10 Solar System Mysteries som fortfarande pussar våra bästa forskare

Trots all information vi har upptäckt från våra teleskop och yttre rymduppdrag finns det fortfarande många pussel att lösa i vårt eget solsystem. Ibland verkar det ju mer vi lär oss desto mer mysterier vi upptäcker.

10The Invisible Shield Surrounding Earth

År 1958 upptäckte James Van Allen från University of Iowa ett par strålningsband, en inre och en yttre munkformad ring upp till 40 000 kilometer (25 000 mi) ovanför jord som innehåller högeffekt elektroner och protoner. Jordens magnetfält håller dessa strålningsband på plats, men de krymper och sväller efter behov för att svara på Solens utstötningar av energi i vår riktning.

År 2013 upptäckte Daniel Baker vid University of Colorado en tredje struktur mellan de inre och yttre Van Allen strålningsbanden. Baker präglade denna struktur som en "lagringsring" som kommer och går som att höja eller sänka en osynlig sköld som behövs för att blockera effekten av "mördarelektroner". Dessa elektroner, som kan vara farliga för både astronauter och satellitutrustning, dart runt jorden vid över 16 000 kilometer per sekund när vi har svåra solstormer.

På en höjd av drygt 11 000 kilometer (7 000 mi) bildar en skarp gräns en typ av inre kant på det yttre strålningsbältet, vilket blockerar dessa elektroner från att tränga djupare in i vår atmosfär.

"Det är nästan som om dessa elektroner löper in i en glasvägg i rymden", sa Baker. "Något som de sköldar som skapats av kraftfält på Star Trek som var vana att avvärja främmande vapen ser vi en osynlig sköld som blockerar dessa elektroner. Det är ett extremt förbryllande fenomen. "

Forskare har utvecklat flera teorier för att förklara denna sköld. Men hittills arbetar ingen av dem helt.

9The Flyby Anomaly

Sedan vi började utforska rymden har våra rymdfarkoster genomfört flybymanövrer för att använda gravitationskraften från en planet eller måne för att ge dem en hastighetsökning när de reser in i rymden. Dessa flybys används regelbundet för att flytta satelliter djupare in i solsystemet. Men forskare kan inte tycka att dessa hastigheter är korrekta på ett konsekvent sätt. Det är ofta en liten, oförklarlig variation i hastighet som har kallats "flyby anomali".

Vi har bara övervakningsutrustningen för att upptäcka den exakta skillnaden i hastigheter på flybys av jorden. Avvikelsen har varierat från en hastighetsminskning på 2 millimeter per sekund med NASAs Cassini 1999 till en hastighetsökning på 13 millimeter per sekund med NASAs NEAR asteroid rymdfarkost 1998.

"Dessa avvikelser påverkar inte rymdfarkostens sträckor allvarligt", säger Luis Acedo Rodriguez, fysiker vid Polytechnic University of Valencia. "Ändå är det mycket viktigt att klargöra vad de orsakas av, även om de är småskaliga, särskilt i den nuvarande tiden med exakt rymdutforskning."

Forskare har föreslagit flera orsaker, från solstrålning till mörk materia som fångats av vår planetens gravitation. Men det är fortfarande ett mysterium.

8Jupiter's Great Red Spot

Jupiter's Great Red Spot har producerat minst två pågående mysterier. Det första är hur denna Energizer Bunny i en cyklon fortsätter och går och går. Det är en stor storm som är tillräckligt stor för att innehålla minst två jordar. "Baserat på aktuella teorier borde den stora röda platsen ha försvunnit efter flera årtionden", sa Pedram Hassanzadeh från Harvard University. "Istället har det varit där i hundratals år."

Det finns flera teorier för att förklara dess livslängd. Den ena är att den röda vinkeln absorberar mindre virvlar över tid för att få energi. Hassanzadeh föreslog en annan i slutet av 2013 - det vertikala flödet i virvelen flyttar både kalla gaser upp från botten och heta gaser ner från toppen för att förnya en del av energin i mitten av virveln. Men ingen teori löser helt upp det här pusslet.

