כולנו תהינו בשלב זה או אחר אילו תעלומות טמונה במערכת השמש שלנו. אחרי הכל, שמונה כוכבי הלכת (פלוס פלוטו והכל אלה האחרים כוכבי לכת ננסים) עוקפים בתוך נפח קטן מאוד של הליוספרה (נפח החלל שנשלט על ידי השפעת השמש), מה קורה בשאר הנפח שאנו מכנים ביתנו? ככל שאנו דוחפים יותר רובוטים לחלל, משפרים את היכולות התצפיתיות שלנו ומתחילים לחוות לעצמנו מרחב, אנו לומדים יותר ויותר על אופי המקום בו אנו מגיעים וכיצד התפתחו כוכבי הלכת. אבל אפילו עם הידע המתקדם שלנו, היינו נאיביים לחשוב שיש לנו את כל התשובות, עדיין צריך לחשוף כל כך הרבה. אם כן, מבחינה אישית, מה הייתי מחשיב לתעלומות הגדולות ביותר במערכת השמש שלנו? ובכן, אני הולך לומר לך שלי עשרת הפייבוריטים המובילים של כמה מחבלים מרתקים יותר מערכת השמש שלנו השליכה עלינו. לכן, בכדי לגרום לכדור להתגלגל, אני אתחיל באמצע, עם השמש. (לא ניתן להסביר את אחד הדברים הבאים על ידי חומר אפל, למקרה שתהיתם ... למעשה זה אולי, אבל רק מעט…)
10. אי התאמה לטמפרטורה של הקוטב השמש
מדוע הקוטב הדרומי של השמש קריר יותר מהקוטב הצפוני? במשך 17 שנה, בדיקת השמש יוליסס העניקה לנו נוף חסר תקדים של השמש. לאחר שהושק בגילוי מעבורת החלל כבר בשנת 1990, חוקר האומללים יצא לטיול לא שגרתי במערכת השמש. בעזרת יופיטר לצורך קלע כבידתי, יוליסס הושלך מהמטוס האקליפטי כדי שיוכל לעבור על השמש במסלול קוטבי (חללית וכוכבי הלכת בדרך כלל סובבים סביב קו קו המשווה של השמש). כאן נסע הגשוש במשך כמעט שני עשורים, כשהוא לוקח חסר תקדים במקום תצפיות על רוח השמש וחשיפת האופי האמיתי של מה שקורה בקטבים של הכוכב שלנו. למרבה הצער, יוליסס גוסס מהזקנה, והמשימה הסתיימה למעשה ב -1 ביולי (אם כי מעט תקשורת עם כלי השיט נותרה).
עם זאת, התבוננות באזורים לא מסוכנים של השמש יכולה ליצור תוצאות מבלבלות. תוצאה מסתורית אחת כזו היא שקוטב השמש הדרומי קריר יותר מהקוטב הצפוני ב -80,000 קלווין. מדענים מבולבלים מההבדל הזה מכיוון שנראה שההשפעה אינה תלויה בקוטביות המגנטית של השמש (שמעבירה מגנטית צפונה לדרומית מגנטית כל 11 שנים). יוליסס הצליח לאמוד את הטמפרטורה הסולארית על ידי דגימת היונים ברוח השמש במרחק של 300 מיליון ק"מ מעל הפולנים הצפוניים והדרומיים. על ידי מדידת יחס יוני החמצן (O6+/ O7+), ניתן למדוד את תנאי הפלזמה בבסיס החור הכלילי.
זו נותרה שאלה פתוחה, וההסבר היחיד שפיזיקאים סולאריים יכולים להעלות כעת הוא האפשרות שמבנה השמש באזורים הקוטביים נבדל באופן כלשהו. חבל שאוליסס נשך את האבק, נוכל לעשות עם מסלול קוטבי כדי לקבל תוצאות נוספות (ראה חללית יוליסס מתה מסיבות טבעיות).
