A un certo punto ci siamo tutti chiesti quali siano i misteri del nostro Sistema Solare. Dopotutto, gli otto pianeti (più Plutone e tutti quelli altri pianeti nani) orbitano all'interno di un volume molto piccolo dell'eliosfera (il volume dello spazio dominato dall'influenza del Sole), cosa sta succedendo nel resto del volume che chiamiamo casa nostra? Man mano che spingiamo più robot nello spazio, miglioriamo le nostre capacità di osservazione e iniziamo a sperimentare lo spazio per noi stessi, impariamo sempre di più sulla natura da dove veniamo e su come i pianeti si sono evoluti. Ma anche con le nostre conoscenze avanzate, saremmo ingenui a pensare di avere tutte le risposte, così tanto deve ancora essere scoperto. Quindi, da un punto di vista personale, quali considererei i più grandi misteri all'interno del nostro sistema solare? Bene, te lo dirò mio primi dieci favoriti di alcuni enigmi più imbarazzanti che il nostro Sistema Solare ci ha lanciato. Quindi, per far rotolare la palla, inizierò nel mezzo, con il Sole. (Nessuna delle seguenti cose può essere spiegata dalla materia oscura, nel caso ti stessi chiedendo ... in realtà potrebbe, ma solo un po '…)
10. Mancata corrispondenza della temperatura del polo solare
Perché il Polo Sud del Sole è più freddo del Polo Nord? Per 17 anni, la sonda solare Ulisse ci ha dato una vista senza precedenti del sole. Dopo essere stato lanciato su Space Shuttle Discovery nel lontano 1990, l'intrepido esploratore fece un viaggio poco ortodosso attraverso il Sistema Solare. Usando Giove per una fionda gravitazionale, Ulisse fu scagliato fuori dal piano dell'eclittica in modo che potesse passare al di sopra di il Sole in un'orbita polare (i veicoli spaziali e i pianeti normalmente orbitano attorno all'equatore del Sole). È qui che la sonda ha viaggiato per quasi due decenni, prendendo senza precedenti sul posto osservazioni del vento solare e rivelando la vera natura di ciò che accade ai poli della nostra stella. Ahimè, Ulisse sta morendo di vecchiaia e la missione si è effettivamente conclusa il 1 ° luglio (anche se rimane qualche comunicazione con l'imbarcazione).
Tuttavia, osservare regioni inesplorate del Sole può creare risultati sconcertanti. Uno di questi misteriosi risultati è che il Polo Sud del Sole è più freddo del Polo Nord di 80.000 Kelvin. Gli scienziati sono confusi da questa discrepanza in quanto l'effetto sembra essere indipendente dalla polarità magnetica del Sole (che cambia da nord magnetico a sud magnetico ogni 11 anni). Ulisse fu in grado di misurare la temperatura solare campionando gli ioni nel vento solare a una distanza di 300 milioni di km al di sopra dei poli nord e sud. Misurando il rapporto tra gli ioni ossigeno (O6+/ O7+), è possibile misurare le condizioni del plasma alla base del foro coronale.
Questa rimane una domanda aperta e l'unica spiegazione che i fisici solari possono attualmente trovare è la possibilità che la struttura solare nelle regioni polari differisca in qualche modo. È un peccato che Ulisse abbia morso la polvere, potremmo fare con un orbiter polare per ottenere più risultati (vedi Ulisse Spaziale che muore per cause naturali).
9. Misteri di Marte
Perché gli emisferi marziani sono così radicalmente diversi? Questo è un mistero che ha frustrato gli scienziati per anni. L'emisfero settentrionale di Marte è prevalentemente pianure senza caratteristiche, mentre l'emisfero meridionale è pieno di catene montuose, creando vasti altopiani. Molto presto nello studio di Marte, fu abbandonata la teoria secondo cui il pianeta era stato colpito da qualcosa di molto grande (creando così le vaste pianure o un enorme bacino di impatto). Questo principalmente perché le pianure non presentavano la geografia di un cratere da impatto. Tanto per cominciare non esiste un "bordo" del cratere. Inoltre la zona di impatto non è circolare. Tutto ciò ha indicato un'altra spiegazione. Ma i ricercatori con gli occhi da aquila di Caltech hanno recentemente rivisitato la teoria degli impattatori e calcolato che un'enorme roccia tra 1.600 e 2.700 km di diametro può creare le pianure dell'emisfero settentrionale (vedi Due facce di Marte spiegate).
