10 Solar System Mysteries That Still Puzzle Vores bedste forskere

På trods af alle de oplysninger, vi har opdaget fra vores teleskoper og ydre rummissioner, er der stadig mange gåder at løse i vores eget solsystem. Nogle gange virker det jo mere vi lærer, jo mere mysterier vi afdækker.

10Den Usynlige Skærm Omkring Jorden

I 1958 opdagede James Van Allen fra University of Iowa et par strålingsbælter, en indre og en ydre donutformet ring op til 40.000 kilometer (25.000 mi) over jorden, der indeholder højenergi-elektroner og protoner. Jordens magnetfelt holder disse strålebælter på plads, men de krymper og svulmer efter behov for at reagere på Solens udslip af energi i vores retning.

I 2013 opdagede Daniel Baker fra University of Colorado en tredje struktur mellem de indre og ydre Van Allen strålingsbælter. Baker karakteriserede denne struktur som en "opbevaringsring", der kommer og går som at hæve eller sænke et usynligt skjold efter behov for at blokere virkningen af ​​"dræberelektroner". Disse elektroner, der kan være farlige for både astronauter og satellitudstyr, dart rundt om jorden på over 16.000 kilometer (100.000 mi) per sekund, når vi har alvorlige solstorme.

På en højde på lidt over 11.000 kilometer (7000 mi) danner en skarp grænse en slags indre kant på det ydre strålingsbælte, hvilket blokerer disse elektroner fra at trænge dybere ind i vores atmosfære.

"Det er næsten som om disse elektroner løber ind i en glasvæg i rummet," sagde Baker. "Nogensinde som skjoldene skabt af kraftfelter på Star Trek der var vant til at afvise fremmede våben, ser vi et usynligt skjold, der blokkerer disse elektroner. Det er et yderst forvirrende fænomen. "

Forskere har udviklet flere teorier for at forklare dette skjold. Men indtil videre arbejder ingen af ​​dem helt.

9The Flyby Anomaly

Siden vi begyndte at udforske rummet, har vores rumfartøjer udført flyby manøvrer for at bruge gravitationsenergien fra en planet eller måne for at give dem et fartforhøjelse, da de rejser ind i rummet. Disse flybys bruges regelmæssigt til at flyve satellitter dybere ind i solsystemet. Men forskere kan ikke synes at estimere disse hastigheder korrekt. Der er ofte en lille, uforklarlig variation i hastighed, der er blevet kaldt "flyby anomali."

Vi har kun overvågningsudstyret til at registrere den præcise forskel i hastigheder på flybys af Jorden. Afvigelsen har varieret fra et hastighedsfald på 2 millimeter (0,08 in) per sekund med NASA's Cassini i 1999 til en hastighedsforøgelse på 13 millimeter (0,5 in) per sekund med NASAs NEAR asteroide rumfartøj i 1998.

"Disse afvigelser påvirker ikke rumfartens spor," siger Luis Acedo Rodriguez, fysiker ved Polytechnic University of Valencia. "Selvom de tilsyneladende er små mængder, er det meget vigtigt at afklare, hvad de skyldes, især i den nuværende æra med præcis rumforskning."

Forskere har foreslået flere årsager, fra solstråling til mørkt materiale fanget af vores planetens tyngdekraft. Men det er et mysterium.

8Jupiter's Great Red Spot

Jupiter's Great Red Spot har produceret mindst to igangværende mysterier. Den første er, hvordan denne cyclone Energizer Bunny fortsætter og går og går. Det er en massiv storm, der er bred nok til at indeholde mindst to jordarter. "Baseret på aktuelle teorier, skulle den Store Røde Spot være forsvundet efter flere årtier," sagde Pedram Hassanzadeh fra Harvard University. "I stedet har det været der i hundreder af år."

Der er flere teorier til at forklare dens levetid. Den ene er, at den røde spot hvirvel absorberer mindre hvirvler over tid for at få energi. Hassanzadeh foreslog en anden i slutningen af ​​2013 - den vertikale strømning i hvirveldyret bevæger både kolde gasser op fra bunden og varme gasser ned fra toppen for at forny en del af energien i midten af ​​hvirvelstrømmen. Men ingen teori løser fuldstændigt dette puslespil.

