Teilen Sie dies:
10 Entdeckungen, die die Geheimnisse unseres Sonnensystems beleuchten
Manchmal sind wir so sehr damit beschäftigt, Aliens auf Exoplaneten zu finden, dass wir vergessen, wie viele Geheimnisse unser eigenes Sonnensystem enthält. Glücklicherweise suchen unsere Wissenschaftler nach Hinweisen, um die Rätsel in unserer kleinen Ecke des Universums zu lösen.
10Die rätselhafte Temperatur der Corona der Sonne
Wie wir bereits besprochen haben, haben sich Wissenschaftler seit Jahrzehnten gefragt, warum die Temperatur der Korona der Sonne oder der äußeren Atmosphäre so viel heißer ist als ihre Photosphäre oder sichtbare Oberfläche. Trotz aller Logik hat die Oberfläche der Sonne eine Temperatur von etwa 6.000 Kelvin (etwa 6.000 Grad Celsius oder 10.000 ° F), während die Korona oft 300-mal heißer wird. "Das ist ein bisschen ein Rätsel", sagte Jeff Brosius, ein Weltraumwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland. „Von einer heißen Quelle wird es normalerweise kühler. Wenn Sie einen Marshmallow rösten, bringen Sie ihn näher an das Feuer, um ihn zu kochen, nicht weiter weg. “
Wissenschaftler fanden jedoch kürzlich deutliche Beweise dafür, dass Nanofloren und die von ihnen produzierten energetischen Teilchen zumindest ein Teil der zusätzlichen Wärmequelle sind. Obwohl Nanoflares die winzigen Verwandten von Sonneneruptionen sind (die in nur Sekunden Sekunden Solarplasma auf mehrere zehn Millionen Grad erwärmen können), produzieren sie immer noch kleine, schnelle Wärme- und Energiestöße. Wir können sie noch nicht direkt sehen, aber dieses Problem könnte gelöst werden, wenn das NuSTAR-Weltraumteleskop der NASA hochenergetische Röntgenporträts von ihnen macht. Wissenschaftler können diese Bilder jedoch erst aufnehmen, wenn die Sonne ruhiger ist. Andernfalls kann die gesamte energetische Aktivität die Wirkung der Nanofliesen verdecken.
Bis dahin bietet uns der Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) die beste Möglichkeit, Nanoflares indirekt durch Betrachtung der Fußpunkte der koronalen Schleife zu erkennen. Eine Koronalschleife ist eine heiße Plasmaschleife, die von der Oberfläche der Sonne in die Corona ragt und in Ultraviolett- und Röntgenstrahlen hell leuchtet. Ein Fußpunkt tritt dort auf, wo Magnetschleifen auf die Sonnenoberfläche treffen. IRIS kann die tatsächlichen koronalen Erwärmungsereignisse nicht sehen, aber es sieht die verräterischen, schnellen Aufhellungen an den Fußpunkten der koronalen Schleife.
Während andere Theorien widerlegt wurden, deutet die zunehmende Evidenz auf Nanoflares als Lösung des koronaren Erwärmungsgeheimnisses. Wenn es richtig ist, sollte NuSTAR alle paar Minuten mindestens eine Nanoflare sehen. Wenn nicht, ist es Zeit, zum Zeichenbrett zurückzukehren.
9Der Ursprung des dunklen Materials auf Protoplanet Vesta
Felsen können uns viel über die Entwicklung eines Protoplaneten erzählen, da sie nur unter bestimmten Bedingungen gebildet werden können. NASA-Raumschiff Dawn gab uns kürzlich Informationen über die rätselhafte dunkle Materie, die sich auf Vestas Oberfläche ausbreitet. Es absorbiert Licht wie Ruß. Aber unsere Wissenschaftler waren neugierig, woraus es gemacht wurde und woher es kam. Das könnte ihnen einen Einblick geben, warum Vesta vor über vier Milliarden Jahren zu einem Planeten wurde, aber niemals den evolutionären Sprung über den Protoplaneten hinaus machte.
Seit mehr als einem Jahr wissen die Wissenschaftler, dass das dunkle Material kohlenstoffhaltig war. Vor kurzem entdeckten sie jedoch, dass Serpentin, ein steinbildendes Silikatmineral, ein Element der dunklen Materie ist. Serpentine ist nach seiner Ähnlichkeit mit Schlangenhaut benannt.
Dieses eine Mineral löst einige der Geheimnisse von Vestas Entstehung. Die dunkle Materie kann nicht mit hoher Hitze in Kontakt gekommen sein, da Temperaturen über 400 Grad Celsius die Serpentine zerstören würden. Wir wissen bereits, dass Vesta auf einmal ziemlich heiß war, also konnte die dunkle Materie nicht von Vesta selbst stammen.