Mistero bonus: Esiste la maledizione di Marte? Secondo molti spettacoli, siti Web e libri c'è qualcosa (quasi paranormale) nello spazio che mangia (o manomette) i nostri robot esploratori su Marte. Se guardi le statistiche, verrai perdonato per essere un po 'scioccato: quasi i due terzi di tutte le missioni su Marte sono fallite. I missili russi legati a Marte sono esplosi, i satelliti statunitensi sono morti durante il volo, i lander britannici hanno segnato il paesaggio del Pianeta Rosso; nessuna missione su Marte è immune al "Triangolo di Marte". Quindi c'è un "Galactic Ghoul" là fuori che scherza con i nostri "robot? Anche se questo potrebbe essere attraente per alcuni di noi superstiziosi, la stragrande maggioranza dei veicoli spaziali ha perso a causa di The Mars Curse è principalmente dovuto a pesanti perdite durante le missioni pionieristiche su Marte. Il recente tasso di perdita è paragonabile alle perdite subite durante l'esplorazione di altri pianeti nel Sistema Solare. Sebbene la fortuna possa avere una piccola parte da svolgere, questo mistero è più una superstizione che qualsiasi cosa misurabile (vedi La "maledizione di Marte": perché così tante missioni sono fallite?).
8. L'evento Tunguska
Cosa ha causato l'impatto di Tunguska? Dimentica Fox Mulder che inciampa nelle foreste russe, questo non è un episodio di X-Files. Nel 1908, il sistema solare lanciò qualcosa a noi ... ma non sappiamo cosa. Questo è stato un mistero duraturo sin da quando i testimoni oculari hanno descritto un lampo luminoso (che si poteva vedere a centinaia di miglia di distanza) sul fiume Podkamennaya Tunguska in Russia. Su indagine, una vasta area era stata decimata; circa 80 milioni di alberi sono stati abbattuti come fiammiferi e oltre 2.000 chilometri quadrati sono stati schiacciati. Ma non c'era cratere. Cosa era caduto dal cielo?
Questo mistero è ancora un caso aperto, sebbene i ricercatori stiano puntando le loro scommesse su una qualche forma di "airburst" quando una cometa o un meteorite è entrato nell'atmosfera, esplodendo dal suolo. Un recente studio forense cosmico ha ripercorso le fasi di un possibile frammento di asteroide nella speranza di trovarne l'origine e forse persino di trovare l'asteroide genitore. Hanno i loro sospetti, ma la cosa interessante è che non ci sono prove di meteoriti pressoché intorno al sito dell'impatto. Finora, non sembra esserci molta spiegazione per questo, ma non credo che Mulder e Scully debbano essere coinvolti (vedi Trovato cugino di Meteoroide di Tunguska?).
7. Inclinazione di Urano
Perché Urano ruota su un lato? Strano pianeta è Urano. Mentre tutti gli altri pianeti del Sistema Solare hanno più o meno il loro asse di rotazione puntato "in alto" dal piano eclittico, Urano è disteso su un lato, con un'inclinazione assiale di 98 gradi. Ciò significa che per periodi molto lunghi (42 anni alla volta) i suoi poli nord o sud puntano direttamente verso il sole. La maggior parte dei pianeti ha una rotazione "progrado"; tutti i pianeti ruotano in senso antiorario se visti da sopra il Sistema Solare (cioè sopra il Polo Nord della Terra). Tuttavia, Venere fa esattamente il contrario, ha una rotazione retrograda, portando alla teoria che è stato espulso fuori asse all'inizio della sua evoluzione a causa di un grande impatto. Quindi è successo anche a Urano? È stato colpito da un corpo massiccio?