9. תעלומות מאדים
מדוע ההמיספרות של מאדים שונות כל כך באופן קיצוני? זו תעלומה אחת שהתסכלה מדענים במשך שנים. חצי הכדור הצפוני של מאדים הוא שפלות ללא תחרות, ואילו חצי הכדור הדרומי מלא ברכסי הרים ויוצר רמות נרחבות. בשלב מוקדם מאוד של המחקר על מאדים נזרקה התיאוריה לפיה כוכב הלכת נפגע על ידי משהו גדול מאוד (וכך נוצרה השפלה העצומה, או אגן השפעה עצום). זה נבע בעיקר מכיוון שהשפלה לא כללה גאוגרפיה של מכתש השפעה. בהתחלה אין "שפה" של מכתש. בנוסף אזור ההשפעה אינו מעגלי. כל זה הצביע על הסבר אחר. אולם חוקרים עיניים נשרים בקלטק חזרו לאחרונה בחשבון את תיאוריית ההשפעה וחישבו כי סלע עצום בקוטר 1,600-2,700 ק"מ. פחית ליצור את השפלה של חצי הכדור הצפוני (ראה שתי פנים של מאדים הסבירו).
תעלומת בונוס: האם קללת מאדים קיימת? על פי תכניות רבות, אתרי אינטרנט וספרים יש משהו (כמעט טבעי) בחלל האוכל (או מתעסק עם) חוקרי מאדים הרובוטיים שלנו. אם אתה מסתכל על הסטטיסטיקות, תסלח לך שהיית קצת המומה: כמעט שני שליש מכל משימות מאדים נכשלו. רקטות מכוח מאדים רוסים התפוצצו, לוויינים של ארה"ב מתו במהלך הטיסה. הנחתים הבריטיים סימנו את נוף כדור הארץ האדום; שום משימה של מאדים אינה חסינה מפני "משולש מאדים". אז האם יש שם "גולוק גאליסטי" שמתעסק עם ה"בוטים "שלנו? למרות שזה עשוי להיות אטרקטיבי עבור חלק מאיתנו אנשים אמונות טפלות, רובם הגדול של החלליות הפסידו בגלל קללת מאדים זה בעיקר בגלל אבדות כבדות במהלך המשימות החלוציות למאדים. שיעור האובדן האחרון דומה לאובדן שנגרם בעת בחינת כוכבי לכת אחרים במערכת השמש. למרות שלמזל יכול להיות חלק קטן לשחק, התעלומה הזו היא יותר אמונה טפלה מכל דבר שניתן למדוד (ראה "קללת מאדים": מדוע כל כך הרבה משימות נכשלו?).
8. אירוע הטונגוסקה
מה גרם לפגיעה בטונגוסקה? תשכח משועל פוקס מאלדר בין היערות הרוסים, זה לא פרק X-Files. בשנת 1908 זרקה מערכת השמש משהו עלינו ... אבל אנחנו לא יודעים מה. זה היה תעלומה מתמשכת מאז שעדי עיניים תיארו הבזק עז (שניתן היה לראות מאות קילומטרים משם) מעל נהר פודקמנאיה טונגוסקה ברוסיה. לאחר החקירה, הוקמה שטח ענק; כ -80 מיליון עצים נזרקו כמו מקלות גפרור, ושטח של יותר מ -2,000 קמ"ר הונח. אבל לא היה מכתש. מה נפל מהשמיים?
תעלומה זו היא עדיין מקרה פתוח, אם כי החוקרים מצמידים את ההימורים שלהם לסוג של "התפרצות אוויר" כאשר שביט או מטאוריט נכנסו לאטמוספירה והתפוצצו מעל פני האדמה. מחקר פורמני קוסמי שנערך לאחרונה חזר על עקבותיו של שבר אסטרואיד אפשרי בתקווה למצוא את מקורו ואולי אפילו למצוא את אסטרואיד ההורה. יש להם את החשודים שלהם, אבל הדבר המסקרן הוא שיש עדויות מטאורטיות כמעט ללא אתר סביב ההשפעה. עד כה לא נראה שיש הסבר רב לכך, אבל אני לא חושב שמולדר וסקאלי צריכים להיות מעורבים (ראה נמצאו בני הדודים של טונגוסקה מטאורואידים?).
