Главные загадки Солнечной Системы

Даже если мы уже рассказывали вам о тайнах нашей Солнечной системы здесь, здесь и здесь, им несть числа, и мы возвращаемся, взяв в охапку еще больше загадочных достопримечательностей и особенностей, которые сбивают с толку наших ученых. Порой они даже разжигают теории заговора, и это еще больше подливает масла в огонь. 

Видео выше презентует пять загадочных «звуков» из космоса, три из которых, безусловно, произошли в нашей Солнечной системе. Все эти звуки представляют собой радиоволны или плазменные волны, переведенные в звук, чтобы люди могли их услышать.

Сначала мы слышим жуткие звуки, которые космический аппарат NASA «Кассини» зафиксировал как всплески радио с полюсов Сатурна в апреле 2002 года. Колебания в частоте и времени соответствуют активности полярных сияний Сатурна, подобно нашим собственным радиовсплескам от северных и южных сияний. Ученые считают, что эта комплексная полоса возрастающих и ниспадающих тонов пришла из множества радиоточек, которые двигались вдоль магнитного поля Сатурна вблизи полярных регионов. Теоретики заговора полагают, что эти звуки напоминают переговоры инопланетян.

Вторым мы слышим вход «Вояджера-1» в межзвездное пространство (если не считать облако Оорта) в 2012 году. Этот аппарат считается самым дальним нашим странником за пределами Земли. Ему понадобилось 35 лет, чтобы услышать звук этой плотной плазмы (ионизированного газа), вибрирующей во время столкновения с взрывной волной извержений Солнца.

Третьим мы слышим «ксилофонную музыку» кометы 67P/Чурюмова — Герасименко, записанную космическим аппаратом «Розетта» в августе 2014 года. Ученые считают, что эта музыка рождается в процессе «колебаний в магнитном поле среды кометы». «Чтобы сделать эту музыку слышимой человеческому уху, частоты были усилены примерно в 10 000 раз». Но даже сейчас остается тайной, как именно работают эти колебания.

Дальше мы слышим свистящий звук (электромагнитных «свистящие» излучений) молний Юпитера, записанный «Вояджером». Когда излученные волны попадают в плазму над планетой, высокие частоты движутся быстрее, чем низкие вдоль магнитного поля Юпитера. Поэтому мы слышим эффекты потустороннего свиста.

Наконец, мы слышим «сердцебиение» кушающей черной дыры в двойной системе звезд GRS 1915+105, записанное NASA Rossi X-ray Timing Explorer в 1996 году и преобразованное в звук учеными Массачусетского технологического института. NASA также записало сердцебиение черной дыры в системе IGR J17091-3624 в 2003 году.

Если вам знакомо научно-фантастическое понятие червоточин — коротких ходов, соединяющих две удаленных точки в космосе — тогда вы должны понимать, что такое магнитный портал. Разница только в том, что магнитные порталы действительно существуют. Они спрятаны вокруг Земли, открываются и закрываются десятки раз на дню. Также они нестабильны, невидимы и недолговечны. За то недолгое время, которое мы их знаем, мы выяснили, что прогнозировать их поведение чрезвычайно трудно. Но это может измениться.

Земля окружена магнитосферой, невидимым магнитным полем, вырабатываемым расплавленным ядром нашей планеты. В верхних слоях атмосферы линии магнитных сил нашей планеты и Солнца иногда встречаются, чтобы сформировать точки X, ведущие к этим скрытым магнитным порталам. Каждый портал формирует нерушимый путь в 150 миллионов километров от атмосферы Земли к атмосфере Солнца, позволяя огромному числу солнечных частиц быстро проникать в нашу магнитосферу, если портал будет оставаться открытым достаточно долго. Когда это происходит, эти солнечные частицы могут производить геомагнитные бури, вызывая полярные сияния и нарушения работы в наших электросетях.

Плазмофизик Джек Скаддер обнаружил, что мы можем быть в состоянии предсказать эти точки Х. «Мы обнаружили пять простых комбинаций измерений магнитного поля и энергетических частиц, которые говорят нам, когда мы подходим к точке Х или региону диффузии электронов, — говорит Скаддер. — Один аппарат с нужными инструментами может проводить такие измерения».

Миссия NASA Magnetospheric Multiscale Mission была запущена в начале 2015 года с целью изучения этих магнитных порталов и сбора большего количества информации о них.

Хотя риск такого довольно высок, возможно, в вас уже попадала темная молния — и ее пучки антиматерии — хотя вы даже не заметили.

Темная молния также известна как «земные гамма-вспышки». Грозы не только вырабатывают электроэнергию с помощью видимых молний — они также производят мощные вспышки излучения посредством тихих темных молний, который почти невидимы. Гамма-излучение обычно связывают с ядерными взрывами, сверхмассивными черными дырами и сверхновыми. Поэтому вас может удивить наличие таких вспышек в грозах.