Alcuni scienziati ritengono che Urano sia stato vittima di un colpo-e-corsa cosmico, ma altri credono che potrebbe esserci un modo più elegante per descrivere la strana configurazione del gigante gassoso. All'inizio dell'evoluzione del sistema solare, gli astrofisici hanno eseguito simulazioni che mostrano che la configurazione orbitale di Giove e Saturno potrebbe aver attraversato una risonanza orbitale 1: 2. Durante questo periodo di sconvolgimento planetario, l'influenza gravitazionale combinata di Giove e Saturno trasferì il momento orbitale al gigante di gas più piccolo Urano, facendolo cadere fuori asse. Sono necessarie ulteriori ricerche per vedere se era più probabile che una roccia delle dimensioni di una Terra avesse un impatto su Urano o se la colpa fosse di Giove e Saturno.
6. L'atmosfera di Titano
Perché Titano ha un'atmosfera? Titano, una delle lune di Saturno, è il solo luna nel sistema solare con un'atmosfera significativa. È la seconda luna più grande del Sistema Solare (seconda solo alla luna di Giove Ganimede) e circa l'80% più massiccia della Luna della Terra. Sebbene piccolo rispetto agli standard terrestri, è più simile alla Terra di quanto non gli diamo credito. Marte e Venere sono spesso citati come fratelli della Terra, ma le loro atmosfere sono 100 volte più sottili e 100 volte più spesse, rispettivamente. L'atmosfera di Titano d'altra parte è solo una volta e mezza più spessa di quella terrestre, inoltre è principalmente composta da azoto. L'azoto domina l'atmosfera terrestre (con una composizione dell'80%) e domina l'atmosfera di Titani (con una composizione del 95%). Ma da dove proviene tutto questo azoto? Come sulla Terra, è un mistero.
Titano è una luna così interessante e sta rapidamente diventando il primo obiettivo per cercare la vita. Non solo ha un'atmosfera densa, la sua superficie è piena zeppa di idrocarburi che si ritiene siano pieni di "tholins" o sostanze chimiche prebiotiche. Aggiungete a ciò l'attività elettrica nell'atmosfera di Titano e abbiamo un'incredibile luna con un enorme potenziale per l'evoluzione della vita. Ma da dove viene la sua atmosfera ... semplicemente non lo sappiamo.
5. Riscaldamento solare coronale
Perché l'atmosfera solare è più calda della superficie solare? Ora questa è una domanda che ha investito i fisici del solare per oltre mezzo secolo. Le prime osservazioni spettroscopiche della corona solare hanno rivelato qualcosa di sconcertante: l'atmosfera del Sole è più caldo della fotosfera. In effetti, è così caldo che è paragonabile alle temperature che si trovano nel nucleo del sole. Ma come può succedere? Se accendi una lampadina, l'aria che circonda la lampadina di vetro non sarà più calda del vetro stesso; man mano che ti avvicini a una fonte di calore, diventa più caldo, non più freddo. Ma questo è esattamente ciò che sta facendo il Sole, la fotosfera solare ha una temperatura di circa 6000 Kelvin mentre il plasma a poche migliaia di chilometri sopra la fotosfera è finito 1 milione di Kelvin. Come puoi vedere, tutti i tipi di leggi fisiche sembrano essere violati.
Tuttavia, i fisici solari si stanno gradualmente avvicinando a ciò che potrebbe causare questo misterioso riscaldamento coronale. Man mano che le tecniche osservative migliorano e i modelli teorici diventano più sofisticati, l'atmosfera solare può essere studiata più in profondità che mai. Si ritiene ora che il meccanismo di riscaldamento coronale possa essere una combinazione di effetti magnetici nell'atmosfera solare. Esistono due candidati principali per il riscaldamento a corona: nanoflares e riscaldamento ad onde. Io per primo sono sempre stato un grande sostenitore delle teorie sul riscaldamento delle onde (gran parte della mia ricerca è stata dedicata alla simulazione delle interazioni delle onde magnetoidrodinamiche lungo i circuiti coronali), ma ci sono prove evidenti che anche i nanoflares influenzano il riscaldamento coronale, lavorando probabilmente in tandem con le onde riscaldamento.
