10 misteri del sistema solare che ancora si contendono i nostri migliori scienziati

Nonostante tutte le informazioni che abbiamo scoperto dai nostri telescopi e missioni spaziali, ci sono ancora molti enigmi da risolvere nel nostro sistema solare. A volte, sembra che più impariamo, più misteri scopriamo.

10 Lo scudo invisibile che circonda la terra

Nel 1958, James Van Allen, della University of Iowa, scoprì un paio di cinture di radiazioni, un anello interno ed uno esterno a forma di ciambella fino a 40.000 chilometri (25.000 mi) sopra la Terra contenente elettroni e protoni ad alta energia. Il campo magnetico terrestre tiene in posizione queste cinghie di radiazioni, ma si restringono e si gonfiano a seconda delle necessità per rispondere alle espulsioni di energia solare nella nostra direzione.

Nel 2013, Daniel Baker dell'Università del Colorado ha scoperto una terza struttura tra le fasce di radiazioni interne ed esterne di Van Allen. Baker ha caratterizzato questa struttura come un "anello di accumulo" che va e viene come alzare o abbassare uno scudo invisibile come necessario per bloccare l'effetto degli "elettroni killer". Questi elettroni, che possono essere pericolosi sia per gli astronauti che per le apparecchiature satellitari, guizzano intorno alla Terra a oltre 16.000 chilometri (100.000 mi) al secondo in caso di forti tempeste solari.

Ad un'altitudine di poco più di 11.000 chilometri (7.000 mi), un confine netto forma un tipo di bordo interno sulla fascia di radiazione esterna, bloccando questi elettroni di penetrare più in profondità nella nostra atmosfera.

"È quasi come se questi elettroni stiano correndo verso una parete di vetro nello spazio", ha detto Baker. "Un po 'come gli scudi creati dai campi di forza Star Trek che erano usati per respingere le armi aliene, stiamo vedendo uno scudo invisibile che blocca questi elettroni. È un fenomeno estremamente sconcertante. "

Gli scienziati hanno sviluppato diverse teorie per spiegare questo scudo. Ma finora, nessuno di loro funziona completamente.

9The Flyby Anomaly

Da quando abbiamo iniziato ad esplorare lo spazio, le nostre navicelle spaziali hanno eseguito manovre di flyby per utilizzare l'energia gravitazionale proveniente da un pianeta o una luna per dare loro una spinta di velocità mentre viaggiano nello spazio. Questi flybys vengono usati regolarmente per lanciare i satelliti più in profondità nel sistema solare. Ma gli scienziati non sembrano stimare correttamente queste velocità su una base coerente. C'è spesso una piccola variazione inspiegabile nella velocità che è stata soprannominata "anomalia flyby".

Abbiamo solo l'attrezzatura di monitoraggio per rilevare la differenza precisa nelle velocità su flyby della Terra. L'anomalia è variata da una diminuzione della velocità di 2 millimetri (0.08 in) al secondo con la Cassini della NASA nel 1999 ad un aumento della velocità di 13 millimetri al secondo con la navicella spaziale NEAR della NASA nel 1998.

"Queste deviazioni non influenzano seriamente le traiettorie dei veicoli spaziali", ha detto Luis Acedo Rodriguez, un fisico del Politecnico di Valencia. "Tuttavia, sebbene siano apparentemente piccole quantità, è molto importante chiarire da cosa sono provocate, specialmente nell'attuale era dell'esplorazione spaziale precisa."

Gli scienziati hanno proposto diverse cause, dalla radiazione solare alla materia oscura intrappolata dalla gravità del nostro pianeta. Ma rimane un mistero.

8 La grande macchia rossa di Giove

La Grande Macchia Rossa di Giove ha prodotto almeno due misteri in corso. Il primo è come questo Energizer Bunny di un ciclone continua ad andare e venire. È una tempesta massiccia abbastanza ampia da contenere almeno due Terre. "Sulla base delle attuali teorie, la Grande Macchia Rossa dovrebbe essere scomparsa dopo diversi decenni", ha detto Pedram Hassanzadeh della Harvard University. "Invece, è lì da centinaia di anni."

Ci sono diverse teorie per spiegare la sua longevità. Uno è che il vortice della macchia rossa assorbe piccoli vortici nel tempo per guadagnare energia. Hassanzadeh ne ha proposto un altro alla fine del 2013: il flusso verticale nel vortice sposta entrambi i gas freddi dal fondo e i gas caldi verso il basso dalla parte superiore per rinnovare parte dell'energia al centro del vortice. Ma nessuna teoria risolve completamente questo enigma.