В то время как видимая молния движется от облака к облаку или между облаком и землей, образуя стрелу, темная молния летит вверх во всех направлениях в космос, включая и воздушное пространство, где летают коммерческие самолеты. Если вы летаете часто, то получаете излучение чаще, чем вы думаете. Мы также знаем, что темная молния обстреливает космос позитронами, антивеществом-эквивалентом электрона.

Ученые считают, что ваша доза радиации от удара темной молнии, вероятно, эквивалентна сканированию с помощью компьютерной томографии, но не уверены на все сто. Если вы получите достаточно радиации в один момент или в совокупности, ваше тело может пострадать от удара темной молнии. Но вы не получите такого ущерба, который мог быть при прямом ударе обычной молнии.

Риск быть пораженным темной молнией довольно низок, поскольку пилоты стараются не летать под грозами. «По всей видимости, доза никогда не достигнет по-настоящему опасного уровня, — говорит физик Джозеф Дуайер. — Радиация от темной молнии — не то, чего стоит опасаться людям, и это точно не причина бросать перелеты. Можно без проблем садиться на самолет с детьми».

Мы много не знаем о темных молниях. И хотя мы считаем, что они рождаются, когда высокоэнергетические электроны сталкиваются с молекулами воздуха во время грозы, мы точно не знаем, как связаны видимые молнии и темные. Мы также не знаем, как часто рождаются темные молнии и, вообще, попадали ли они в кого-нибудь.

Не так давно мы рассказывали вам, что «Особенность 5», яркое пятно на поверхности Цереры, может быть криовулканом, извергающим воду вулканом, который говорит о наличии подземного океана. Новые снимки, сделанные космическим аппаратом Dawn, добавляют загадке шарма.

Во-первых, мы видели еще одно яркое пятно, «Особенность 1», на поверхности Цереры. Но два этих пятна выглядели по-разному, когда их просматривали на тепловых снимках. «Особенность 1» оказалась темным пятном на инфракрасных снимках, а это значит, что она холоднее окружающей ее местности. «Особенность 5» вообще не проявилась на термальных снимках, следовательно, ее температура соответствует окружающей. Мы не знаем пока, что это могло бы значить. Возможно, пятна состоят из разных материалов, либо земля, окружающая их, отличается.

Следующий раунд снимков еще больше усугубил загадку. Вместо двух пятен мы обнаружили, что они на самом деле состоят из нескольких отдельных точек разных размеров с центральным кластером. Самое яркое пятно содержало кратер шириной в 90 километров.

Церере также недостает крупных кратеров на поверхности, которые там должны быть. «Когда мы сравниваем размеры кратеров Цереры с теми, что мы видим на протопланете Веста, нам не хватает нескольких крупных кратеров, — говорит Расселл. — Об этом нам тоже хотелось бы узнать больше».

Тем не менее Церера демонстрирует больше свидетельств активности вроде оползней и селей на поверхности, чем Веста. Также у Цереры есть довольно крутые горы, вздымающиеся над относительно гладкой поверхностью.

На протяжении четырех лет космический аппарат NASA MESSENGER летал вокруг Меркурия, отправляя нам снимки скал, которые похожи на гигантские ступеньки лестницы. Самая большая в длину составляет порядка 1000 километров, а в высоту — больше 3000 метров.

Такие уступы создаются, когда породы выталкиваются в таком порядке по трещинам в земной коре планеты. В случае Меркурия многие ученые считают, что эти уступы являются «морщинами» поверхности, которые были созданы, когда планета уменьшилась почти на 14 километров в диаметре из-за того, что ее ядро трансформировалось от расплавленного в твердое. И все же эти уступы выглядят неправильно. Если бы они сформировались из-за уменьшения, они должны были быть однородными на всей поверхности Меркурия. Но вместо этого большинство уступов идут вдоль двух широких полос от севера до юга на каждой из сторон планеты. При этом в северном полушарии уступов в два раза меньше, чем в южном.

И это не все странности Меркурия. Еще он слишком далек от Солнца.

Как определили ученые по данным космического аппарат «Кеплер», только одна планетарная система похожа на нашу. Как правило, многие звезды окружены системами с плотно упакованными внутренними планетами (STIP). Со временем в результате столкновений между внутренними планетами остаются лишь немногие выжившие. Если ученые составляют правильную модель, нашей Солнечной системе не хватает четырех планет, которые должны были вращаться до Венеры в прежние времена. Когда все столкновения завершились, выжил только Меркурий.