Det andra mysteriet om den stora röda platsen är källan till sin slående färgning. En teori säger att den röda färgen orsakas av kemikalier som bildas under Jupiters synliga moln och väl upp. Men vissa forskare hävdar att en kemikalierörelse från nedan skulle skapa en jämnare räddningsplacering och orsaka rodnad i andra höjder också.

Den senaste hypotesen är att den stora röda platsen är som en solbränna på det övre skiktet av molnen med vita eller gråa moln underifrån. Vetenskapsmännen som framhäver denna teori tror att den röda färgen kommer från ultraviolett ljus från solen, som bryter ut kemikalier som ammoniak och acetylengaser i Jupiters övre atmosfär. De testade den effekten på olika molekyler. I ett test var färgen en ljusgrön. Så mycket av deras resultat beror på om deras antagande om molnens kemiska smink är korrekt.

7Väderprognoser på Titan

Liksom jorden har Titan säsonger. Det beror på att Titan har en tät atmosfär, den enda månen i vårt solsystem som kan göra det påståendet. Varje säsong är ungefär sju jordår, eftersom Saturnus tar 29 jordår för att bana solen.

Årstiderna slutade senast 2009. På norra halvklotet vände vintern till våren, medan på södra halvklotet vände sommaren att falla. Men i maj 2012, under hösten säsongen på södra halvklotet, fick vi bilder från NASA: s Cassini rymdfarkoster som visade en stor polär vortex (eller virvlande moln) som bildar sig ovanför Titans sydpol. Forskare blev förbryllade eftersom virveln var omkring 300 kilometer över månens yta, ett område som borde vara för högt och för varmt för att ett sådant fenomen skulle uppstå.

Genom att analysera spektralfärgerna av solljus som återspeglas av Titans atmosfär kunde de se signaturen av frysta partiklar av vätecyanid (HCN), en giftig förening. Det innebar att nuvarande modeller av Titan måste vara felaktiga. Den övre atmosfären måste vara kallare än förutspådd med ca 100 grader Celsius (eller 200 ° F) för att bilda dessa partiklar. Så som årstiderna förändrats svalde atmosfären på södra halvklotet snabbare än vi hade förväntat oss.

När atmosfärens cirkulation drar stora mängder gas mot söder under förändringarna på årstider, koncentrerar HCN där och kyler luften runt den. Det avtagande solljuset under vintersäsongen skulle också svalna södra halvklotet.

Detta föreslår forskarna att de kommer att avslöja ännu mer mysterier när sommarsolståndet rullar runt för Saturnus i 2017.

6Utkomsten av kosmiska strålar med extremt hög energi

Kosmiska strålar är hög energi strålning som vi inte fullt ut förstår. En av de största mysterierna i astrofysik är där Ultra-High-Energy (UHE) kosmiska strålar härstammar och hur de utnyttjar så enorm energi.

De är de mest energiska partiklarna som är kända i vårt universum. Forskare kan spåra det korta utseendet av högenergipartiklar från dessa kosmiska strålar när de träffar jordens övre atmosfär, kaskad sekundära partiklar i en snabb explosion av radiovågor som inte längre är längre än några nanosekunder. Men på jorden får vi inte tillräckligt med dessa sällsynta partiklar med hög energi för att ta reda på var de kommer ifrån.

På jorden är vår största detektor bara cirka 3000 kvadratkilometer (1000 mi), vilket är ungefär lika stor som Luxemburg eller Rhode Island. Genom att använda den högkänsliga Square Kilometer Array (SKA), som förväntas bli världens största radioteleskop, tänker forskarna göra Månen till en stor kosmisk stråldetektor. SKA använder hela månens synliga yta för att detektera radiovågsignaler från dessa partiklar. Forskare bör kunna spåra cirka 165 UHE kosmiska strålar varje år i stället för de 15 som de ser årligen just nu.