Det andet mysterium af det store røde sted er kilden til dets slående farve. En teori siger, at den røde farve er forårsaget af kemikalier, der dannes under Jupiters synlige skyer og godt op. Men nogle forskere hævder, at en bevægelse af kemikalier fra neden ville skabe et endnu mere rødt sted og forårsage rødme i andre højder også.

Den seneste hypotese er, at det store røde sted er som en solskoldning på det øverste lag af skyerne med hvide eller grå skyer nedenunder. Forskerne, der fremsætter denne teori, mener, at den røde farve kommer fra ultraviolet lys fra solen, der bryder sammen kemikalier som ammoniak og acetylengasser i Jupiters øvre atmosfære. De testede denne effekt på forskellige molekyler. I en test var farven lysegrøn. Så meget af deres resultat afhænger af, om deres antagelse af skyernes kemiske makeup er korrekt.

7Væske forudsigelser på Titan

Som jorden har Titan årstider. Det er fordi Titan har en tæt atmosfære, den eneste måne i vores solsystem, der kan gøre kravet. Hver sæson er omkring syv jord år lang, da Saturnus tager 29 jordår til at bane solen.

Årstiderne blev sidst i 2009. På den nordlige halvkugle vendte vinteren til foråret, mens den på den sydlige halvkugle vendte om til sommer. Men i maj 2012 fik vi i efterårssæsonen på den sydlige halvkugle billeder fra NASAs Cassini rumfartøjer, der viste en stor polar hvirvel (eller hvirvlende sky), der danner over Titans sydpol. Forskere blev forundret, fordi hvirveldyret var omkring 300 kilometer over månens overflade, et område, der skulle være for højt og for varmt til, at et sådant fænomen skulle fremstå.

Ved at analysere spektralfarverne af sollys, der afspejles af Titans atmosfære, kunne de se signaturen af ​​frosne partikler af hydrogencyanid (HCN), en giftig forbindelse. Det betød at de nuværende modeller af Titan må være forkerte. Den øvre atmosfære skal være koldere end forudsagt ved ca. 100 grader Celsius (eller 200 ° F) for at danne disse partikler. Så som årstiderne skiftede, blev atmosfæren på den sydlige halvkugle afkøling hurtigere, end vi havde forventet.

Da atmosfærens cirkulation trækker store mængder gas mod syd i løbet af årstidsskiftet koncentrerer HCN der og afkøler luften omkring den. Også det aftagende sollys i vintersæsonen vil yderligere afkøle den sydlige halvkugle.

Dette antyder forskerne, at de vil afdække endnu flere mysterier, når sommersolhverv ruller rundt for Saturn i 2017.

6 Oprindelsen af ​​kosmiske stråler med høj energi

Kosmiske stråler er høj energi stråling, som vi ikke fuldt ud forstår. En af de største mysterier i astrofysik er, hvor Ultra-High-Energy (UHE) kosmiske stråler stammer fra, og hvordan de udnytter så enorm energi.

De er de mest energiske partikler, der er kendt i vores univers. Forskere kan spore det korte udseende af høj-energi partikler fra disse kosmiske stråler, når de rammer Jordens øvre atmosfære, kaskader sekundære partikler i en hurtig eksplosion af radiobølger, som ikke varer længere end nogle få nanosekunder. Men på Jorden får vi ikke nok af disse sjældne partikler med høj energi til at finde ud af, hvor de kommer fra.

På jorden er vores største detektor kun omkring 3.000 kvadratkilometer (1.000 mi), som er omtrent lige så stor som Luxembourg eller Rhode Island. Ved at bruge den meget følsomme Square Kilometer Array (SKA), som forventes at blive verdens største radioteleskop, har forskerne til hensigt at gøre Månen til en stor kosmisk stråledetektor. SKA'en bruger hele Månens synlige overflade til at detektere radiobølgesignaler fra disse partikler. Forskere skal kunne spore omkring 165 UHE kosmiske stråler hvert år i stedet for de 15, de ser årligt lige nu.