7. הטיה של אורנוס
מדוע אורנוס מסתובב על צדו? כוכב לכת מוזר הוא אורנוס. בעוד שלכל כוכבי הלכת האחרים במערכת השמש פחות או יותר ציר הסיבוב שלהם מכוון "כלפי מעלה" מהמטוס האקליפטי, אורנוס שוכב על צדו עם הטיה צירית של 98 מעלות. המשמעות היא שבמשך תקופות ארוכות מאוד (42 שנים בכל פעם) או הקוטב הצפוני או הדרומי שלה מכוונים ישירות אל השמש. לרוב כוכבי הלכת יש סיבוב "מתקדם"; כל כוכבי הלכת מסתובבים נגד כיוון השעון כשמסתכלים עליהם מעל מערכת השמש (כלומר מעל הקוטב הצפוני של כדור הארץ). עם זאת, ונוס עושה את ההפך הגמור, יש לה סיבוב רטרוגרפי, מה שמוביל לתאוריה שהוא נבעט מהציר מוקדם בהתפתחותו בגלל השפעה גדולה. אז האם זה קרה גם לאורנוס? האם הוא נפגע על ידי גוף מסיבי?
יש מדענים המאמינים כי אורנוס היה קורבן של פגע וברח קוסמי, אך אחרים מאמינים שייתכן שיש דרך אלגנטית יותר לתאר את התצורה המוזרה של ענקית הגז. בתחילת ההתפתחות של מערכת השמש, אסטרופיסיקאים ביצעו הדמיות המראות את התצורה מסלולית של יופיטר ושבתאי עשוי לחצות תהודה מסלולית 1: 2. במהלך תקופה זו של כעס פלנטרי, השפעת הכבידה המשולבת של צדק ושבתאי העבירה תנופה מסלולית לענקית הגז הקטנה אורנוס, והפילה אותה מהציר. צריך לבצע מחקר נוסף כדי לבדוק אם סביר יותר להניח כי סלע בגודל כדור הארץ השפיע על אורנוס או שמא האשמות על צדק ושבתאי.
6. האווירה של טיטאן
מדוע לטיטאן יש אווירה? טיטאן, אחד מירחי שבתאי, הוא רק ירח במערכת השמש עם אווירה משמעותית. זהו הירח השני בגודלו במערכת השמש (השני רק לירח גנימד של יופיטר) וכ 80% מסיבי יותר מירח כדור הארץ. למרות שהוא קטן בהשוואה לתקנים יבשתיים, הוא דומה יותר לכדור הארץ מכפי שאנו נותנים לו קרדיט עליו. מאדים ונוגה מוזכרים לעתים קרובות כאחים של כדור הארץ, אך האטמוספירה שלהם רזה פי מאה ועבה פי מאש בהתאמה. לעומת זאת, האווירה של טיטאן עבה פי פעם וחצי מכדור הארץ, בנוסף היא מורכבת בעיקר מחנקן. חנקן שולט באטמוספירה של כדור הארץ (בהרכב של 80%) והוא שולט באטמוספרת הטיטאנים (בהרכב של 95%). אבל מאיפה כל החנקן הזה הגיע? כמו על כדור הארץ, זו תעלומה.
