelvin (ca. 6.000 grader Celsius eller 10.000 ° F), mens korona ofte bliver 300 gange varmere. "Det er lidt af et puslespil," sagde Jeff Brosius, rumforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Maryland. "Ting bliver normalt køligere længere væk fra en varm kilde. Når du brænder en marshmallow, flytter du det tættere på ilden for at lave mad, ikke længere væk. "
Men forskere har for nylig fundet stærke tegn på, at nanoflarer og de energiske partikler, der produceres af dem, i det mindste er en del af kilden til ekstravarmen. Selvom nanoflarer er de små fætre af solfangere (som kan opvarme solplasmaet til titusindvis af millioner i flere sekunder), producerer de stadig små, hurtige udbrud af varme og energi næsten konstant. Vi kan ikke se dem direkte endnu, men det problem kan løses, når NASAs NuSTAR rumteleskop tager høj-energi røntgenportrætter af dem. Men videnskabsmænd kan ikke tage disse billeder, indtil Solen er roligere; Ellers kan al den energiske aktivitet skjule nanoflarernes virkning.
Indtil da giver Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) os den bedste måde at opdage nanoflarer indirekte ved at se på coronal loop-fodspor. En koronal sløjfe er en varm plasmakreds, der strækker sig ud fra solens overflade til coronaen, der glødende lyst i ultraviolet og røntgenstråler. Et fodpunkt opstår, hvor magnetiske sløjfer møder solens overflade. IRIS kan ikke se de faktiske koronale opvarmningsbegivenheder, men det ser de fremtrædende hurtige, små lysninger ved coronal loop-fodsporene.
Mens andre teorier har været uprøvede, peger stigende beviser på nanoflares som løsningen på det koronale opvarmnings mysterium. Hvis det er korrekt, skal NuSTAR se mindst en nanoflare hvert par minutter. Hvis det ikke er tilfældet, er det tid til at gå tilbage til tegnebrættet.
9 Oprindelsen af mørkt materiale på Protoplanet Vesta
Klipper kan fortælle os meget om en protoplanets udvikling, fordi de kun kan dannes under særlige forhold. NASAs rumfartøj Dawn gav for nylig information om det forvirrende mørke stof, der spredes over hele Vesta's overflade. Det absorberer lys som sod. Men vores forskere var nysgerrige at vide, hvad det var lavet af, og hvor det kom fra. Det kunne give dem et indblik i, hvorfor Vesta begyndte at blive en planet for over fire milliarder år siden, men gjorde aldrig det evolutionære spring ud over protoplanet.
I mere end et år har forskere vidst, at det mørke materiale var højt i kulstof. Men for nylig opdagede de, at serpentin, et stendannende silicatmineral, var et element i det mørke stof. Serpentine er opkaldt efter dets lighed med snakeskin.
Det ene mineral løser nogle af mysterierne i Vesta's formation. Det mørke stof kan ikke komme i kontakt med høje niveauer af varme, fordi temperaturer over 400 grader Celsius vil ødelægge serpentin. Vi ved allerede, at Vesta var ret varm på et tidspunkt, så det mørke stof ikke kunne være kommet fra Vesta selv.
Det efterlader en relativt langsom indvirkning fra en carbon-rich asteroid som den eneste logiske forklaring. Hvis effekten havde været høj hastighed, ville slangen være blevet ødelagt af den resulterende høje temperatur. Spredningen af mørkt materiale på Vesta er også i overensstemmelse med en lavhastighedseffekt fra et asteroide.
8The Mystery Of Venus atmosfære
"Dette arbejde startede med et mysterium fra 1978", sagde Glyn Collinson fra NASAs Goddard Space Flight Center i Maryland. "Da Pioneer Venus Orbiter flyttede i omløb omkring Venus, bemærkede det noget meget, meget underligt - et hul i planetens ionosfære. Det var en region, hvor tætheden bare faldt ud, og ingen har set en anden af disse ting i 30 år. "
Ionosfæren er et lag af atmosfære på Venus, der er elektrisk ladet. Da Den Europæiske Rumorganisationens Venus Express begyndte at bane Venus de seneste år, var det i en meget højere bane end dens forgænger. Men selv på den højere højde så Venus Express de samme huller. Det betød, at disse huller havde boret længere nede i atmosfæren end en gang troet. Derudover observerede Pioneer Venus Orbiter hullerne ved solens maksimale, når solaktiviteten er i top. Men Venus Express så huller under solminimum, hvilket betyder, at disse huller er mere udbredt, end vi indså.
