10 scoperte che gettano luce sui misteri del nostro sistema solare

A volte, siamo così presi dal cercare di trovare alieni sugli esopianeti che dimentichiamo quanti misteri contiene il nostro sistema solare. Fortunatamente, i nostri scienziati continuano a cercare indizi per risolvere gli enigmi nel nostro piccolo angolo dell'universo.

10 La temperatura di Puzzling della corona del sole

Credito fotografico: Luc Viatour

Come abbiamo discusso in precedenza, gli scienziati si sono domandati per decenni perché la temperatura della corona del Sole, o atmosfera esterna, sia molto più calda della sua fotosfera o superficie visibile. Sfidando ogni logica, la superficie del Sole ha una temperatura di circa 6.000 Kelvin (circa 6.000 gradi Celsius o 10.000 ° F), mentre la corona spesso diventa 300 volte più calda. "È un po 'un enigma", ha detto Jeff Brosius, uno scienziato spaziale del Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland. "Di solito le cose si raffreddano sempre più lontano da una fonte di calore. Quando stai arrostendo un marshmallow lo metti vicino al fuoco per cucinarlo, non più lontano. "

Ma gli scienziati hanno recentemente trovato prove evidenti del fatto che i nanofleni e le particelle energetiche prodotte da essi sono almeno parte della fonte del calore extra. Sebbene i nanoflares siano minuscoli cugini di brillamenti solari (che possono riscaldare il plasma solare a decine di milioni di gradi in pochi secondi), producono ancora piccole, veloci raffiche di calore ed energia quasi costantemente. Non possiamo ancora vederli direttamente, ma quel problema può essere risolto quando il telescopio spaziale NuSTAR della NASA riprende ritratti a raggi X ad alta energia. Ma gli scienziati non possono fare quelle foto finché il Sole non è più tranquillo; altrimenti, tutta l'attività energetica potrebbe nascondere l'azione dei nanoflacchi.

Fino ad allora, l'IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) ci offre il modo migliore per rilevare indirettamente i nanoflares osservando i punti del loop coronale. Un anello coronale è un ciclo di plasma caldo che si estende dalla superficie del Sole alla corona che emette luce brillante nei raggi X e ultravioletti. Si verifica un punto in cui i loop magnetici incontrano la superficie del Sole. IRIS non è in grado di vedere gli effettivi eventi di riscaldamento coronale, ma rileva i rapidi e piccoli brillamenti ai punti di appoggio del loop coronale.

Mentre altre teorie sono state confutate, l'evidenza crescente indica nanoflares come la soluzione al mistero del riscaldamento coronale. Se è corretto, NuSTAR dovrebbe vedere almeno un nanoflare ogni pochi minuti. In caso contrario, è tempo di tornare al tavolo da disegno.

9 L'origine del materiale scuro su Protoplanet Vesta

Le rocce possono dirci molto sull'evoluzione di un protopianeta perché possono essere formate solo in condizioni specifiche. La nave spaziale della NASA Dawn ci ha recentemente fornito informazioni sulla sconcertante materia oscura che si è diffusa su tutta la superficie di Vesta. Assorbe la luce come fuliggine. Ma i nostri scienziati erano curiosi di sapere di cosa era fatto e da dove proveniva. Ciò potrebbe fornire loro un'idea del motivo per cui Vesta ha iniziato a diventare un pianeta oltre quattro miliardi di anni fa, ma non ha mai fatto il salto evolutivo oltre il protopianeta.

Per più di un anno, gli scienziati hanno saputo che il materiale oscuro era ad alto contenuto di carbonio. Ma recentemente hanno scoperto che la serpentina, un minerale silicato che forma roccia, era un elemento della materia oscura. La serpentina prende il nome dalla sua somiglianza con la pelle di serpente.

Quel minerale risolve parte del mistero della formazione di Vesta. La materia oscura non può essere entrata in contatto con alti livelli di calore perché temperature superiori a 400 gradi Celsius (700 ° F) distruggerebbero la serpentina. Sappiamo già che Vesta faceva abbastanza caldo in una volta, quindi la materia oscura non poteva provenire da Vesta stessa.