"Kosmiska strålar vid dessa energier är så sällsynta att du behöver en enorm detektor för att samla ett betydande antal av dem", säger Dr. Justin Bray från University of Southampton. "Men månen dvärgar någon partikeldetektor som hittills har byggts. Om vi ​​kan göra detta arbete, borde det ge oss vår bästa chans ännu för att ta reda på var de kommer ifrån. "

5Radio Dark Spots On Venus

Venus har en het, grumlig, tät atmosfär som skyddar sin yta från utsikten över kretsloppskrig i synligt ljus. Hittills har det enda sättet att kartlägga ytan varit att rikta radar genom molnen och reflektera den från planets yta för att mäta höjder. Vi har också observerat radioemissioner från planetens heta yta.

När NASAs rymdskepp Magellan senast besökte Venus för 20 år sedan upptäckte vi två mysterier som ännu inte har lösts. För det första, den högre höjden på Venus, desto bättre (eller "ljusare") reflekterar radiovågorna av ytan. Något liknande händer på jorden men med synligt ljus. Det betyder att vi ser kallare temperaturer vid högre höjder. Tänk på hur den varma ytan på jorden kan övergå till is och snö på en bergstopp. Det är vårt ljusbildande mönster i synligt ljus.

För samma effekt som uppstår på Venus när vi inte kan se ytan i synligt ljus, tror forskare att det kan finnas en kemisk väderprocess som beror på temperaturen eller en typ av tungmetallfall som fungerar som en tungmetallfrost.

Det andra mysteriet är att vi får radio mörka fläckar på högsta höjder på planets yta. Forskare såg till exempel lägre radarreflektioner vid 2,400 meter höga höjder, sedan en snabb ljusning (eller ökning av radioreflektioner) när höjningarna steg till 4.500 meter. Men med höjder på 4 700 meter fick de många fler svarta fläckar, ibland numrerade i hundratals. Dessa platser går radiosvart.

4Bright klumpar i Saturnus F Ring

När man jämförde de senaste uppgifterna från NASAs rymdskepp Cassini mot data från NASAs Voyager 30 år tidigare, fann forskare en kraftig nedgång i ljusa klumpar i Saturnus F-ring (även om det totala antalet klumpar var samma). F-ringen verkar ständigt förändras, ibland om några dagar. "Det gör ett oemotståndligt mysterium för oss att undersöka," sade Robert franska från SETI-institutet i Kalifornien.

Några av Saturns ringar består av isstycken som kan vara lika stora som stenblock. Men F-ringen är formad av ispartiklar som är så små som dammsugare (forskare kallar det en "dammig ring"). Det skulle likna en lätt dimma om du skulle titta på den.

Ibland är ispartiklar nära ringklumpen samman i bergstorlek som kallas moonlets. När dessa målarna kolliderar med F-ringen, som kan hända på varje omlopp, fungerar de som biljardbilar som pulveriserar isen som redan består av ringen. Det skapar klara klumpar.

Men dessa månens liv och död kan bestämmas av hur omloppet av Prometheus, en av Saturns månar, ligger i linje med F-ringen. Ibland sprider den justeringen skapandet av målar, och ibland förstör den redan skapade. Antalet moonlets kan direkt påverka antalet ljusa klumpar. Det är åtminstone en teori.

En annan teori är att F-ringen är nyare än vi trodde och skapades när en större ismåne slits ut. I så fall ändras F-ringen när den utvecklas. Våra forskare vet inte vilka teorier som är korrekta tills vi får mer data från att observera F-ringen över tiden.

3Europa saknade gejsrar

Detta är en annan främmande försvinnande handling. Forskare förklarade i slutet av 2013 att NASAs Hubble rymdteleskop hade upptäckt 200 kilometer långa (120 mi) gejsrar som skjuter in i luften från Europas sydpol, Jupiters isiga måne. Plötsligt verkade sökandet efter främmande liv potentiellt lättare. En orbital sond kan ha kunnat flyga genom gejsrarna och prova Europas underjordiska hav för tecken på liv utan landning på sin isiga yta.