Il secondo mistero della Grande Macchia Rossa è la fonte della sua sorprendente colorazione. Una teoria dice che la colorazione rossa è causata da sostanze chimiche che si formano sotto le nubi visibili di Giove e il pozzo. Ma alcuni scienziati sostengono che un movimento di sostanze chimiche dal basso creerebbe un punto ancora più rosso e causerebbe arrossamenti anche ad altre altitudini.

L'ultima ipotesi è che la Grande Macchia Rossa sia come una scottatura solare sullo strato superiore delle nuvole con nuvole bianche o grigiastre al di sotto. Gli scienziati che sostengono questa teoria ritengono che il colore rosso derivi dal gioco della luce ultravioletta proveniente dal Sole che rompe sostanze chimiche come ammoniaca e gas acetilene nell'atmosfera superiore di Giove. Hanno testato quell'effetto su diverse molecole. In una prova, il colore era di un verde brillante. Quindi molti dei loro risultati dipendono dal fatto che la loro assunzione del trucco chimico delle nuvole sia corretta.

7 Previsioni del tempo su Titan

Come la Terra, Titano ha stagioni. Questo perché Titano ha un'atmosfera densa, l'unica luna nel nostro sistema solare in grado di fare questa affermazione. Ogni stagione dura circa sette anni terrestri, poiché Saturno impiega 29 anni terrestri per orbitare attorno al Sole.

Le stagioni sono passate per l'ultima volta nel 2009. Nell'emisfero settentrionale, l'inverno è tornato alla primavera, mentre nell'emisfero australe l'estate è diventata autunno. Ma nel maggio 2012, durante la stagione autunnale dell'emisfero australe, abbiamo ricevuto immagini dalla sonda Cassini della NASA che mostrava un enorme vortice polare (o nube turbinante) che si ergeva sopra il polo sud di Titano. Gli scienziati erano perplessi perché il vortice si trovava a circa 300 chilometri (200 mi) sopra la superficie della luna, un'area che dovrebbe essere troppo alta e troppo calda per far apparire un tale fenomeno.

Analizzando i colori spettrali della luce solare che sono riflessi dall'atmosfera di Titano, sono stati in grado di vedere la firma di particelle congelate di acido cianidrico (HCN), un composto tossico. Ciò significava che gli attuali modelli di Titan devono essere sbagliati. L'atmosfera superiore deve essere più fredda del previsto di circa 100 gradi Celsius (o 200 ° F) per formare queste particelle. Così, con il cambiare delle stagioni, l'atmosfera nell'emisfero australe si stava raffreddando più rapidamente di quanto ci aspettassimo.

Mentre la circolazione dell'atmosfera attira grandi quantità di gas verso sud durante il cambio delle stagioni, HCN si concentra lì e raffredda l'aria attorno ad esso. Inoltre, la luce del tramonto calante nella stagione invernale raffredderebbe ulteriormente l'emisfero australe.

Questo suggerisce ai ricercatori che scopriranno ancora più misteri quando il solstizio d'estate rotola per Saturno nel 2017.

6L'origine dei raggi cosmici ad altissima energia

I raggi cosmici sono radiazioni ad alta energia che non comprendiamo appieno. Uno dei più grandi misteri in astrofisica è il luogo in cui i raggi cosmici ultra-high-energy (UHE) hanno origine e come sfruttano una tale energia enorme.

Sono le particelle più energetiche conosciute nel nostro universo. Gli scienziati possono rintracciare la breve apparizione di particelle ad alta energia da questi raggi cosmici quando colpiscono l'atmosfera superiore della Terra, precipitando le particelle secondarie in una rapida esplosione di onde radio che durano non più di pochi nanosecondi. Ma sulla Terra, non ne abbiamo mai abbastanza di queste rare particelle ad alta energia per capire da dove provengono.

Sulla Terra, il nostro rilevatore più grande è solo di circa 3.000 chilometri quadrati (1.000 mi), che è grande all'incirca come il Lussemburgo o il Rhode Island. Usando l'estremamente sensibile Kilometer Square Array (SKA), che dovrebbe diventare il più grande radiotelescopio al mondo, gli scienziati intendono trasformare la Luna in un enorme rivelatore di raggi cosmici. SKA utilizzerà l'intera superficie visibile della Luna per rilevare i segnali delle onde radio da queste particelle. Gli scienziati dovrebbero essere in grado di rintracciare circa 165 raggi cosmici UHE ogni anno invece dei 15 che vedono ogni anno in questo momento.