Ciò lascia un impatto relativamente lento da un asteroide ricco di carbonio come unica spiegazione logica. Se l'impatto fosse stato ad alta velocità, allora la serpentina sarebbe stata distrutta dalla temperatura elevata risultante. La dispersione del materiale scuro su Vesta è anche coerente con un impatto a bassa velocità da un asteroide.

8Il mistero dell'atmosfera di Venere

"Questo lavoro è iniziato tutto con un mistero del 1978", ha dichiarato Glyn Collinson del Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland. "Quando Pioneer Venus Orbiter si mise in orbita attorno a Venere, notò qualcosa di molto, molto strano - un buco nella ionosfera del pianeta. Era una regione in cui la densità si è appena ritirata e nessuno ha visto un'altra di queste cose per 30 anni ".

La ionosfera è uno strato di atmosfera su Venere che viene caricata elettricamente. Quando Venus Express dell'Agenzia spaziale europea ha iniziato a orbitare attorno a Venere negli ultimi anni, si trovava in un'orbita molto più alta di quella del suo predecessore. Ma anche a un'altitudine più alta, Venus Express ha visto gli stessi buchi. Ciò significava che questi buchi avevano trivellato più in profondità nell'atmosfera di quanto non credesse una volta. Inoltre, Pioneer Venus Orbiter ha osservato i fori al massimo solare, quando l'attività solare è al massimo. Ma Venus Express ha visto dei buchi durante il minimo solare, il che significa che questi buchi sono più diffusi di quanto pensassimo.

Per interpretare ciò che sta accadendo a Venere, è necessario capire che il lato della sua ionosfera di fronte al Sole è martellato costantemente dal vento solare, una corrente di particelle cariche che fluisce dal Sole. La ionosfera agisce come un confine sottile che si estende dalla fronte di Venere attorno al pianeta fino a scomparire nella parte posteriore come una cometa. Pensa alla ionosfera come all'aria che scorre intorno a una pallina da golf che è in volo.

Quando il vento solare colpisce la ionosfera, il plasma si accumula, creando una sottile magnetosfera attorno al pianeta. Una magnetosfera è un'area attorno a un pianeta in cui il suo campo magnetico può respingere il vento solare.

Venus Express può misurare questo debole campo magnetico attorno a Venere. Ma suggeriva che non c'erano due buchi dietro a Venere.Invece, gli scienziati ora credono che ci siano due cilindri lunghi e larghi che si estendono dalla superficie di Venere nello spazio esterno. È possibile che le particelle cariche vengano espulse da questi cilindri come il dentifricio da un tubo.

Ma questo solleva un altro avvincente mistero. Cosa permette a questi campi magnetici di attraversare la ionosfera, scendere sulla superficie del pianeta e possibilmente persino entrare nel pianeta? Potremmo aver gettato luce su un mistero di Venere, ma alla fine ne abbiamo trovato un altro.

7The Theta Aurora

Le aurore, gli spettacoli di luci nel cielo più comunemente conosciuti come le luci del nord o del sud, di solito si formano quando il vento solare si scontra con il campo magnetico terrestre, noto anche come magnetosfera. In altre parole, è un modo visibile in cui vediamo l'effetto del Sole sulla Terra.

Le aurore Theta possono formarsi a latitudini più elevate, più vicine ai poli, rispetto alle tipiche aurore. La theta aurora può essere vista solo dall'alto, dove assomiglia alla lettera greca theta (θ).

La formazione di un'aurora dipende dall'allineamento tra il campo magnetico interplanetario che scorre con il vento solare e il campo magnetico terrestre. Quando i due campi si intersecano, il campo magnetico terrestre punterà verso nord. Ma se il campo interplanetario punta verso sud, allora le linee del campo magnetico punteranno in direzioni opposte. Ciò causa un processo chiamato riconnessione magnetica (che non è ancora ben compresa), che riallinea le linee del campo magnetico in un modo nuovo.

Il nuovo allineamento consente alle particelle di vento solare di entrare nella magnetosfera terrestre, un'enorme bolla magnetica attorno al nostro pianeta. Quando quelle particelle solari fluiscono lungo le linee del campo magnetico del pianeta e si scontrano con gli atomi nell'atmosfera superiore della Terra, nasce l'aurora. In questo caso, la formazione è più probabile che si verifichi 65-70 gradi a nord oa sud dell'equatore terrestre.

