Trotz der Tatsache, dass die Menschheit dank der leistungsstärksten Teleskope und zahlreicher Weltraummissionen viele interessante Dinge über unser Sonnensystem gelernt hat, gibt es immer noch viele Fragen und Rätsel, die selbst die herausragendsten Wissenschaftler unserer Zeit verblüffen. Und je mehr wir den Raum studieren, desto mehr Rätsel stellt er uns. Wir bieten Ihnen an, sich mit den zehn interessantesten Geheimnissen unseres Sonnensystems vertraut zu machen, die selbst die besten Köpfe unseres Planeten noch nicht lösen konnten.
Unsichtbarer Schild um die Erde
1958 entdeckte James Van Allen von der University of Iowa ein Paar Strahlungsringe, die unseren Planeten in einer Höhe von 40.000 Kilometern umgeben und aus hochenergetischen Elektronen und Protonen bestehen. Das Magnetfeld der Erde hält diese Ringe um unseren Planeten. Die Beobachtung der Ringe hat gezeigt, dass sie sich unter dem Einfluss der Energie, die von Fackeln auf die Sonne abgegeben wird, entweder zusammenziehen oder ausdehnen.
Im Jahr 2013 entdeckte Daniel Baker von der University of Colorado eine dritte Struktur zwischen den inneren und äußeren Strahlungsringen von Van Allen. Baker bezeichnete diese Struktur als "Speicherring", der als sich ausdehnender und zusammenziehender unsichtbarer Schild fungiert, der die Auswirkungen "tödlicher Elektronen" blockiert. Diese Elektronen in einer Höhe von 16.000 Kilometern können nicht nur für Menschen im Weltraum, sondern auch für verschiedene Geräte von Weltraumsatelliten tödlich sein.
In einer Höhe von etwas mehr als 11.000 Kilometern über der Oberfläche des Planeten bildet sich die Grenze des inneren Rings, dessen äußere Kontur Elektronen blockiert und verhindert, dass sie tiefer in unsere Atmosphäre eindringen.
„Diese Elektronen scheinen mit einer Glaswand zu kollidieren. Etwas erzeugt eine Art Kraftfeld um unseren Planeten, das wir in verschiedenen Science-Fiction-Filmen sehen konnten. Es ist ein unglaublich mysteriöses Phänomen “, sagt Baker.
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Wissenschaftler haben mehrere Theorien entwickelt, die auf die eine oder andere Weise die Essenz dieses unsichtbaren Schildes teilweise erklären könnten. Keine dieser Theorien ist jedoch endgültig und bestätigt.
Beschleunigungsanomalien
Um Raumschiffe in die Ferne unseres Sonnensystems zu schicken, verwenden Wissenschaftler spezielle Gravitationsmanöver, bei denen die Gravitationsenergie unseres Planeten oder des Mondes zur Beschleunigung verwendet wird. Wie sich herausstellt, sind Wissenschaftler jedoch nicht immer in der Lage, die Beschleunigungsrate von Raumfahrzeugen während solcher Manöver genau zu berechnen. Manchmal kommt es vor, dass die berechnete Geschwindigkeit nicht mit der zuvor angekündigten übereinstimmt. Solche Inkonsistenzen werden als "abnormale Beschleunigung" bezeichnet.
Jetzt können Wissenschaftler beim Beschleunigen aufgrund der Gravitationsenergie der Erde nur den genauen Geschwindigkeitsunterschied beim Beschleunigen berechnen. Aber auch in diesem Fall treten unvorhergesehene Ereignisse auf, wie beispielsweise die NASA-Sonde "Cassini" im Jahr 1999, deren Fluggeschwindigkeit aufgrund unbekannter Umstände um 2 Millimeter pro Sekunde verlangsamt wurde. Ein weiterer Fall ereignete sich 1998, als das NEAR-Raumschiff derselben NASA eine unerklärliche Beschleunigung von 13 Millimetern pro Sekunde erhielt, die höher war als die zuvor angekündigten Berechnungen.
"Diese ungeklärten Unterschiede in der berechneten und der tatsächlichen Geschwindigkeit spielen keine wesentliche Rolle bei der Änderung der Flugbahn von Raumfahrzeugen", sagt Louis Acedo Rodriguez, Physiker an der Polytechnischen Universität von Valencia.