"Kosmiske stråler ved disse energier er så sjældne, at du har brug for en enorm detektor til at samle et betydeligt antal af dem," sagde Dr. Justin Bray fra University of Southampton. "Men månen dværger enhver partikeldetektor, der er bygget indtil videre. Hvis vi kan gøre dette arbejde, bør det give os vores bedste chance endnu for at finde ud af, hvor de kommer fra. "

5Radio Dark Spots On Venus

Venus har en varm, overskyet, tæt atmosfære, der beskytter sin overflade fra udsigten til omkreds i rumfartøjer i synligt lys. Hidtil har den eneste måde at kortlægge overfladen været at lede radar gennem skyerne og afspejle den fra planetoverfladen for at måle højder. Vi har også observeret radioemissioner fra planetens varme overflade.

Da NASAs Magellan-rumfartøj sidst besøgte Venus for 20 år siden, opdagede vi to mysterier, der endnu ikke er løst. For det første, jo højere forhøjelse på Venus, jo bedre (eller "lysere") afspejler radiobølgerne overfladen. Noget lignende sker på Jorden, men med synligt lys. Det betyder, at vi ser koldere temperaturer ved højere højder. Tænk på, hvordan Jordens varme overflade kan overgå til is og sne på en bjergtop. Det er vores lysende mønster i synligt lys.

For at den samme effekt kan forekomme på Venus, når vi ikke kan se overfladen i synligt lys, tror forskerne, at der kan være en kemisk vejrproces, der afhænger af temperaturen eller en slags tungmetalfældning, der virker som en heavy metal frost.

Det andet mysterium er, at vi får radio mørke pletter i højeste højder på planets overflade. For eksempel oplevede forskerne lavere radarrefleksioner på 2.400 meter højder og derefter en hurtig lysning (eller stigning i radiorefleksioner), da højderne steg til 4.500 meter (14.750 ft). Men med 4 700 meter forhøjede de mange flere sorte pletter, nogle gange nummererede i hundrederne. Disse steder går radio sort.

4Bright klumper i Saturns F Ring

Når man sammenligner de seneste data fra NASAs rumfartøj Cassini mod data fra NASAs Voyager 30 år tidligere, fandt forskerne et kraftigt fald i lyse klumper i Saturns F-ring (selv om det samlede antal klumper forblev det samme). F-ringen ser ud til at ændre sig konstant, nogle gange i løbet af få dage. "Det skaber et uimodståeligt mysterium for os at undersøge," sagde Robert French fra SETI Institute i Californien.

Nogle af Saturns ringe består af isstykker, der kan være lige så store som bjergarter. Men F-ringet er dannet af ispartikler, der er så små som støvtykker (forskere kalder det en "støvet ring"). Det ville ligne en lys tåge, hvis du skulle se på den.

Nogle gange er ispartikler nær ringklumpen sammen i bjergstormede sneboller kaldet moonlets. Når disse måner kolliderer med F-ringen, som kan ske på hver kredsløb, fungerer de som kofangerbiler, der pulveriserer isens pletter, der allerede omfatter ringen. Det skaber lyse klumper.

Men disse måners liv og død kan bestemmes af, hvordan kredsløbet af Prometheus, en af ​​Saturns måner, er i overensstemmelse med F-ringen. Nogle gange sporer denne justering skabelsen af ​​måler, og til tider ødelægger den dem, der allerede er oprettet. Antallet af moonlets kan direkte påvirke antallet af lyse klumper. Det er i det mindste en teori.

En anden teori er, at F-ring er nyere end vi troede og blev skabt, da en større ismåne blev revet fra hinanden. I så fald ændres F-ringet, da det udvikler sig. Vore forskere ved ikke, hvilken teori der er korrekt, indtil vi får flere data fra at observere F-ringetiden over tid.

3Europa's savnede gejsere

Dette er en anden alien forsvindende handling. Forskere erklærede i slutningen af ​​2013, at NASAs Hubble-rumteleskop havde opdaget 200 km lange (120 mi) gejsere, der skyder ind i luften fra Europas sydpol, Jupiter's ismåne. Pludselig syntes søgningen efter fremmede liv muligvis lettere. En orbital probe kan have været i stand til at flyve igennem gejserne og prøve Europas undergrunds hav for tegn på liv uden landing på sin isete overflade.