Ma le aurore theta possono accadere a latitudini più elevate se il campo magnetico interplanetario punta verso nord anziché verso sud. Gli scienziati hanno recentemente scoperto che, quando ciò accadeva, la riconnessione magnetica può intrappolare il plasma (che è un gas ionizzato) all'interno della magnetosfera. Il plasma intrappolato diventa caldo, e questa volta potrebbe nascere un aurora theta.

6Il puzzle di Titan Sand Dune

Titano, che orbita attorno a Saturno, è l'unica luna con un'atmosfera densa. I suoi laghi e mari sono fatti di metano ed etano. Questa insolita luna ha anche grandi dune spazzate dal vento lunghe centinaia di miglia, larghe più di un miglio e alte centinaia di metri.

All'inizio, l'esistenza delle dune non aveva senso perché pensavamo che Titano avesse solo una leggera brezza sulla sua superficie. Ma in seguito la ricerca suggerì che i venti dovevano essere più forti di quanto si credesse in precedenza. La sonda spaziale della NASA, Cassini, ha anche inviato le immagini delle particelle che hanno creato queste dune.

"Era sorprendente che Titan avesse particelle delle dimensioni di granelli di sabbia - non abbiamo ancora capito la loro fonte - e che aveva venti abbastanza forti da spostarli", ha detto Devon Burr dell'Università del Tennessee. "Prima di vedere le immagini, abbiamo pensato che i venti fossero probabilmente troppo leggeri per realizzare questo movimento."

Ma gli scienziati erano più perplessi dalla forma delle dune. Secondo i dati forniti da Cassini, i venti di solito soffiavano da est a ovest. Ma le dune intorno ai crateri e alle montagne sembravano essere state create da venti che soffiavano nella direzione opposta.

In una galleria del vento ad alta pressione della NASA, Burr e la sua squadra hanno trascorso sei anni ricreando le condizioni di vento e sabbia su Titano. Alla fine, hanno scoperto che il vento doveva soffiare almeno il 50% più velocemente di quanto si credesse originariamente per creare le dune. L'atmosfera densa di Titano rendeva le velocità più veloci necessarie.

La loro scoperta ha anche spiegato la forma delle dune. Secondo il loro modello, i venti su Titano sono generalmente leggeri, soffiano da est a ovest e non sono quindi in grado di creare dune. Ma due volte ogni anno di Saturno, che equivale a 30 anni terrestri, il vento soffia più velocemente nella direzione opposta quando il Sole attraversa l'equatore di Titano. Burr crede che i rapidi cambiamenti nel vento siano quando vengono create le dune e ciò spiega la loro forma. Cassini potrebbe aver mancato queste alte velocità del vento perché non capita spesso.

Vulcani inaspettati di 5Mercury

Un'altra navicella spaziale della NASA, MESSENGER, ha fornito nuove informazioni sulla storia planetaria dei Mercurio. Originariamente, gli scienziati credevano che Mercurio non avesse mai vulcani attivi perché mancavano i composti volatili al suo interno che creavano le esplosioni. Ma le foto di MESSENGER hanno fatto sì che i ricercatori si affannassero per rielaborare le loro teorie.

Le foto di MESSENGER hanno mostrato la presenza di depositi di cenere piroclastici, che sono costituiti da frammenti di roccia bruciati dalle prese d'aria dei vulcani. Quindi Mercurio aveva ovviamente composti volatili. Ma i dati mostrarono anche che i vulcani eruttarono per gran parte della storia di Mercurio.

Ciò ha portato ad un'altra domanda. I composti volatili nell'interno del pianeta sono esplosi presto nella storia di Mercurio, o le esplosioni si sono verificate in un periodo di tempo sostanzialmente più lungo?

Un gruppo di ricerca della Brown University ritiene che le eruzioni siano avvenute in un periodo di tempo prolungato. Arrivarono a questa conclusione guardando le prese d'aria dei vulcani. Se i vulcani fossero esplosi tutti nello stesso periodo, allora tutte le prese d'aria sarebbero state degradate di circa la stessa quantità. Ma gli scienziati hanno osservato diverse quantità di degradazione, che è coerente con le eruzioni vulcaniche per un periodo di tempo molto più lungo.