"Obwohl diese anomalen Unterschiede angesichts aller Risiken nicht so häufig sind, ist es sehr wichtig zu wissen, was sie verursacht."
Zu einer Zeit schlugen Wissenschaftler verschiedene Theorien vor, was diese Anomalien verursachen könnte. Sowohl Sonnenstrahlung als auch dunkle Materie, die von der Schwerkraft unseres Planeten erfasst wurden, wurden in die Schuldigen gebracht, aber niemand kennt die genaue Ursache dieses Phänomens. Bisher.
Jupiters großer roter Fleck
Der große rote Fleck auf Jupiter, dem fünften Planeten von der Sonne, hat zwei ungelöste Rätsel. Das erste Rätsel hat damit zu tun, warum dieser riesige Hurrikan niemals aufhört? Es ist so groß, dass mindestens zwei Planeten von der Größe unserer Erde hineinpassen könnten.
„Nach aktuellen Theorien hätte der große rote Fleck auf dem Jupiter nach einigen Jahrzehnten verschwinden müssen. Dieser Hurrikan dauert jedoch mehrere Jahrhunderte an “, sagt Pedram Hasanzade von der Harvard University.
Es gibt verschiedene Theorien, die versuchen, seine so lange Dauer zu erklären. Nach einer dieser Theorien absorbiert ein langlebiger Riesenhurrikan kleinere Tornados in der Nähe und absorbiert deren Energie. Hasanzade selbst schlug 2013 eine andere Theorie vor. Ihr zufolge ermöglicht die Bewegung der Wirbelströme von kalten Gasen von unten nach oben und heißen Gasen von oben nach unten in diesem riesigen Hurrikan, einen Teil der Energie in seinem Zentrum wiederherzustellen. Und doch löst keine der vorgeschlagenen Theorien das Problem dieses Rätsels endgültig.
Das zweite Geheimnis des großen roten Flecks hängt mit der Quelle seiner Farbe zusammen. Eine Theorie besagt, dass die rote Farbe durch chemische Elemente verursacht wird, die von den sichtbaren Wolken des Gasriesen verborgen werden. Einige Wissenschaftler argumentieren jedoch, dass die Aufwärtsbewegung chemischer Elemente das Ergebnis einer gesättigten Rottönung des Wirbels in allen Höhen wäre.
Eine der neuesten Hypothesen ist, dass Jupiters großer roter Fleck eine Art "Sonnenbrand" der oberen Wolkenschicht ist, während die unteren Schichten weiß oder eher grau sind. Wissenschaftler, die diese Theorie unterstützen, glauben, dass die rote Farbe des Wirbels durch Einwirkung von ultraviolettem Sonnenlicht entsteht, das die Ammoniakzusammensetzung des Gases in der oberen Atmosphäre des Jupiter durchbricht.
Titan Wetter
Wie die Erde hat Titan seine eigenen Jahreszeiten. Titan ist der einzige Satellit in unserem Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre. Jede Jahreszeit auf Titan entspricht ungefähr sieben Jahren auf der Erde (Titan ist ein Saturn-Satellit, der 29 Erdjahre benötigt, um die Sonne zu umkreisen).
Der letzte Saisonwechsel auf Titan fand 2009 statt. Auf der Nordhalbkugel gab der Winter dem Frühling Platz, während im südlichen Teil des Satelliten der Sommer dem Herbst Platz machte. Im Mai 2012, während der Herbstsaison auf der südlichen Hemisphäre, nahm das Cassini-Raumschiff jedoch Fotos eines riesigen Polarwirbels auf, der sich am Südpol des Satelliten bildet. Nachdem die Wissenschaftler diese Fotos gesehen hatten, waren sie verblüfft darüber, dass sich der Wirbel 300 Kilometer über der Oberfläche von Titan gebildet hatte. Der Grund für die Verwirrung war die Höhe und Temperatur des Bereichs, in dem sich dieser Wirbel bildete - sie waren zu hoch.
Durch die Analyse der Spektraldaten der von der Titanatmosphäre reflektierten Farben des Sonnenlichts konnten Wissenschaftler Anzeichen für das Vorhandensein von Cyanwasserstoffpartikeln feststellen. Und seine Anwesenheit könnte wiederum bedeuten, dass unsere gesamte Vorstellung von Titan grundlegend falsch ist. Das Vorhandensein von Cyanwasserstoff sollte darauf hinweisen, dass die obere Atmosphäre des Satelliten 100 Grad Celsius kälter sein sollte als bisher angenommen. Als sich die Jahreszeit änderte, begann sich die Atmosphäre auf der südlichen Hemisphäre von Titan schneller als erwartet abzukühlen.