"I raggi cosmici a queste energie sono così rari che è necessario un enorme rilevatore per raccoglierne un numero significativo", ha affermato il dott. Justin Bray dell'Università di Southampton. "Ma la Luna nani di qualsiasi rilevatore di particelle che sia stato costruito finora. Se possiamo fare questo lavoro, dovrebbe darci la nostra migliore possibilità di capire da dove vengono. "

5Radio Dark Spots su Venere

Venere ha un'atmosfera calda, torbida e densa che protegge la sua superficie dalla vista dell'orbita spaziale in luce visibile. Ad oggi, l'unico modo per mappare la superficie è stato quello di dirigere il radar attraverso le nuvole e rifletterlo dalla superficie del pianeta per misurare le elevazioni. Abbiamo anche osservato le emissioni radio dalla superficie calda del pianeta.

Quando l'astronave Magellan della NASA ha visitato per la prima volta Venere 20 anni fa, abbiamo scoperto due misteri che devono ancora essere risolti. Innanzitutto, maggiore è l'elevazione su Venere, meglio è (o "più luminosa") le onde radio si riflettono sulla superficie. Qualcosa di simile accade sulla Terra ma con luce visibile. Ciò significa che vediamo temperature più fresche a quote più elevate. Pensa a come la superficie calda della Terra può passare al ghiaccio e alla neve sulla cima di una montagna. Questo è il nostro modello illuminante nella luce visibile.

Affinché lo stesso effetto si verifichi su Venere quando non possiamo vedere la superficie nella luce visibile, gli scienziati ritengono che possa esserci un processo di alterazione chimica che dipende dalla temperatura o da un tipo di precipitazione di metalli pesanti che agisce come un gelo di metalli pesanti.

Il secondo mistero è che otteniamo punti oscuri radiofonici alle più alte altitudini sulla superficie del pianeta. Ad esempio, gli scienziati hanno visto riflessioni radar più basse a un'altitudine di 2.400 metri (8.000 piedi), quindi un rapido schiarimento (o aumento dei riflessi radio) mentre gli innalzamenti salivano a 4.500 metri (14.750 piedi). Ma con innalzamenti di 4.700 metri (15.500 piedi), hanno ottenuto molte più macchie nere, a volte numerate a centinaia. Quei posti diventano radio neri.

4 ciuffi brillanti nell'anello F di Saturno

Confrontando i dati recenti della navicella spaziale della NASA, Cassini, contro i dati del Voyager della NASA 30 anni prima, gli scienziati hanno riscontrato un netto calo dei ciuffi luminosi nell'anello F di Saturno (sebbene il numero totale di blocchi rimanga lo stesso). L'anello F sembra essere in costante cambiamento, a volte nel giro di pochi giorni. "È per noi un mistero irresistibile da investigare", ha detto Robert French del SETI Institute in California.

Alcuni anelli di Saturno sono composti da pezzi di ghiaccio che possono essere grandi come massi. Ma l'anello F è formato da particelle di ghiaccio che sono piccole come granelli di polvere (gli scienziati lo chiamano "anello polveroso"). Assomiglierebbe ad una nebbia leggera se la guardassi.

A volte, le particelle di ghiaccio vicino all'anello si raggruppano in palle di neve di dimensioni montuose chiamate moonlets. Quando queste lune si scontrano con l'anello F, che può accadere su ogni orbita, si comportano come autoscontri che polverizzano i granelli di ghiaccio che già compongono l'anello. Ciò crea chiazze luminose.

Ma la vita e la morte di queste lune possono essere determinate da come l'orbita di Prometeo, una delle lune di Saturno, si allinea con l'anello F. A volte, questo allineamento stimola la creazione di lune e, a volte, distrugge quelli già creati. Il numero di lune può influenzare direttamente il numero di ciuffi luminosi. Almeno questa è una teoria.

Un'altra teoria è che l'anello F è più recente di quanto pensassimo e fu creato quando una grande luna ghiacciata fu lacerata. In tal caso, l'anello F sta cambiando mentre si evolve. I nostri scienziati non sapranno quale teoria, se mai, è corretta fino a quando non otterremo più dati dall'osservazione dell'anello F nel tempo.

I geyser mancanti di 3Europa

Questo è un altro atto di sparizione aliena. Scienziati hanno dichiarato alla fine del 2013 che il telescopio spaziale Hubble della NASA aveva rilevato dei geyser di 200 chilometri di altezza che sparavano in aria dal polo sud di Europa, la gelida luna di Giove. Improvvisamente, la ricerca di una vita aliena sembrava potenzialmente più facile. Una sonda orbitale potrebbe essere stata in grado di volare attraverso i geyser e campionare l'oceano sottosuolo dell'Europa per i segni di vita senza atterrare sulla sua superficie ghiacciata.