Utilizzando la quantità di degrado per determinare l'età dei crateri di Mercurio, i ricercatori ritengono che l'attività vulcanica sia avvenuta probabilmente 1-3,5 miliardi di anni fa. Può sembrare vecchio, ma in realtà è geologicamente giovane.Se i vulcani fossero esplosi tutto intorno al tempo della formazione di Mercurio, i crateri avrebbero avuto circa 4,5 miliardi di anni.

Questa informazione ci aiuta anche a capire come si è formato Mercurio. Secondo due teorie popolari, Mercurio era più grande ma perdeva i suoi strati esterni quando venivano fritti dal Sole o quando venivano strappati da un grande impatto poco dopo la formazione del pianeta. Date le nuove informazioni sui composti volatili, nessuna di queste teorie sembra probabile ora.

4Mars's Climate History

Black Beauty, un antico meteorite di Marte trovato nel 2011 nel deserto del Sahara, potrebbe raccontare una storia intrigante della storia del clima di Marte. Il meteorite lucido e scuro ha incorporato zirconi, minerali durevoli che vengono creati quando la lava si raffredda e può sopravvivere a quasi tutti gli attacchi chimici. Ciò significa che possono aiutarci a determinare l'età delle rocce e fornire indizi sul clima di un pianeta. "Quando trovi uno zircone, è come trovare un orologio", ha detto il professore dello stato della Florida Munir Humayun. "Uno zircone inizia a tenere traccia del tempo dal momento in cui nasce."

Humayun e il suo team sono rimasti sorpresi nello scoprire che alcuni zirconi in Black Beauty sono stati creati 4,4 miliardi di anni fa, quando Marte era un nuovo pianeta con un ambiente che poteva avere la capacità di sostenere la vita.

Studiando le variazioni degli atomi di ossigeno in questi zirconi, Humayun è stato in grado di estrarre parte della storia del clima di Marte come un archeologo estraeva frammenti di storia umana da artefatti e scheletri umani. Questo perché gli zirconi si comportano come un archivio del cambiamento climatico di Marte tenendo traccia di ciò che è accaduto al vapore acqueo durante la storia del pianeta.

Humayun scoprì che l'acqua era molto più abbondante su Marte circa 4,5 miliardi di anni fa, ma poi avvenne un cambiamento drammatico. Il deserto arido che oggi caratterizza Marte esiste da lungo tempo - almeno 1,7 miliardi di anni. Ma se Marte era un tempo un pianeta caldo con un'abbondante acqua, questo di nuovo fa sorgere la domanda: è possibile che Marte abbia sostenuto la vita in una volta?

Per gli attuali studi sul clima, altri scienziati stanno analizzando i diavoli della polvere su Marte. Come abbiamo già detto, i diavoli di polvere sono come tornado polverosi. Ma è qui che finisce il confronto con il tempo terrestre. "L'aria marziana è così sottile, la polvere ha un effetto maggiore sui trasferimenti di energia nell'atmosfera [di Marte] e sulla superficie di quanto non faccia nella spessa atmosfera della Terra", ha affermato Udaysankar Nair dell'Università dell'Alabama.

Durante il giorno, la polvere nell'aria può bloccare la luce solare dal riscaldare la superficie di Marte. Di notte, lo stesso tipo di polvere emette radiazioni a onde lunghe che riscaldano la superficie. Quindi una maggiore conoscenza della polvere atmosferica e dei diavoli di polvere dovrebbe aiutarci a sviluppare una migliore comprensione del clima attuale di Marte.

3 strisce zebra nella cintura di radiazioni di Van Allen

Credito fotografico: Kristian Birkeland

La Terra è circondata da due fasci di radiazioni di Van Allen, uno interno ed uno esterno, ciascuno a forma di ciambella e contenente elettroni e protoni ad alta energia. Ma all'inizio del 2014, gli scienziati hanno annunciato che le doppie sonde Van Allen della NASA avevano scoperto uno strano, ma persistente, disegno a strisce zebra negli elettroni ad alta energia nella cintura di radiazioni interna.