Это может объяснить, почему на Меркурии содержится слишком много тяжелых элементов и не хватает элементов полегче. Возможно, столкновения с другими космическими объектами счистили внешнюю легкую кору планеты, обнажив плотный слой. Также это может объяснить, почему модели нашей Солнечной системы показывают, что вокруг нашего Солнца вращается слишком много материала, чтобы образовалась только одна планета близко к Меркурию.

В начале 2012 года астроном-любитель Уэйн Джешке заметил странное облако над Марсом. В отличие от тонких субтильных облаков, которые обычно образуются над этой планетой, эти монструозные перья вытягивались с поверхности до высоты 240 километров, будучи в два раза длиннее любых предыдущих облаков. Также они были невероятно широкими, до 500-1000 километров в поперечнике.

Первые перья продержались чуть больше недели в марте 2012 года. Похожие перья появились ненадолго в апреле 2012 года. Даже после консультаций с другими астрономами любителями, Джешке не смог объяснить увиденное. Поэтому он пошел к профессионалам, но и они оказались в тупике.

Прошерстив исторические данные, профессиональные астрономы нашли снимки космического телескопа Хаббл от 1997 года, когда тот зафиксировал похожее облако на Марсе. Профессионалы пришли к выводу, что странные перья не состояли из кристаллов льда, поскольку атмосфера Марса слишком теплая для этого. Также не было похоже, что эти перья были сиянием, похожим на полярные сияния у нас на планете. Тип солнечной активности, необходимый для создания сияний, отсутствовал в дни, когда проявились марсианские перья. При этом они были в 1000 раз более яркими, чем что угодно в принципе, наблюдаемое с Земли.

Не все планетологи верят в реальность этих перьевых облаков. Но остальным приходится верить 19 разным наблюдателям, зафиксировавшим странные извержения.

Отдельно от этого, Mars Orbiter обнаружил наличие «ударного стекла» в некоторых кратерах Марса. Будучи темного цвета, как едва остывшая лава, ударное стекло образуется, когда комета или астероид врезается в поверхность планеты и плавит большой участок камней и почвы, которые быстро застывают.

Этот материал может хранить следы жизни, которая жила до и после столкновения, подобно капсуле времени. Ударное стекло также может хранить атмосферные газы, которые были во время столкновения. Неплохой способ реконструировать атмосферу и среду древнего Марса.

В феврале 2013 года незаметный метеорит 20 метров шириной взорвался с силой в 30 бомб, сброшенных на Хиросиму, над Челябинском в России, к востоку от Уральских гор. К счастью, никто не погиб. Однако мгновением спустя ударная волна накрыла город и привела к 1200 случаям повреждений от летящих из разбитых окон стекол.

Спустя два года мы до сих пор не знаем ничего о происхождении метеорита. Сначала мы думали, что это кусок 1999 NC43, околоземного астероида шириной 2 километра. Но единственное общее, что у них есть, это орбита вокруг Земли. «Состав Челябинского метеорита, который был раскрыт после события, схож с распространенным типом метеоритов под названием LL-хондриты, — говорит ученый Вишну Редди. — Околоземной астероид обладает составом, который крайне отличается от них». В конечном счете ученым пришлось признать, что они не могут связать метеорит с конкретным астероидом, поскольку большинство астероидов чрезвычайно малы и обладают хаотическими орбитами.

Нам повезло, что Челябинский метеорит не взорвался ближе к земле и не привел к жертвам. Но он служит напоминанием и предупреждением, что нам необходимо отслеживать астероиды превентивно и определять опасности заблаговременно. В 2018 году некоммерческая организация B612 должна запустить космический телескоп «Страж» (Sentinel), который займется поиском таких астероидов. Если мы найдем их довольно быстро, у нас будет время подготовиться к встрече.

В отличие от всего, что мы видели прежде, Плутон и его пять спутников напоминают миниатюрную солнечную систему. Ученые считают, что Харон, крупнейший спутник Плутона, был создан в результате столкновения Плутона и неизвестного крупного объекта. Другие луны — Гидра, Кербер, Никс и Стикс — возможно, образовались в результате этого столкновения. Если это так, все луны должны быть похожи. Но нет.

По фотографиям, сделанным с помощью космического телескопа Хаббл, ученые определили, что Кербер темнее Гидры, Никса и Стикса. Если все они образовались вследствие одного столкновения, где корни этого различия? Откуда взялся тогда Кербер?

Возможно, Плутон захватил Кербер в столкновении с другим объектом. Тем не менее, если Кербер образовался из того же столкновения, которое породило другие луны, он просто может быть более темным куском ядра объекта столкновения. Но это не объясняет разницу в цвете. Ученые считают, что цвета спутников должны быть одинаковыми, поскольку те обменивались материалами друг с другом в течение миллиардов лет своего существования.

