Неразрешенные загадки Солнечной системы

Невидимый щит, окружающий Землю

В 1958 Джеймс Ван Аллен из Университета Айовы обнаружил пару радиационных колец, опоясывающих нашу планету на высоте до 40 000 километров и состоящих из электронов и протонов высоких энергий. Удерживает эти кольца вокруг нашей планеты магнитной поле Земли. Наблюдение за кольцами показало, что они то сжимаются, то расширяются под воздействием энергии, выбрасываемой вспышками на Солнце.

В 2013 году Дэниель Бэйкер из Колорадского университета обнаружил между внутренним и внешним радиационными кольцами Ван Аллена третью структуру. Бэйкер обозначил эту структуру как «накопительное кольцо», работающее как расширяющийся и сужающийся невидимый щит, блокирующий эффекты «смертельных электронов». Эти электроны, находящиеся на высоте 16 000 километров, могут быть губительными не только для людей, находящихся в космосе, но и для различного оборудования космических спутников.

На высоте чуть выше 11 000 километров над поверхностью планеты формируется граница внутреннего кольца, чей внешний контур блокирует электроны и не позволяет им проникать глубже в нашу атмосферу.

«Эти электроны будто бы сталкиваются со стеклянной стеной. Нечто создает вокруг нашей планеты некое подобие силового поля, какое мы могли видеть в различных фантастических фильмах. Это невероятно загадочный феномен», — говорит Бэйкер.

Ученые разработали несколько теорий, которые тем или иным образом частично могли бы объяснить сущность данного невидимого щита. Однако ни одна из этих теорий не является окончательной и подтвержденной.

Аномалии ускорения

Для отправки космических аппаратов в дальние уголки нашей Солнечной системы ученые используют специальные гравитационные маневры, задействуя гравитационную энергию нашей планеты или Луны для ускорения. Однако ученые, как оказывается, не всегда точно способны рассчитать скорость ускорения космических аппаратов при таких маневрах. Иногда происходит так, что рассчитанная скорость не соответствует ранее заявленной. Такие нестыковки называются «аномальным ускорением».

Сейчас у ученых есть возможность рассчитать лишь точную разницу в скорости при ускорении за счет гравитационной энергии Земли. Однако даже в этом случае происходят непредвиденные события, как, например, случилось с зондом NASA «Кассини» в 1999 году, чья скорость полета ввиду непонятных обстоятельств была замедлена на 2 миллиметра в секунду. Другой случай произошел в 1998 году, когда космический аппарат NEAR все того же NASA получил необъяснимое ускорение на 13 миллиметров в секунду выше, по сравнению с ранее заявленными расчетами.

«Эти необъяснимые различия в расчетной и реальной скорости не играют серьезной роли в изменении траектории полета космических аппаратов», — говорит Луи Аседо Родригез, физик из Политехнического университета Валенсии.

«И хотя данные аномальные различия встречаются не так часто, учитывая все риски, очень важно узнать, чем они вызываются».

Ученые в свое время предлагали различные теории о том, чем могут быть вызваны эти аномалии. В виновники ставили и солнечную радиацию, и темную материю, захваченную гравитацией нашей планеты, однако точной причины этого явления не знает никто. До сих пор.

Погода Титана

Как и на Земле, на Титане есть свои времена года. Титан является единственным спутником в нашей Солнечной системе, обладающим плотной атмосферой. Каждый сезон на Титане равен примерно семи годам на Земле (Титан, напомним, является спутником Сатурна, которому для оборота вокруг Солнца требуется 29 земных лет).

Последняя смена сезона на Титане произошла в 2009 году. В его северном полушарии зима сменилась весной, в то время как в южной части спутника лето сменилось осенью. Однако в мае 2012 года во время осеннего сезона в южном полушарии космический аппарат «Кассини» сделал фотографии гигантского полярного вихря, формирующегося на южном полюсе спутника. Увидев эти фотографии, ученые были озадачены тем фактом, что вихрь образовывался на высоте 300 километров над поверхностью Титана. Причина озадаченности заключалась в высоте и температуре области, где образовался этот вихрь — они были слишком высокими.

Анализируя спектральные данные цветов солнечного света, отражаемые атмосферой Титана, ученые смогли обнаружить признаки наличия частиц циановодорода. А его наличие, в свою очередь, могло бы означать, что все наше представление о Титане является в корне неверным. Присутствие циановодорода должно говорить о том, что верхние слои атмосферы спутника должны быть на 100 градусов Цельсия холоднее, чем считалось ранее. При смене сезона атмосфера в южном полушарии Титана стала охлаждаться быстрее, чем ожидалось.

Так как циркуляция атмосферы во время смены сезона гонит огромный объем газа к югу, концентрация циановодорода возрастает и охлаждает находящийся рядом воздух. Снижение воздействия солнечного света во время зимнего сезона также сильнее охлаждает южное полушарие. Это предположение, а также многие другие загадки Титана ученые собираются проверить в день летнего солнцестояния, который произойдет на Сатурне в 2017 году.

Радиомолчание Венеры

Венера обладает горячей, плотной, состоящей из облаков атмосферой, скрывающей ее поверхность от прямой видимости. До настоящего момента единственным способом для картографирования поверхности этой планеты является радиолокационный метод. Когда космический аппарат «Магеллан» посетил Венеру 20 лет назад, ученых заинтересовали две загадки планеты, которые остались нерешенными до сих пор.