Il campo magnetico terrestre tiene in posizione queste cinture di radiazione. Ma la Terra sembrava un improbabile colpevole nel mistero delle strisce zebrate. La maggior parte degli scienziati ha ipotizzato che un aumento del vento solare avrebbe causato questo tipo di struttura. Ma questa teoria fu scartata quando le strisce continuarono ad essere visibili anche se l'attività del vento solare era bassa.

Alla fine gli scienziati hanno trovato la risposta che avevano precedentemente considerato così improbabile. Si scopre che la rotazione della Terra causa le strisce zebrate. A causa dell'inclinazione dell'asse del campo magnetico del nostro pianeta, la rotazione della Terra produce un debole campo elettrico oscillante che colpisce l'intera cintura di radiazioni interna. Se si pensa a gruppi di elettroni nella cintura di radiazione come taffy, allora le oscillazioni funzionano come una macchina per dolci per allungare e piegare il taffy, che produce il motivo a strisce nella cintura di radiazioni interna.

2 Tempeste di pioggia al plasma

Il Sole ha tempeste di pioggia con venti forti che sono sorprendentemente simili in qualche modo alle tempeste che sperimentiamo qui sulla Terra. Ma sul Sole, la pioggia è composta da plasma, gas ionizzato che cade dalla corona alla superficie a 200.000 chilometri (125.000 mi) all'ora. La corona circonda il Sole come un'atmosfera esterna. Ma quando piove dalla corona, si riversa davvero. Ogni goccia è grande quanto l'Irlanda e ci sono migliaia di goccioline in una pioggia di pioggia coronale.

Gli scienziati hanno saputo di questa pioggia di plasma per circa 40 anni. Ma fino a quando non hanno ricevuto dati dettagliati dai moderni satelliti e osservatori, non sono riusciti a spiegare perché è successo.

Questo è il punto in cui i paralleli con il tempo terrestre diventano sorprendenti. Sotto le giuste condizioni, le nubi del Sole di plasma denso e caldo si raffredderanno, condensando fino a quando non cadranno in superficie come gocce di pioggia coronali.

C'è anche un processo di rapida evaporazione che forma le nuvole. Ma sul Sole, le potenti esplosioni di brillamenti solari causano l'evaporazione. Le immagini telescopiche mostrano che i brillamenti solari, le esplosioni di radiazioni sulla superficie del Sole, precedono i temporali solari. Gli scienziati ritengono che un abbassamento insolitamente rapido della temperatura causi la trasformazione del gas coronale in gocce di pioggia solari.

1Organics On Mars

Oltre a misurare i picchi di metano, la rover Curiosity della NASA ha scoperto molecole organiche in campioni dall'interno delle rocce. La polvere di una roccia chiamata Cumberland è la prima scoperta definitiva di sostanze organiche sulla superficie di Marte. Gli scienziati non sanno se questi prodotti organici si sono sviluppati su Marte o sono stati trasportati lì da meteoriti ricchi di carbonio.

Gli scienziati della NASA non hanno trovato sostanze organiche in materiale esposto sulla superficie del pianeta.Ma ciò è comprensibile perché la radiazione cosmica e gli onnipresenti perclorati, che producono cloro che cambia le molecole, tendono a distruggere le sostanze organiche superficiali nel tempo.

Le molecole organiche sono costituite da carbonio legato ad altri elementi come l'idrogeno. Sono essenziali per la vita così come la conosciamo, ma non necessariamente contengono vita. Non sappiamo se Marte abbia mai ospitato microbi viventi, ma questo ci dice che l'antico Marte aveva condizioni che erano ospitali per certe forme di vita.

Gli scienziati avevano bisogno di trovare tre componenti per la vita su Marte: acqua, una fonte di energia e sostanze organiche. Trovando i prodotti organici, ora hanno una lista completa degli ingredienti per la vita su Marte, sia passati che presenti.

I campioni di roccia del Cumberland hanno anche fornito loro importanti informazioni sulla perdita di acqua sul pianeta. Esaminando il rapporto tra il deuterio e l'idrogeno nella roccia e confrontandolo con il vapore acqueo nell'aria, gli scienziati ritengono che gran parte della perdita di acqua del pianeta sia avvenuta dopo la formazione della roccia. Ma la loro analisi suggeriva anche che Marte perse un bel po 'della sua acqua originale prima della formazione di Cumberland.