Da die Zirkulation der Atmosphäre während des Saisonwechsels ein großes Gasvolumen nach Süden treibt, steigt die Cyanwasserstoffkonzentration an und kühlt die Umgebungsluft ab. Durch die Reduzierung der Sonneneinstrahlung während der Wintersaison wird auch die südliche Hemisphäre stärker gekühlt. Wissenschaftler werden diese Annahme sowie viele andere Geheimnisse von Titan am Tag der Sommersonnenwende testen, die 2017 auf dem Saturn stattfinden wird.
Ultra Energy Cosmic Radiation Source
Kosmische Strahlung ist eine energiereiche Strahlung, die von der Wissenschaft nicht vollständig untersucht wurde. Eines der Hauptgeheimnisse der Astrophysik ist, woher die ultraenergetische kosmische Strahlung kommt und wie sie so unglaublich viel Energie enthalten kann. Dies sind die am höchsten geladenen Teilchen, die in unserem Universum bekannt sind. Wissenschaftler können ihre Bewegung nur beobachten, wenn sie auf die oberen Schichten unseres Planeten treffen, in noch kleinere Teilchen platzen und einen scharfen Impuls von Radiowellen verursachen, der nicht länger als einige Nanosekunden dauert.
Auf der Erde ist es jedoch unmöglich zu verfolgen, woher diese Partikel kommen. Die Fläche des größten Detektors zum Nachweis dieser Partikel auf der Erde beträgt nur etwa 3.000 Quadratkilometer, was ungefähr der Fläche des Zwergstaates Luxemburg entspricht. Wissenschaftler planen, dieses Problem durch den Bau des "Quadratkilometer-Gitters" (SKA) zu lösen - eines überempfindlichen Funkinterferometers, dank dessen der Mond (ja, unser natürlicher Satellit) zu einem echten riesigen Detektor für kosmische Strahlung wird.
Das Quadratkilometer-Gitter nutzt den gesamten sichtbaren Teil der Mondoberfläche, um Funksignale von diesen Teilchen mit ultrahoher Energie zu erfassen. Dank SKA planen Wissenschaftler, bis zu 165 Ereignisse im Zusammenhang mit hochenergetischen Partikeln aufzuzeichnen, was natürlich ein Vielfaches mehr ist, als sie jetzt können.
„Kosmische Strahlung dieser Art von Energie ist so selten, dass Sie einen unglaublich großen Detektor benötigen, der die erforderliche Menge an Informationen sammelt, mit denen Sie tatsächlich arbeiten können“, erklärt Dr. Justin Bray von der University of Southampton.
„Aber die Größe des Mondes stellt jeden anderen Partikeldetektor in den Schatten, der jemals gebaut wurde. Wenn es uns gelingt, gibt es eine bessere Gelegenheit, herauszufinden, woher diese Partikel kommen."
Venus Funkstille
Die Venus hat eine heiße, dichte, wolkige Atmosphäre, die ihre Oberfläche vor der Sichtlinie verbirgt. Bisher ist die einzige Möglichkeit, die Oberfläche dieses Planeten abzubilden, die Verwendung von Radar. Als das Magellan-Raumschiff vor 20 Jahren die Venus besuchte, interessierten sich Wissenschaftler für zwei Geheimnisse des Planeten, die bis jetzt ungelöst geblieben sind.
Das erste Rätsel ist, dass die auf die Oberfläche gerichteten Radiowellen umso besser („heller“) reflektiert werden, je höher das Gelände der Planetenoberfläche ist. Ähnliches passiert hier auf der Erde, aber unter Berücksichtigung des sichtbaren Lichts. Je höher wir gehen, desto niedriger wird die Temperatur. Je höher in den Bergen, desto größer und dicker sind die Schneekappen. Ein ähnlicher Effekt tritt bei der Venus auf, deren Oberfläche wir im sichtbaren Licht nicht beobachten können. Wissenschaftler glauben, dass dieser Effekt durch einen Prozess der chemischen Verwitterung verursacht wird, der von der Temperatur oder der Art der Schwermetallausfällung abhängt und als Metallkappen fungiert, die Funksignale reflektieren.