For at fortolke, hvad der sker med Venus, er det nødvendigt at forstå, at siden af dens ionosfære, der vender mod Solen, er hæmmet konstant af solvind, en strøm af ladede partikler, der strømmer fra Solen. Ionosfæren virker som en tynd grænse, der strækker sig fra fronten af Venus rundt om i planeten, indtil den kommer ned i ryggen som en komet. Tænk på ionosfæren som luften strømmer rundt om en golfbold, der er på flugt.
Når solvinden rammer ionosfæren, hæver plasmaet op, hvilket igen skaber en tynd magnetosfære rundt om i verden. En magnetosfære er et område omkring en planet, hvor dets magnetfelt kan afvise solvind.
Venus Express kan måle dette svage magnetfelt omkring Venus. Men det foreslog, at der ikke var to huller bag Venus.I stedet tror forskere nu, at der er to brede, lange cylindre, der strækker sig fra overfladen af Venus til det ydre rum. Det er muligt, at ladede partikler presses ud af disse cylindre som tandpasta fra et rør.
Men det rejser et andet overbevisende mysterium. Hvad gør det muligt for disse magnetfelter at skære igennem ionosfæren, gå ned til planetoverfladen, og muligvis endda komme ind i planeten? Vi har måske kastet lys på et Venus mysterium, men vi endte med en anden.
7The Theta Aurora
Auroras, lys viser i himlen, mere almindeligt kendt som nordlige eller sydlige lys, dannes normalt når solvinden kolliderer med jordens magnetfelt, også kendt som magnetosfæren. Det er med andre ord en synlig måde at se solens effekt på jorden på.
Theta auroras kan danne sig ved højere breddegrader, tættere på polerne end typiske aurorer. Theta Aurora kan kun ses ovenfra, hvor det ser ud som det græske bogstav theta (θ).
Dannelsen af en aurora afhænger af justeringen mellem det interplanetære magnetfelt, der strømmer med solvinden og Jordens magnetfelt. Når de to felter krydser, vil jordens magnetfelt pege mod nord. Men hvis det interplanetære felt peger sydpå, vil magnetfeltlinjerne pege i modsatte retninger. Dette forårsager en proces kaldet magnetisk genforbindelse (det er endnu ikke forstået), som tilpasser magnetfeltlinjerne på en ny måde.
Den nye tilpasning gør det muligt for solvindpartiklene at komme ind i Jordens magnetosfære, en enorm magnetboble omkring vores planet. Når disse solpartikler strømmer langs planetens magnetfeltlinjer og kolliderer med atomer i Jordens øvre atmosfære, bliver auraen født. I dette tilfælde er formationen sandsynligvis at finde sted 65-70 grader nord eller syd for Jordens ækvator.
Men theta auroras kan ske ved højere breddegrader, hvis det interplanetære magnetfelt peger mod nord i stedet for syd. Forskere opdagede for nylig, at når det skete, kan magnetisk genforbindelse fælde plasma (som er ioniseret gas) inde i magnetosfæren. Det fangede plasma bliver varmt, og denne gang kan en theta aurora blive født.
6The Titan Sand Dune Puzzle
Titan, der kredser Saturn, er den eneste måne med en tæt atmosfære. Dens søer og hav er lavet af methan og ethan. Denne usædvanlige måne har også store vindruede klitter, der er hundreder af kilometer lange, over en kilometer bred og hundredvis af meter højt.
I første omgang var eksistensen af klitter ikke fornuftigt, fordi vi troede Titan kun oplevede lysbrise over overfladen. Men senere foreslog forskning, at vindene må være stærkere end tidligere antaget. NASAs rumfartøjer Cassini sendte også billeder af de partikler, der skabte disse klitter.
"Det var overraskende, at Titan havde partikler i størrelsen af sandkorn - vi forstår stadig ikke deres kilde - og at det havde vind stærk nok til at bevæge dem," sagde Devon Burr fra University of Tennessee. "Før vi så billederne, tænkte vi, at vinden var sandsynligvis for lys for at opnå denne bevægelse."
Men forskerne var mest forvirrede af klitterne. Ifølge data fra Cassini blæste vindene normalt øst mod vest. Men klitterne omkring kratere og bjerge lignede, at de var blevet skabt af vindene, der blæste i den anden retning.
I en NASA højtryks vindtunnel tilbragte Burr og hendes team seks år på at genskabe vilkårene for vind og sand på Titan. Endelig fandt de, at vinden måtte blæse mindst 50 procent hurtigere end oprindeligt antaget at skabe klitterne. Titans tætte atmosfære gjorde de hurtige hastigheder, der var nødvendige.