טיטאן הוא ירח כל כך מעניין והופך במהירות למטרה העיקרית לחיפוש חיים. לא זו בלבד שיש בה אווירה עבה, פני השטח מלאים בפחמימנים שנחשבים כ"תולינים "או כימיקלים פרביוטיים. הוסף לזה את הפעילות החשמלית באטמוספירה של טיטאן ויש לנו ירח מדהים עם פוטנציאל אדיר לחיים להתפתח. אבל מהיכן הגיעה האווירה שלה ... אנחנו פשוט לא יודעים.
5. חימום אלכסוני סולארי
מדוע האווירה הסולארית חמה יותר משטח השמש? עכשיו זו שאלה שהזמינה פיזיקאים סולאריים במשך למעלה מחצי מאה. תצפיות ספקטרוסקופיות מוקדמות על קורונה סולארית חשפו משהו מסובך: האווירה של השמש היא חם יותר מאשר מהפוטוספרה. למעשה, הוא כל כך חם שהוא דומה לטמפרטורות שנמצאות בליבת השמש. אבל איך זה יכול לקרות? אם אתה מדליק נורה, האוויר המקיף את נורת הזכוכית לא יהיה חם יותר מהזכוכית עצמה; ככל שמתקרבים למקור חום, הוא מתחמם ולא קריר יותר. אבל זה בדיוק מה שהשמש עושה, לפוטוספרה הסולארית טמפרטורה של בערך 6000 קלווין ואילו הפלזמה רק כמה אלפי קילומטרים מעל הפוטוספרה נגמרה מיליון קלווין. כפי שניתן לדעת, נראה כי כל מיני חוקי הפיזיקה מופרים.
עם זאת, פיזיקאים סולאריים סוגרים בהדרגה את מה שעלול לגרום לחימום העטרה המסתורי הזה. ככל שמשתכללות טכניקות תצפית ומודלים תיאורטיים מתוחכמים יותר, ניתן ללמוד את אטמוספירת השמש לעומק מתמיד. כיום מאמינים שמנגנון החימום העטורי עשוי להיות שילוב של השפעות מגנטיות באטמוספירה הסולארית. ישנם שני מועמדים ראשיים לחימום קורונה: ננו-פארארס וחימום גלים. אני אחד מהם תמיד הייתי תומך עצום בתיאוריות של חימום גלים (חלק גדול מהמחקר שלי הוקדש להדמיה של אינטראקציות גל מגנוה-הידרודינמיות לאורך לולאות עיוניות), אך יש עדויות חזקות לכך שננופלארים משפיעים גם על חימום העטרה, יתכן ופועלים במקביל לגלים. חימום.
למרות שאנחנו די בטוחים שחימום גלים ו / או ננו-מרצבים עשויים להיות אחראיים, עד שנוכל להכניס בדיקה לעומק הקורונה הסולארית (אשר מתוכננת כעת עם משימת החללית הסולארית), במקום מדידות של הסביבה הכלילית, לא נדע בוודאות מה מחמם את הקורונה (ראה לולאות אלמוניות חמות עשויות להחזיק את המפתח לאווירה סולארית חמה).
4. אבק השביט
כיצד הופיע אבק שנוצר בטמפרטורות עזות בכוכבי שביט קפואים? שביטים הם הנוודים הקפואים והמאובקים של מערכת השמש. מחשבה שהתפתחה בשטחי המרחב החיצוניים ביותר, בחגורת קויפר (סביב מסלול פלוטו) או באזור מסתורי הנקרא ענן אוורט, גופות אלה נופכות מדי פעם ונופלות תחת המשיכה הכבידה החלשה של השמש. כאשר הם נופלים לעבר מערכת השמש הפנימית, חום השמש יגרום להתפוגגות הקרח, וכך נוצר זנב קיטרי המכונה תרדמת. כוכבי שביט רבים נופלים היישר לשמש, אך אחרים ברי מזל יותר, משלימים תקופה קצרה (אם מקורם בחגורת קויפר) או תקופת זמן ארוכה (אם מקורם בענן אוורט) מסלול השמש.