Sebbene siamo abbastanza certi che il riscaldamento delle onde e / o le nanoflares possano essere responsabili, fino a quando non possiamo inserire una sonda in profondità nella corona solare (che è attualmente in fase di pianificazione con la missione Sonda solare), prendendo sul posto misurazioni dell'ambiente coronale, non lo sapremo per certo che cosa riscalda la corona (vedi I caldi circuiti coronali possono contenere la chiave dell'atmosfera solare calda).
4. Polvere di comete
In che modo la polvere formata a temperature intense è apparsa nelle comete ghiacciate? Le comete sono i nomadi ghiacciati e polverosi del Sistema Solare. Pensato di essersi evoluto nelle aree più esterne dello spazio, nella Cintura di Kuiper (attorno all'orbita di Plutone) o in una regione misteriosa chiamata Oort Cloud, questi corpi vengono occasionalmente fatti cadere e cadono sotto la debole attrazione gravitazionale del Sole. Mentre cadono verso il Sistema Solare interno, il calore del Sole farà vaporizzare il ghiaccio, creando una coda cometaria nota come coma. Molte comete cadono direttamente nel Sole, ma altre sono più fortunate, completando un breve periodo (se originato nella Cintura di Kuiper) o un lungo periodo (se originato nella Oort Cloud) dell'orbita del Sole.
Ma qualcosa di strano è stato trovato nella polvere raccolta dalla missione Stardust del 2004 della NASA nella cometa Wild-2. I granelli di polvere di questo corpo ghiacciato sembravano essersi formati a temperature elevate. Si ritiene che la cometa Wild-2 abbia avuto origine e si sia evoluta nella fascia di Kuiper, quindi come potrebbero essere formati questi piccoli campioni in un ambiente con una temperatura di oltre 1000 Kelvin?
Il sistema solare si è evoluto da una nebulosa circa 4,6 miliardi di anni fa e durante il raffreddamento ha formato un grande disco di accrescimento. I campioni raccolti da Wild-2 potevano essere formati solo nella regione centrale del disco di accrescimento, vicino al giovane Sole, e qualcosa li trasportava nelle parti più lontane del Sistema Solare, finendo infine nella Cintura di Kuiper. Ma quale meccanismo potrebbe farlo? Non ne siamo troppo sicuri (vedi La polvere di cometa è molto simile agli asteroidi).
3. La scogliera di Kuiper
Perché la cintura di Kuiper finisce improvvisamente? La Cintura di Kuiper è un'enorme regione del Sistema Solare che forma un anello attorno al Sole appena oltre l'orbita di Nettuno. È molto simile alla fascia di asteroidi tra Marte e Giove, la Cintura di Kuiper contiene milioni di piccoli corpi rocciosi e metallici, ma è 200 volte più massiccia. Contiene anche una grande quantità di ghiaccio d'acqua, metano e ammoniaca, i costituenti dei nuclei cometari che originano da lì (vedi n. 4 sopra). La Cintura di Kuiper è anche nota per il suo occupante del pianeta nano, Plutone e (più recentemente) compagno Plutoide "Makemake".
La Cintura di Kuiper è già una regione abbastanza inesplorata del Sistema Solare com'è (aspettiamo impazientemente che la missione New Horizons Pluto della NASA arrivi lì nel 2015), ma ha già gettato qualcosa di un enigma. La popolazione di Kuiper Belt Objects (KBO) si abbassa improvvisamente a una distanza di 50 UA dal sole. Questo è piuttosto strano in quanto i modelli teorici prevedono un aumentare in numero di KBO oltre questo punto. Il drop-off è così drammatico che questa funzione è stata soprannominata "Kuiper Cliff".