Das zweite Geheimnis der Venus liegt in der Anwesenheit von Radarlücken in den Höhen der Planetenoberfläche. Wissenschaftler sehen schwache Reflexionen in einer Höhe von 2.400 Metern, dann einen starken Sprung der Signalreflexionen, wenn sie auf 4.500 Meter ansteigen. Ab 4700 Metern nehmen die Lücken in der Signalreflexion jedoch stark zu. Manchmal gibt es Hunderte dieser Lücken. Die Signale scheinen leer zu werden.
Lichtflecken auf dem Saturn-F-Ring
Beim Vergleich von Daten, die kürzlich vom Cassini-Raumschiff erhalten wurden, mit Informationen, die Voyager vor 30 Jahren erhalten hat, haben Wissenschaftler eine Abnahme der Manifestationen heller Klumpen am Saturn-F-Ring festgestellt (obwohl die Gesamtzahl der Klumpen unverändert bleibt). Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich der F-Ring ändern kann. Machen Sie es gleichzeitig sehr schnell. Tatsächlich für mehrere Tage.
„Diese Beobachtung eröffnet unserem Sonnensystem ein weiteres Rätsel, das es definitiv wert ist, gelöst zu werden“, sagt Robert French vom SETI Institute in Kalifornien.
Einige der Saturnringe bestehen aus Eisbrocken, die ähnlich groß sind wie große Felsbrocken. Der F-Ring des Planeten besteht jedoch aus Eispartikeln, die nicht größer als Staubkörner sind. Aus diesem Grund bezeichnen Wissenschaftler den F-Ring häufig als "Staubring". Wenn Sie sich diesen Ring ansehen, sehen Sie ein schwaches Leuchten.
Gelegentlich bilden Eispartikel in der Nähe des Rings große Eisbälle - die winzigen Satelliten des Saturn. Wenn diese winzigen Satelliten mit der Masse des F-Rings kollidieren, drücken sie die Partikel heraus, aus denen er besteht. Infolgedessen treten helle Fackeln auf. Die Anzahl dieser Fackeln steht in direktem Zusammenhang mit der Anzahl dieser winzigen Satelliten. Zumindest sagt das eine der Theorien.
Nach einer anderen Theorie wurde der F-Ring des Saturn vor relativ kurzer Zeit gebildet. Und es entstand durch die Zerstörung der größeren Eissatelliten des Planeten. In diesem Fall sind Änderungen im F-Ring auf seine Entwicklung zurückzuführen. Wissenschaftler haben noch nicht entschieden, welche der Theorien eher der Wahrheit ähnelt. Weitere Beobachtungen des F-Rings des Planeten sind erforderlich.
Imaginäre Geysire Europas
Ende 2013 gaben Wissenschaftler bekannt, dass das Hubble-Weltraumteleskop Geysire entdeckt hatte, die auf der Oberfläche des Südpols Europas, dem eisigen Mond des Jupiter, bis zu einer Höhe von 200 Kilometern ausbrachen. Unerwartet für die Wissenschaft ist die Suche nach außerirdischem Leben möglicherweise einfacher. Schließlich könnte eine Orbitalsonde durch diese Geysire fliegen und Proben der ozeanischen Zusammensetzung Europas sammeln, um nach Lebenszeichen zu suchen, ohne auf einer eisigen Oberfläche landen zu müssen.
Weitere Beobachtungen in Europa zeigten jedoch keine Hinweise auf Wasserdampf. Die erneute Analyse zuvor gesammelter Daten stellte im Allgemeinen die Frage, ob überhaupt Geysire vorhanden waren. Einige Wissenschaftler weisen auch darauf hin, dass Hubble bei der Erkundung Europas im Oktober 1999 und November 2012 keine Geysire gefunden hat.
Die "Entdeckung" von Geysiren in Europa erwies sich als ein echtes Rätsel. Die NASA-Agentur für Luft- und Raumfahrt plant, eine Robotersonde an Jupiters Satelliten zu senden, deren Aufgabe es sein wird, die Realität oder Unwirklichkeit der Beobachtung zu verstehen.