Men opfølgningsobservationer finder ikke vanddamp, og en genanalyse af ældre data har givet anledning til spørgsmål om, hvorvidt geyserne nogensinde var der. Nogle forskere hævder, at Hubble ikke registrerede gejsere i oktober 1999 og november 2012, så vi har altid vidst, at gejsere er forbigående på Europa.

For nu er opdagelsen af ​​gejsere blevet til et mysterium. Da NASA forventer at sende en robot sonde til Europa, er det vigtigt at finde ud af, om gejserne er ægte, så de kan designe deres instrumenter i overensstemmelse hermed.

2Mars Methan Burps

NASAs nysgerrighed rover har ikke konsekvent sniffet metan på Mars, men den lejlighedsvise burp efter otte måneder bliver forskere ophidset igen. På jorden produceres over 90 procent af metan i vores atmosfære af levende ting. Derfor er forskerne ivrige efter at finde ud af, hvor Mars's metan kommer fra, og hvad der forårsager lejlighedsvis udslip i atmosfæren.

Der er flere muligheder. Den ene er tilstedeværelsen af ​​methanogener, som er mikrober, der producerer methan. Det er også muligt, at kulstofrige meteoritter rammer Mars 'atmosfære som en organisk bombe og frigiver methan, når solens ultraviolette stråling opvarmer kulbrintet til ekstreme temperaturer. Der er også mange flere teorier.

Det andet mysterium er, hvorfor Mars's metan forsvinder. Da vores banebrydende rumfartøj ikke kunne finde nogen metan, efter at den først blev registreret, var det ikke fornuftigt. Ifølge videnskaben, som vi forstår det, kan metan ikke forsvinde om få år. Det antages at være stabilt i omkring 300 år i atmosfæren.

Så det rejste spørgsmålet om, hvorvidt vi faktisk havde opdaget gassen. Men nogle af de lejlighedsvise pigge var ubestridelige. Så måske blæser metan ud over nysgerrighedens spændingsområde, selvom det ikke forklarer bestemte resultater ved at omkaste rumfartøjer.

1Life On Ceres

NASA rumfartøjer Dawn er på vej til at besøge Ceres, en Texas-stor dværgplan i vores solsystem, i marts 2015. Næsten alt om Ceres er et mysterium, så det er et sikkert skud, vi bliver overraskede. I modsætning til protoplanet Vesta, som Dawn lige udforsket, er der ingen meteoritter knyttet til Ceres for at hjælpe os med at låse hemmelighederne op på forhånd.

Mens Vesta for det meste er tørt, antages Ceres at være lavet af sten og is, eventuelt med et hav under den isete overflade. Vand antages at omfatte ca. 40% af dets volumen. Bortset fra jorden har Ceres det mest vand i enhver planetarisk krop i vores indre solsystem. Vi ved bare ikke, hvor meget det er flydende. Måske vil Dawn fortælle os, hvorfor Ceres har så meget vand, hvis det virkelig gør det, og hvorfor det er så forskelligt fra Vesta.

Både Ceres og Vesta kan give vigtige oplysninger om livet på vores planet. Faktisk er det en af ​​de mest overbevisende mysterier om Ceres. Gør det eller kunne det støtte livet?

Hvad vores videnskab ved, er der tre hovedkomponenter, der er nødvendige for livet: en kilde til energi, flydende vand og kemiske byggesten som kulstof. Ud over at have vand, er Ceres tæt nok til Solen for at modtage en hel del solvarme. Vi ved ikke, om det har en intern varmekilde. Vi kan heller ikke være sikre på, om det har kemikalierne at producere liv som vi kender det.

Der er endda en teori om, at livet på jorden kan have stammer fra Ceres. Hvis jorden blev steriliseret af virkninger fra andre organer, og Ceres havde liv, der overlevede, så kan Ceres have plantet vores planet på ny med sit liv, da bitene af Ceres brød ud og kolliderede med Jorden.