Первая загадка заключается в том, что чем выше ландшафт поверхности планеты, тем лучше («ярче») отражаются направленные на поверхность радиоволны. Нечто аналогичное происходит у нас на Земле, но с учетом видимого света. Чем выше мы поднимаемся, тем более низкой становится температура. Чем выше в горах, тем больше и толще снежные шапки. Аналогичный эффект происходит на Венере, поверхность которой мы не можем наблюдать в видимом свете. Ученые считают, что причиной этого эффекта является процесс химического выветривания, зависящий от температуры или типа осадков тяжелых металлов, которые действуют как металлические шапки, отражающие радиосигналы.

Вторая загадка Венеры заключается в наличии радиолокационных пробелов на возвышенностях поверхности планеты. Ученые видят слабые отражающиеся сигналы на высоте 2400 метров, затем резкий скачок отражения сигналов при подъеме до 4500 метров. Однако начиная с 4700 метров происходит резкое увеличение пробелов в отражении сигналов. Иногда количество этих пробелов исчисляется сотнями. Сигналы идут будто в пустоту.

Сгустки света на F-кольце Сатурна

Сравнивая недавно полученные космическим аппаратом «Кассини» данные с информацией, полученной «Вояджером» 30 лет назад, ученые обнаружили снижение проявлений ярких сгустков на F-кольце Сатурна (хотя общее число сгустков при этом осталось неизменным). Как выяснили ученые, F-кольцо способно изменяться. При этом делать это очень быстро. Фактические в течение нескольких дней.

«Это наблюдение открывает для нас еще одну загадку нашей Солнечной системы, которую определенно стоит разрешить», — говорит Роберт Френч из Института SETI в Калифорнии.

Некоторые из колец Сатурна состоят из кусков льда, размеры которых аналогичны большим валунам. Однако F-кольцо планеты состоит из частиц льда, размер которых не больше пылинок. По этой причине ученые нередко называют F-кольцо «пылевым кольцом». При взгляде на это кольцо будет видно тусклое свечение.

Иногда частицы льда рядом с кольцом соединяются и образуют большие комы льда — крошечные спутники Сатурна. Когда эти крошечные спутники сталкиваются с основной массой F-кольца, то выталкивают из него те частицы, которые его образуют. В результате этого происходят яркие вспышки. Количество этих вспышек напрямую зависит от числа этих крошечных спутников. По крайней мере так гласит одна из теорий.

Согласно же другой теории, F-кольцо Сатурна образовалось относительно недавно. И образовалось оно вследствие разрушения более крупных ледяных спутников планеты. В этом случае изменения в F-кольце происходят вследствие его развития. Ученые пока не решили, какая из теорий больше похожа на правду. Требуется больше наблюдений за F-кольцом планеты.

Мнимые гейзеры Европы

В конце 2013 года ученые объявили о том, что космический телескоп «Хаббл» обнаружил на поверхности южного полюса Европы, ледяного спутника Юпитера, вырывающиеся на высоту 200 километров гейзеры. Неожиданно для науки поиск внеземной жизни потенциально стал проще. Ведь орбитальный зонд мог пролететь сквозь эти гейзеры и собрать образцы океанического состава Европы для поиска признаков жизни и при этом без необходимости посадки на ледяную поверхность.

Однако дальнейшие наблюдения за Европой не показали никаких свидетельств водяного пара. Повторный анализ собранных ранее данных вообще поставил под вопрос информацию о том, были ли вообще эти гейзеры. Некоторые ученые указывают также на то, что исследуя в октябре 1999 года и в ноябре 2012 года Европу «Хаббл» не обнаружил никаких гейзеров.

«Обнаружение» гейзеров на Европе обернулось настоящей загадкой. Аэрокосмическое агентство NASA планирует отправить к спутнику Юпитера роботизированный зонд, чьей задачей будет разобраться в реальности или нереальности наблюдения.

Метан на Марсе

Марсоход «Кьюриосити» с момента своего пребывания на Красной планете не заметил признаков наличия метана на Марсе, однако спустя 8 месяцев после его приземления ученые были удивлены тому, что марсоход зафиксировал своими чувствительными датчиками. На Земле более 90 процентов находящегося в атмосфере метана производится живыми существами. Именно по этой причине ученые во что бы то ни стало решили выяснить, откуда же мог взяться метан на Марсе и что могло вызывать его неожиданный выброс в атмосферу Красной планеты.

По мнению все тех же исследователей, на то есть несколько возможных причин. Одной из них, например, могло бы являться наличие на планете метан-продуцирующих бактерий или метаногенов. Другой вероятной причиной могут являться богатые водородом метеориты, которые время от времени проникают сквозь атмосферу Марса и являются, по сути, своего рода органическими бомбами, высвобождающими метан при нагреве до экстремальных температур ультрафиолетовым излучением Солнца. Теорий в этом вопросе много и одна краше другой.

Вторая загадка Марса заключается в том, что метан не только появляется, но и исчезает. Когда марсианский космический зонд не смог обнаружить признаки наличия метана после того, как его первоначально там обнаружили, ученых этот факт поставил в настоящий тупик. Если верить науке, метан не может исчезнуть с планеты всего за несколько лет. Процесс разложения этого химического вещества из атмосферы потребовал бы около 300 лет. Поэтому перед учеными появился вопрос: а был ли вообще на самом деле обнаружен метан на Марсе?

Тем не менее некоторые из выбросов метана действительно были подтверждены. Что же касается того, куда он потом делся: может быть, марсианские ветры постоянно отгоняют молекулы метана от чувствительных датчиков «Кьюриосити»? И все же это никак не объясняет определенные наблюдения находящегося на орбите планеты космического зонда.