אבל משהו מוזר נמצא באבק שנאסף על ידי משימת Stardust של NASA לשנת 2004 שביט ווילד -2. נראה כי גרגרי אבק מגוף קפוא זה נוצרו בטמפרטורות גבוהות. על פי ההערכה, שביט Wild-2 מקורו והתפתח בחגורת קויפר, אז איך יכול היה להיווצר דגימות קטנטנות אלה בסביבה עם טמפרטורה של מעל 1000 קלווין?
מערכת השמש התפתחה מערפילית לפני כ -4.6 מיליארד שנה ויצרה דיסק התקרבות גדול בזמן שהתקרר. הדגימות שנאספו מ- Wild-2 יכלו להיווצר רק באזור המרכז של דיסק ההקרבה, בסמוך לשמש הצעירה, ומשהו הוביל אותם אל מרחבי השטח של מערכת השמש, ובסופו של דבר בסופו של דבר חגורת קויפר. אבל איזה מנגנון יכול לעשות זאת? אנחנו לא בטוחים מדי (ראה אבק השביט דומה מאוד לאסטרואידים).
3. צוק קויפר
מדוע חגורת קויפר מסתיימת פתאום? חגורת קויפר היא אזור ענק במערכת השמש ויוצר טבעת סביב השמש ממש מעבר למסלול של נפטון. זה דומה לחגורת האסטרואידים בין מאדים ליופיטר, חגורת קויפר מכילה מיליוני גופים סלעיים ומתכתיים קטנים, אך היא מאסיבית פי 200. הוא מכיל גם כמות גדולה של מים, מתאן ואמוניה, המרכיבים של הגרעינים הקוטריים שמקורם משם (ראו מס '4 לעיל). חגורת קויפר ידועה גם בזכות תושב כוכב הלכת הגמדי שלה, פלוטו ו (לאחרונה) עמיתו הפלוטואיד "מקמייק".
חגורת קויפר היא כבר אזור די לא נחקר במערכת השמש כפי שהוא (אנו ממתינים בקוצר רוח למשימת "אופקי פלוטו החדשה" של נאס"א שתגיע לשם בשנת 2015), אבל זה כבר הפיל משהו של פאזל. אוכלוסיית אובייקטים של חגורת קויפר (KBOs) נופלת לפתע במרחק של 50 AU מהשמש. זה די מוזר כמו שמודלים תיאורטיים מנבאים להגביר במספר KBOs מעבר לנקודה זו. הנשירה כל כך דרמטית עד שתכונה זו זכתה לכינוי "צוק קיפר".
כרגע אין לנו הסבר לצוק קויפר, אבל יש כמה תיאוריות. רעיון אחד הוא שאכן יש הרבה KBOs מעבר ל 50- AU, זה רק שהם לא הסכימו ליצור אובייקטים גדולים יותר מסיבה כלשהי (ולכן אי אפשר לצפות בהם). רעיון נוסף שנוי במחלוקת הוא ש- KBOs מעבר לצוק קויפר נסחפו על ידי גוף פלנטרי, אולי בגודל של כדור הארץ או מאדים. אסטרונומים רבים טוענים כנגד זה תוך ציטוט של חוסר ראיות תצפיתיות למשהו הגדול המסתובב מחוץ לחגורת קויפר. אולם תיאוריה פלנטארית זו הייתה שימושית מאוד עבור שומרי הדין שמצאו בחוץ, וסיפקה "עדויות" רופפות לקיומו של ניבירו, או "כוכב לכת X." אם יש פלנטה שם, זה בהחלט לא "דואר נכנס" וזה בהחלט לא הגיעה לפתח דלתנו בשנת 2012.
אז בקיצור, אין לנו מושג מדוע צוק קויפר קיים ...