Al momento non abbiamo spiegazioni per la scogliera di Kuiper, ma ci sono alcune teorie. Un'idea è che ci sono davvero molti KBO oltre i 50 UA, è solo che non sono stati accusati di formare oggetti più grandi per qualche motivo (e quindi non possono essere osservati). Un'altra idea più controversa è che i KBO oltre la scogliera di Kuiper siano stati spazzati via da un corpo planetario, forse delle dimensioni della Terra o di Marte. Molti astronomi discutono contro ciò citando la mancanza di prove osservative di qualcosa che orbita attorno alla Cintura di Kuiper. Questa teoria planetaria è stata comunque molto utile per i profeti del giudizio, fornendo "deboli" prove dell'esistenza di Nibiru, o "Pianeta X". Se c'è un pianeta là fuori, lo è sicuramente non "Posta in arrivo" e lo è sicuramente non in arrivo a casa nostra nel 2012.
Quindi, in breve, non abbiamo idea del perché la scogliera di Kuiper esiste ...
2. L'anomalia dei pionieri
Perché le sonde Pioneer vanno alla deriva fuori rotta? Ora questo è un problema imbarazzante per gli astrofisici, e probabilmente la domanda più difficile a cui rispondere nelle osservazioni del Sistema Solare. Pioneer 10 e 11 furono lanciati nel 1972 e nel 1973 per esplorare i confini esterni del Sistema Solare. Lungo la strada, gli scienziati della NASA hanno notato che entrambe le sonde stavano sperimentando qualcosa di piuttosto strano; stavano sperimentando un'accelerazione inaspettata del reparto sole, spingendoli fuori rotta. Sebbene questa deviazione non fosse enorme per gli standard astronomici (386.000 km fuori rotta dopo 10 miliardi di km di viaggio), era comunque una deviazione e gli astrofisici non sono in grado di spiegare cosa sta succedendo.
Una teoria principale sospetta che la radiazione infrarossa non uniforme attorno alla carrozzeria delle sonde (dall'isotopo radioattivo del plutonio nei suoi generatori termoelettrici radioisotopici) possa emettere preferibilmente fotoni su un lato, dando una piccola spinta verso il Sole. Altre teorie sono un po 'più esotiche. Forse la relatività generale di Einstein deve essere modificata per lunghe camminate nello spazio profondo? O forse la materia oscura ha un ruolo da svolgere, con un effetto rallentamento sulla navicella spaziale Pioneer?
Finora, solo il 30% della deviazione può essere bloccato sulla teoria della distribuzione del calore non uniforme e gli scienziati non riescono a trovare una risposta ovvia (vedi The Pioneer Anomaly: A Deviation from Einstein Gravity?).
1. The Oort Cloud
Come facciamo a sapere se esiste persino Oort Cloud? Per quanto riguarda i misteri del sistema solare, l'anomalia di Pioneer è un atto difficile da seguire, ma la nuvola di Oort (a mio avviso) è il più grande mistero di tutti. Perché? Non l'abbiamo mai visto è un'ipotetica regione dello spazio.
Almeno con la Cintura di Kuiper, possiamo osservare i grandi KBO e sappiamo dove si trova, ma l'Oort Cloud è troppo lontana (se è davvero là fuori). In primo luogo, si prevede che Oort Cloud sia a oltre 50.000 UA dal Sole (che è quasi un anno luce di distanza), rendendolo circa il 25% della strada verso il nostro vicino stellare più vicino, Proxima Centauri. L'Oort Cloud è quindi molto lontana. La portata esterna della Oort Cloud è praticamente al limite del Sistema Solare e, a questa distanza, i miliardi di oggetti della Oort Cloud sono molto vagamente legati gravitazionalmente al Sole. Possono quindi essere drammaticamente influenzati dal passaggio di altre stelle vicine. Si pensa che l'interruzione di Oort Cloud possa portare periodicamente a cadere corpi ghiacciati verso l'interno, creando comete di lungo periodo (come la cometa di Halley).
In realtà, questa è l'unica ragione per cui gli astronomi credono che la Oort Cloud esista, è la fonte di comete ghiacciate a lungo termine che hanno orbite altamente eccentriche che emanano regioni dal piano eclittico. Ciò suggerisce anche che la nuvola circonda il sistema solare e non è confinata a una cintura attorno all'eclittica.
Quindi, Oort Cloud sembra essere là fuori, ma non possiamo osservarlo direttamente. Nei miei libri, questo è il più grande mistero nella regione più esterna del nostro Sistema Solare ...