Deres opdagelse forklarede også formen af klitterne. Ifølge deres model er vindene på Titan sædvanligvis lyse og blæser øst mod vest og kan derfor ikke skabe klitter. Men to gange hvert Saturn år, som svarer til 30 Jordår, blæser vinden hurtigere i den anden retning, når Solen krydser Titans ækvator. Burr mener, at de hurtige skift i vinden er, når klitterne er skabt, og det står for deres form. Cassini kan have savnet disse høje vindhastigheder, fordi de ikke sker ofte.
5Mercury's Unexpected Volcanoes
Et andet NASA rumfartøj, MESSENGER, har givet ny indsigt i Mercury's tidlige planetariske historie. Oprindeligt troede forskere, at kviksølv aldrig havde aktive vulkaner, fordi det manglede de flygtige forbindelser i dets indre, der skaber eksplosionerne. Men billeder fra MESSENGER havde forskere scrambling for at omarbejde deres teorier.
MESSENGERs fotos viste tilstedeværelsen af pyroklastiske askebestandninger, der er fremstillet af fragmenter af stenblæst fra vulkanernes ventilationskanaler. Så Mercury havde naturligvis flygtige forbindelser. Men dataene viste også, at vulkaner brød ud for meget af kviksølvhistorien.
Det førte til et andet spørgsmål. Har de flygtige forbindelser i planetens indre eksploderet tidligt i Mercury's historie, eller har eksplosionerne fundet sted over en væsentligt længere periode?
Et forskergruppe fra Brown University mener, at udbrudene skete over en længere tidsramme. De kom til den konklusion ved at se på vulkanernes ventilationskanaler. Hvis vulkanerne havde eksploderet rundt om samme tid, ville alle ventilationsanordninger blive nedbrudt med omtrent det samme beløb. Men forskerne observerede forskellige mængder nedbrydning, hvilket er i overensstemmelse med vulkanudbrud over en meget længere periode.
Ved hjælp af nedbrydningsgraden for at bestemme Mercury's kraters alder tror forskerne, at den vulkanske aktivitet sandsynligvis opstod for 1-3,5 milliarder år siden. Det kan lyde gammelt, men det er faktisk geologisk ung.Hvis vulkanerne alle havde eksploderet omkring Mercury's formation, ville kratrene være omkring 4,5 milliarder år gamle.
Disse oplysninger hjælper os også til at finde ud af, hvordan kviksølv blev dannet. Ifølge to populære teorier plejede kviksølv at være større, men enten mistede de ydre lag, da de blev stegt af solen eller når de blev revet af med stor påvirkning kort efter, at planeten blev dannet. I betragtning af de nye oplysninger om flygtige forbindelser synes ingen af disse teorier sandsynligt nu.
4Mars Klima Historie
Black Beauty, en gammel Mars-meteorit fundet i 2011 i Sahara-ørkenen, kan fortælle en spændende fortælling om Mars klimapolitik. Den skinnende, mørke meteorit har indlejret zirkoner, holdbare mineraler, der skabes, når lava køler og kan overleve næsten alle kemiske angreb. Det betyder, at de kan hjælpe os med at bestemme alderen af klipper og give spor til en planetens klima. "Når du finder en zircon, er det som at finde et ur," siger Florida State Professor Munir Humayun. "En zircon begynder at holde øje med tiden fra det øjeblik, den er født."
Humayun og hans team var overrasket over at finde ud af, at nogle zirkoner i Black Beauty blev skabt for 4,4 milliarder år siden, da Mars var en ny planet med et miljø, der måske har haft evnen til at støtte livet.
Ved at studere variationer i oxygenatomer i disse zirkoner kunne Humayun udtrække nogle af Mars klimapolitik som en arkæolog ville udtrække biter af menneskets historie fra artefakter og menneskelige skeletter. Det skyldes, at zirkonerne fungerer som et arkiv af Mars klimaforandringer ved at holde fortegnelser over, hvad der skete med vanddamp under planetens historie.
Humayun opdagede, at vand var meget mere rigeligt på Mars omkring 4,5 milliarder år siden, men så fandt en dramatisk ændring sted. Den tørre ørken, der karakteriserer Mars i dag, har eksisteret i lang tid - mindst 1,7 milliarder år. Men hvis Mars engang var en varm planet med rigeligt vand, gnister det igen spørgsmålet: Er det muligt, at Mars opretholdt livet på én gang?
For nuværende klimastudier analyserer andre videnskabsmænd støvduder på Mars. Som vi har talt om, er støvdyner som støvede tornadoer. Men det er her, hvor sammenligningen med Jordens vejr slutter. "Martens luft er så tynd, støv har en større effekt på energioverførsler i [Mars] atmosfæren og på overfladen end i jordens tyk atmosfære", sagde Udaysankar Nair fra University of Alabama.