2. אנומליה של החלוץ
מדוע נבדקות החלוצים מחוץ לקורס? עכשיו זה נושא מביך עבור אסטרופיסיקאים, וכנראה השאלה הקשה ביותר לענות בתצפיות של מערכת השמש. פיוניר 10 ו -11 הושקו בשנת 1972 ו -1973 כדי לחקור את ירכיה החיצוניים של מערכת השמש. במהלך דרכם הבחינו מדעני נאס"א ששני הגשמים חווים משהו די מוזר; הם חוו תאוצה בלתי צפויה של מחלקת השמש, ודחפה אותם מחוץ למסלול. אף על פי שסטייה זו לא הייתה גדולה בסטנדרטים אסטרונומיים (386,000 ק"מ ממסלול אחרי 10 מיליארד ק"מ של נסיעה), זו הייתה סטייה בכל זאת ואסטרופיסיקאים מאבדים את ההסבר על הנעשה.
תיאוריה עיקרית אחת חושדת שקרינת אינפרא אדום לא אחידה סביב עבודות הגופם של הבדיקות (מהאיזוטופ הרדיואקטיבי של פלוטוניום בגנרטורים תרמו-אלקטרוניים רדיו-איזוטופיים) עשויה לפלוט פוטונים עדיפות מצד אחד, נותן דחיפה קטנה לעבר השמש. תיאוריות אחרות קצת יותר אקזוטיות. אולי צריך לשנות את תורת היחסות הכללית של איינשטיין לטיולים ארוכים לחלל העמוק? או שאולי יש לחומר האפל לשחק מה שיש לו השפעה האטה על החללית פיוניר?
עד כה ניתן להצמיד רק 30% מהסטייה בתיאוריית חלוקת החום הלא אחידה ומדענים מאבדים למצוא תשובה ברורה (ראה אנומיית החלוץ: סטייה מכבידה של אינשטיין?).
1. ענן Oort
כיצד אנו יודעים שענן Oort קיים אפילו? בכל הנוגע לתעלומות מערכת השמש, האנומליה של פיוניר היא פעולה קשה לעקוב אחריה, אך ענן Oort (בעיניי) הוא התעלומה הגדולה מכולם. למה? מעולם לא ראינו את זה, זהו אזור היפותטי בחלל.
לפחות עם חגורת קויפר, אנו יכולים לראות את קבצי ה- KBO הגדולים ואנחנו יודעים איפה הוא נמצא, אבל ענן האורט נמצא רחוק מדי (אם הוא באמת נמצא שם בחוץ). ראשית, צפוי שענן Oort יהיה מעל 50,000 AU מהשמש (שנמצאת כמעט שנת אור משם), מה שהופך אותו לכ- 25% מהדרך לעבר שכנתנו הכוכבת הקרובה ביותר, פרוקסימה סנטאורי. ענן Oort נמצא אפוא דרך ארוכה מאוד. השוליים החיצוניים של ענן Oort הם כמעט קצה מערכת השמש, ובמרחק זה, מיליארדי חפצי הענן של Oort קשורים לשמש בצורה כבידה מאוד. לפיכך הם יכולים להיות מושפעים דרמטית ממעברם של כוכבים סמוכים אחרים. נהוג לחשוב שהפרעה ב Oort Cloud יכולה לגרום לגופים קפואים ליפול פנימה מעת לעת, ליצירת שביטים לתקופה ארוכה (כמו שביט של האלי).
למעשה, זו הסיבה היחידה לכך שאסטרונומים מאמינים כי ענן אורט קיים, זהו מקורם של שביטים קפואים לאורך תקופה ארוכה, שיש להם מסלולי אקסצנטרי מאוד הנובעים מאזורים מתוך המישור האקליפטי. זה גם מרמז כי הענן מקיף את מערכת השמש ואינו מוגבל לחגורה סביב האקליפטיקה.
אז נראה שענן Oort נמצא שם, אך איננו יכולים לצפות בו ישירות. בספרי, זו התעלומה הגדולה ביותר באזור החיצוני של מערכת השמש שלנו ...