Methan auf dem Mars
Seit seinem Aufenthalt auf dem Roten Planeten hat der Curiosity Rover keine Anzeichen von Methan auf dem Mars bemerkt, aber 8 Monate nach seiner Landung waren die Wissenschaftler überrascht, was der Rover mit seinen empfindlichen Sensoren aufzeichnete. Auf der Erde werden mehr als 90 Prozent des Methans in der Atmosphäre von Lebewesen produziert. Aus diesem Grund beschlossen die Wissenschaftler auf jeden Fall herauszufinden, woher Methan auf dem Mars stammen könnte und was seine unerwartete Freisetzung in die Atmosphäre des Roten Planeten verursachen könnte.
Laut denselben Forschern gibt es dafür mehrere mögliche Gründe. Eine davon könnte beispielsweise das Vorhandensein von Methan produzierenden Bakterien oder Methanogenen auf dem Planeten sein. Eine weitere wahrscheinliche Ursache sind wasserstoffreiche Meteoriten, die gelegentlich in die Marsatmosphäre eindringen und tatsächlich eine Art organische Bomben sind, die Methan freisetzen, wenn sie durch ultraviolette Strahlung der Sonne auf extreme Temperaturen erhitzt werden. Es gibt viele Theorien in dieser Angelegenheit, und eine ist schöner als die andere.
Das zweite Geheimnis des Mars ist, dass Methan nicht nur erscheint, sondern auch verschwindet. Als die Mars-Raumsonde nach ihrer ersten Entdeckung keine Anzeichen von Methan entdeckte, waren die Wissenschaftler verwirrt. Laut Wissenschaft kann Methan nicht in wenigen Jahren vom Planeten verschwinden. Die Zersetzung dieser Chemikalie aus der Atmosphäre würde etwa 300 Jahre dauern. Daher stellte sich vor Wissenschaftlern die Frage: Wurde Methan tatsächlich auf dem Mars entdeckt?
Einige der Methanemissionen wurden jedoch tatsächlich bestätigt. Wohin er als nächstes ging: Vielleicht treiben die Marswinde ständig Methanmoleküle von den empfindlichen Sensoren der Neugier weg? Und doch erklärt dies in keiner Weise bestimmte Beobachtungen einer Raumsonde im Orbit.
Leben auf Ceres
Das Weltraumforschungsfahrzeug Dawn der NASA hat es eilig, Ceres zu treffen, einen Zwergplaneten in unserem Sonnensystem. Die Raumsonde soll im März 2015 eintreffen. Fast alles, was wir über Ceres wissen, bleibt Wissenschaftlern ein Rätsel. Anders als der Protoplanet Vesta, den Dawn auf dem Weg nach Ceres besuchte, gibt es keine Geschichten über Meteoriten oder Kometen, die mit Ceres in Verbindung gebracht werden und seine Struktur formen könnten.
Und während Vesta ein sehr trockener Asteroid bleibt, wird angenommen, dass Ceres aus Steinen und Eis besteht und unter seiner Eiskappe einen flüssigen Ozean aus Wasser enthalten kann. Wissenschaftler schlagen vor, dass Wasser in der einen oder anderen Form 40 Prozent seiner Zusammensetzung ausmacht. Ceres ist laut Wissenschaft der zweite Planet (nach der Erde) oder ein anderer kosmischer Körper, der so große Wasserreserven in unserem Sonnensystem enthält. Zwar konnten Wissenschaftler das genaue Wasservolumen noch nicht herausfinden. Vielleicht hilft das Raumschiff Dawn bei der Lösung dieser Frage und beantwortet die Frage, warum Ceres so anders ist als Vesta.
Beide Zwergplaneten können wichtige Informationen über das Leben auf der Erde enthalten. Und Ceres ist in dieser Hinsicht der mysteriöseste. Könnte dieser Protoplanet das Leben unterstützen? Nach Kenntnis der Wissenschaftler sind drei Komponenten für das Leben notwendig: eine Energiequelle, flüssiges Wasser und chemische Bausteine wie Kohlenstoff. Zusätzlich zu der Tatsache, dass Wasser auf Ceres in großem Volumen vorhanden sein kann, auch in flüssiger Form, ist Ceres selbst nah genug an der Sonne, um eine ausreichende Menge an Sonnenwärme zu erhalten. Der Wissenschaft ist noch nicht bekannt, ob der Zwergplanet eine eigene interne Wärmequelle hat. Auch über die notwendigen Bausteine des Lebens ist nichts bekannt. Hoffen wir, dass die Weltraummission Dawn all diese Fragen beantworten kann.
NIKOLAY KHIZHNYAK