Ma le osservazioni di follow-up non stanno trovando il vapore acqueo, e una nuova analisi dei dati più vecchi ha suscitato domande sul fatto che i geyser siano mai stati lì in primo luogo. Alcuni scienziati sostengono che Hubble non ha rilevato geyser nell'ottobre 1999 e nel novembre 2012, quindi abbiamo sempre saputo che i geyser sono transitori su Europa.

Per ora, la scoperta dei geyser è diventata un mistero. Con la NASA in attesa di inviare una sonda robotica a Europa, è importante scoprire se i geyser sono reali in modo che possano progettare i loro strumenti di conseguenza.

2Mars Methane Burps

Il rover della Curiosity della NASA non ha costantemente annusato il metano su Marte, ma il rutto occasionale dopo otto mesi sta facendo di nuovo entusiasmare gli scienziati. Sulla Terra, oltre il 90 percento del metano nella nostra atmosfera è prodotto da esseri viventi. Ecco perché gli scienziati sono desiderosi di scoprire da dove proviene il metano di Marte e ciò che sta causando il suo rilascio occasionale nell'atmosfera.

Ci sono diverse possibilità. Uno è la presenza di metanogeni, che sono microbi che producono metano. È anche possibile che i meteoriti ricchi di carbonio colpiscano l'atmosfera di Marte come una bomba organica e rilasciano metano quando la radiazione ultravioletta del Sole riscalda il carbonio a temperature estreme. Ci sono molte altre teorie pure.

Il secondo mistero è il motivo per cui il metano di Marte continua a scomparire. Quando la nostra navicella in orbita non è stata in grado di trovare alcun metano dopo che è stata rilevata inizialmente, non aveva senso. Secondo la scienza, così come la intendiamo, il metano non può scomparire in pochi anni. Si ritiene che sia stabile per circa 300 anni nell'atmosfera.

Questo ha sollevato la questione se avessimo effettivamente rilevato il gas. Ma alcuni dei picchi occasionali erano innegabili. Quindi forse i venti stanno soffiando il metano oltre il raggio di rilevamento di Curiosity, anche se questo non spiega alcune scoperte in orbita attorno al veicolo spaziale.

1Life On Ceres

L'astronave della NASA Dawn è in procinto di visitare Ceres, un pianeta nano di dimensioni Texas nel nostro sistema solare, nel marzo 2015. Quasi tutto ciò che riguarda Cerere è un mistero, quindi è un colpo sicuro che resteremo sorpresi. Diversamente dal protoplanet Vesta, che Dawn ha appena esplorato, non ci sono meteoriti legati a Cerere per aiutarci a svelare i suoi segreti in anticipo.

Mentre Vesta è per lo più secco, Cerere si crede sia fatto di roccia e ghiaccio, possibilmente contenente un oceano sotto la sua superficie ghiacciata. Si ritiene che l'acqua comprenda circa il 40 percento del suo volume. Tranne che per la Terra, Cerere ha la maggior parte dell'acqua di qualsiasi corpo planetario nel nostro sistema solare interno. Non sappiamo quanto sia liquido. Forse Dawn ci dirà perché Ceres ha così tanta acqua, se davvero lo fa, e perché è così diverso da Vesta.

Sia Cerere che Vesta possono fornire importanti informazioni sulla vita sul nostro pianeta. In realtà, questo è uno dei misteri più avvincenti su Cerere. Lo fa o potrebbe sostenere la vita?

Per quanto ne sa la scienza, ci sono tre componenti principali necessari per la vita: una fonte di energia, acqua liquida e componenti chimici come il carbonio. Oltre ad avere acqua, Cerere è abbastanza vicino al Sole per ricevere una buona quantità di riscaldamento solare. Non sappiamo se ha una fonte di calore interna. Inoltre, non possiamo essere sicuri se ha le sostanze chimiche per produrre la vita come la conosciamo.

C'è persino una teoria secondo cui la vita sulla Terra potrebbe aver avuto origine su Cerere. Se la Terra fosse stata sterilizzata dagli impatti di altri corpi e Cerere avesse sopravvissuto la vita, Cerere potrebbe aver seminato il nostro pianeta di nuovo con la sua vita quando frammenti di Cerere si staccarono e si scontrarono con la Terra.