Согласно другой теории, все луны одинаковы внутри, хотя Кербер немного отличается снаружи. Однако мы слишком далеко, чтобы уточнить этот момент. Есть также теория, что Кербер отличается скорее своей формой — пончика или картошки — в сравнении с другими лунами.

Другим сюрпризом для ученых стало то, что Гидра, Никс и Стикс находятся в лапласовом резонансе, то есть оказывают гравитационное влияние друг на друга так, чтобы замкнуть свои орбиты в космическом танце вокруг Плутона. В нашей Солнечной системе, только луны Юпитера Европа, Ганимед и Ио находятся в такого рода орбитальном резонансе.

В общем, орбитальный резонанс означает, что гравитационное воздействие по крайней мере двух объектов замыкает их на орбите вокруг родительского тела в определенном соотношении. К примеру, Плутон и Нептун находятся в резонансе 2:3. Плутон совершает две орбиты вокруг Солнца (своего родительского тела) на каждые три орбиты, которые совершает Нептун.

Прошло почти 50 лет с тех пор, как мы записали атмосферный инфразвук, звуковые волны частотой ниже 20 герц. Эти частоты пролегают ниже возможностей человеческого уха, поэтому звуки на видео выше проигрываются в 1000 раз быстрее, чтобы их можно было расслышать. Дэниэл Бауман из Университета Северной Каролины, записавший их, считает, что жуткое шипение, треск и свист звучит как секретное послание. Другие слышат в них радиопомехи.

Ученые заинтригованы этими звуками, поскольку не могут объяснить их происхождение. В рамках платформы HASP в 2014 году Бауман летел в течение девяти часов на высотном аэростате на высоте выше 37 500 метров над поверхностью Земли. Этот регион атмосферы называется «ближним космосом», он пролегает ниже области, где летают спутники, но выше границы полетов коммерческих самолетов. С оборудованием, которое он сделал сам, Бауман стал первым человеком, записавшим инфразвук на этой высоте.

И хотя ученые в 1960-х годах считали, что атмосферный инфразвук будет хорошим способом идентифицировать ядерные взрывы, их интерес пошел на спад, когда появились наземные датчики, способные делать эту работу. Поэтому сложность записей Баумана над Нью-Мексико застала ученых современности врасплох. Они хотят отправить еще один шар HASP, чтобы изучить необычный инфразвук. «Думаю, эта работа откроет почву для других исследований, — считает геофизик Омар Марчилло. — Это важно для всего сообщества».

Серьезные ученые не считают, что источник этих волн лежит в руках инопланетян. Погодные события вроде бурь могут создавать инфразвуковые волны. Землетрясения, метеориты и вулканы — тоже. Ученым придется отсечь все возможные источники, включая турбулентность воздуха, ветра, волн океана, гравитационных волн, сигналов с ближайшего ветропарка и вибраций кабеля аэростата.

Совсем недавно, в 2014 году, ученые заявили, что планета Х, гипотетическая планета, лежащая за пределами Плутона в нашей Солнечной системе, не существует. Но в начале 2015 года научный курс снова изменился. Проанализировав орбиты 13 экстремальных транснептуновых объектов (ETNO) — далеких тел вроде карликовых планет Седна и 2012 VP113, орбиты которых вокруг Солнца пролегают за Плутоном, — некоторые ученые пришли к выводам, что по крайней мере две планеты размером больше Земли, планета Х и планета Y, могут там находиться.

Теоретически орбиты ETNO должны быть в среднем в 150 а. е. от Солнца. Астрономическая единица равна 150 миллионам километров, расстоянию от Земли до Солнца. Наклон их орбит должен быть в пределах нуля градусов. Но теория не согласуется с реальностью. 13 объектов ETNO обладают орбитами со средней дистанцией от 150 до 525 а. е., а наклонности составляют примерно 20 градусов.

«Избыток объектов с неожиданными орбитальными параметрами наводит нас на мысль, что существуют некоторые невидимые силы, которые изменяют распределение орбитальных элементов ETNO, и мы считаем, что наиболее вероятным объяснением будет наличие неизвестных планет за Нептуном и Плутоном, — говорит ведущий исследователь Карлос де ла Фуенте-Маркос. — Точное число неизвестно, но наши расчеты говорят о по меньшей мере двух планетах в пределах нашей Солнечной системы».

Конечно, могут быть и другие объяснения этих неожиданных орбиты. Но учитывая то, что мы не подозревали, что за пределами Плутона в нашей Солнечной системе может быть что-то, до 1992 года и совсем недавно обнаружили 2012 VP113, никто не может с уверенностью сказать, что там ничего нет. Возможно, наши технологии еще недостаточно развиты, чтобы напрямую все разглядеть.