Om dagen kan støv i luften blokere sollys fra opvarmning af Mars overflade. Om natten udsender den samme støvtype langbølgestråling, der opvarmer overfladen. Så en større viden om atmosfæriske støv- og støvdiviler - skal hjælpe os med at udvikle en bedre forståelse af Mars 'nuværende klima.
3zebra striber i Van Allen strålingsbælte
Jorden er omgivet af to Van Allen strålingsbælter, en indre og en ydre, der hver formet som en donut og indeholder høj-energi elektroner og protoner. Men i begyndelsen af 2014 meddelte forskere, at NASA's tvilling Van Allen Probes havde opdaget et mærkeligt, men vedholdende zebra-stripemønster i højenergi-elektronerne i det indre strålingsbælte.
Jordens magnetfelt holder disse strålingsbælter på plads. Men Jorden syntes som en usandsynlig synder i zebra stripe mysteriet. De fleste forskere antog, at øget solvind ville forårsage denne form for struktur. Men den teori blev kasseret, da båndene fortsatte med at være synlige, selv om solvindaktiviteten var lav.
Forskere fandt i sidste ende det svar, de tidligere havde betragtet så usandsynligt. Det viser sig, at Jordens rotation forårsager zebra striberne. På grund af tiltningen i vores planetens magnetiske feltakse giver Jordens rotation et svagt, oscillerende elektrisk felt, som påvirker hele det indre strålingsbånd. Hvis du tænker på grupper af elektroner i strålingsbæltet som taffy, fungerer oscillationerne som en slikmaskine til at strække og folde taffyen, som producerer det stribede mønster i det indre strålingsbælte.
2Plasma Regnskyl på Solen
Solen har regnvejr med høje vindme, der overraskende ligner på nogle måder til de storme, vi oplever her på Jorden. Men på Solen består regnen af plasma, ioniseret gas, der falder fra corona til overfladen ved 200.000 kilometer i timen. Corona omgiver solen som en ydre atmosfære. Men når det regner fra coronaen, gyder det virkelig. Hver dråbe er så stor som Irland, og der er tusindvis af dråber i et koronalt regnbruser.
Forskere har kendt om denne plasma regn i omkring 40 år. Men indtil de modtog detaljerede data fra moderne satellitter og observatorier, kunne de ikke forklare, hvorfor det skete.
Det er her parallellerne til jordbaseret vejr bliver slående. Under de rette forhold vil solens skyer af tæt, varmt plasma afkøle, kondensere, indtil de falder til overfladen som koronale regndråber.
Der er også en proces med hurtig fordampning, der danner skyer. Men på Solen forårsager de kraftige eksplosioner af solstråler fordampningen. Teleskopbilleder viser, at solstråler, strålingsudbrud på overfladen af Solen, går forud for solregnskov. Forskere mener, at et usædvanligt hurtigt fald i temperaturen forårsager, at koronalgas forvandles til solregndråber.
1Organics On Mars
Udover at måle spidser af methan, opdagede NASAs rover Curiosity organiske molekyler i prøver fra indersiden af klipper. Pulveret fra en sten kaldet Cumberland er den første konkrete opdagelse af organiske stoffer på overfladen af Mars. Forskere ved ikke, om disse organiske stoffer udviklede sig på Mars eller blev transporteret der af carbonrige meteoritter.
NASA-forskere fandt ikke organiske stoffer i materiale, der blev eksponeret på overfladen af planeten.Men det er forståeligt, fordi kosmisk stråling og de evigt nuværende perchlorater, der producerer molekylskiftende chlor, har tendens til at ødelægge overfladeorganiske stoffer over tid.
Organiske molekyler består af carbon forbundet med andre elementer som hydrogen. De er afgørende for livet, som vi kender det, men de indeholder ikke nødvendigvis livet. Vi ved ikke, om Mars nogensinde var vært for levende mikrober, men det fortæller os, at oldtidens Mars havde betingelser, der var gæstfrie for visse former for liv.
Forskere havde brug for at finde tre komponenter til livet på Mars: vand, en energikilde og organiske stoffer. Ved at finde organiske stoffer har de nu en komplet ingrediensliste for livet på Mars, enten det er fortid eller nutid.
Cumberland-stenprøverne gav dem også vigtige oplysninger om vandtab på planeten. Ved at undersøge forholdet mellem deuterium og hydrogen i bjerget og sammenligne det med vanddamp i luften, tror forskerne, at en stor del af planetens vandtab skete, efter at klippen blev dannet. Men deres analyse foreslog også, at Mars mistede en god del af sit oprindelige vand, før Cumberland blev dannet.