Men uppföljningsobservationer är inte att hitta vattenånga, och en reanalys av äldre data har gett frågor om huruvida gejsrarna någonsin var där i första hand. Vissa forskare hävdar att Hubble inte upptäckte gejsrar i oktober 1999 och november 2012, så vi har alltid visat att gejsrar är övergående på Europa.

För närvarande har upptäckten av gejsrar förvandlats till ett mysterium. Med NASA att förvänta sig att skicka en robotprob till Europa är det viktigt att ta reda på om geyserna är riktiga så att de kan utforma sina instrument i enlighet med detta.

2Mars Metan Burps

NASA: s nyfikenhet rover har inte konsekvent sniffat metan på Mars, men den enstaka burp efter åtta månader blir att forskare upphetsas igen. På jorden produceras över 90 procent av metan i vår atmosfär av levande saker. Därför är forskare angelägna om att ta reda på var Mars Metan kommer ifrån och vad som orsakar enstaka utsläpp i atmosfären.

Det finns flera möjligheter. En är närvaron av metanogener, som är mikrober som producerar metan. Det är också möjligt att kolrika meteoriter träffar Mars atmosfär som en organisk bomb och släpper metan när solens ultravioletta strålning värmer kolet till extrema temperaturer. Det finns också många fler teorier.

Det andra mysteriet är varför Marss metan försvinner. När vår kretsande rymdfarkost inte kunde hitta någon metan efter det att den ursprungligen detekterades var det inte meningsfullt. Enligt vetenskapen som vi förstår kan metan inte försvinna om några år. Det antas vara stabilt i ungefär 300 år i atmosfären.

Så det tog upp frågan om vi faktiskt hade upptäckt gasen alls. Men några av de enstaka spikarna var obestridliga. Så kanske vindar blåser metan utöver Nyfikenhetens upptäckt, även om det inte förklarar vissa fynd genom att krascha rymdfarkoster.

1Life On Ceres

NASA rymdfarkoster Dawn är på väg att besöka Ceres, en Texas-stor dvärgplan i vårt solsystem, i mars 2015. Nästan allt om Ceres är ett mysterium, så det är ett säkert skott vi kommer att bli förvånad över. Till skillnad från protoplanet Vesta, som Dawn bara utforskade, finns det inga meteoriter kopplade till Ceres för att hjälpa oss att låsa upp sina hemligheter på förhand.

Medan Vesta mestadels är torr, antas Ceres vara gjord av sten och is, eventuellt innehållande ett hav under den isiga ytan. Vatten antas innefatta ungefär 40 procent av dess volym. Ceres har, med undantag för jorden, det mesta av någon planetisk kropp i vårt inre solsystem. Vi vet bara inte hur mycket det är flytande. Kanske kan Dawn berätta varför Ceres har så mycket vatten, om det verkligen gör det, och varför det är så annorlunda än Vesta.

Både Ceres och Vesta kan ge viktig information om livet på vår planet. Det är faktiskt en av de mest övertygande mysterierna om Ceres. Går det eller kan det stödja livet?

Såvitt vår vetenskap vet, finns det tre huvudkomponenter som behövs för livet: en energikälla, flytande vatten och kemiska byggstenar som kol. Förutom att ha vatten är Ceres tillräckligt nära solen för att få en hel del solvärme. Vi vet inte om det har en intern värmekälla. Vi kan inte heller vara säkra på om kemikalierna ska producera liv som vi känner till det.

Det finns till och med en teori om att livet på jorden kan ha sitt ursprung på Ceres. Om jorden steriliserades av effekter från andra kroppar, och Ceres hade liv som överlevde, kan Ceres ha sådd vår planet igen med sitt liv när bitar av Ceres bröt och kolliderade med jorden.