Dies führt zu einer relativ langsamen Auswirkung eines kohlenstoffreichen Asteroiden als einzig logischer Erklärung. Wenn der Aufprall eine hohe Geschwindigkeit gewesen wäre, wäre die Serpentine durch die resultierende hohe Temperatur zerstört worden. Die Ausbreitung von dunklem Material auf Vesta entspricht auch einem Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit durch einen Asteroiden.
8 Das Mysterium der Venusatmosphäre
"Diese Arbeit begann alles mit einem Rätsel von 1978", sagte Glyn Collinson vom Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland. „Als der Pionier Venus Orbiter seine Umlaufbahn um die Venus erreichte, bemerkte er etwas sehr, sehr seltsames Loch in der Ionosphäre des Planeten. Es war eine Region, in der die Dichte gerade ausgestiegen ist, und seit 30 Jahren hat niemand mehr eines dieser Dinge gesehen. “
Die Ionosphäre ist eine elektrisch aufgeladene Atmosphäre auf der Venus. Als der Venus Express der Europäischen Weltraumorganisation Venus in den letzten Jahren begann, die Venus zu umkreisen, befand er sich in einer viel höheren Umlaufbahn als sein Vorgänger. Aber auch in der höheren Höhe sah Venus Express die gleichen Löcher. Dies hatte zur Folge, dass diese Löcher weiter in die Atmosphäre gebohrt hatten, als man früher glaubte. Darüber hinaus beobachtete Pioneer Venus Orbiter die Löcher am Sonnenmaximum, wenn die Sonnenaktivität ihren Höhepunkt erreicht. Venus Express hat jedoch Löcher während des Sonnenminimums gesehen, was bedeutet, dass diese Löcher häufiger sind, als wir angenommen haben.
Um zu verstehen, was mit der Venus passiert, muss man verstehen, dass die der Sonne zugewandte Seite ihrer Ionosphäre ständig vom Sonnenwind, einem Strom geladener Teilchen, der von der Sonne strömt, gehämmert wird. Die Ionosphäre wirkt wie eine dünne Grenze, die sich von der Vorderseite der Venus um den Planeten erstreckt, bis sie wie ein Komet im Hintergrund abfällt. Stellen Sie sich die Ionosphäre als die Luft vor, die um einen im Flug befindlichen Golfball strömt.
Wenn der Sonnenwind auf die Ionosphäre trifft, staut sich das Plasma auf, wodurch eine dünne Magnetosphäre um den Planeten entsteht. Eine Magnetosphäre ist ein Bereich um einen Planeten, in dem sein Magnetfeld den Sonnenwind abweisen kann.
Venus Express kann dieses schwache Magnetfeld um die Venus herum messen. Es deutete jedoch an, dass sich hinter der Venus keine zwei Löcher befanden.Stattdessen glauben Wissenschaftler jetzt, dass es zwei breite, lange Zylinder gibt, die sich von der Oberfläche der Venus in den Weltraum erstrecken. Möglicherweise werden geladene Partikel wie Zahnpasta aus einer Tube aus diesen Zylindern herausgedrückt.
Aber das wirft ein weiteres zwingendes Geheimnis auf. Was erlaubt es diesen Magnetfeldern, die Ionosphäre zu durchdringen, auf die Oberfläche des Planeten zu gelangen und möglicherweise sogar den Planeten zu betreten? Wir haben vielleicht ein Venus-Mysterium beleuchtet, aber am Ende haben wir ein anderes.
7Die Theta Aurora
Auroras, Lichterscheinungen am Himmel, die allgemein als Nord- oder Südlichter bekannt sind, bilden sich normalerweise, wenn der Sonnenwind mit dem Erdmagnetfeld, auch Magnetosphäre genannt, zusammenstößt. Mit anderen Worten, es ist eine sichtbare Möglichkeit, die Wirkung der Sonne auf der Erde zu sehen.
Theta Auroras können sich in höheren Breiten, näher an den Polen, bilden als typische Auroras. Das Theta Aurora ist nur von oben zu sehen, wo es wie der griechische Buchstabe Theta (θ) aussieht.
Die Entstehung einer Aurora hängt von der Ausrichtung zwischen dem interplanetaren Magnetfeld, das mit dem Sonnenwind fließt, und dem Erdmagnetfeld ab. Wenn sich die beiden Felder schneiden, wird das Magnetfeld der Erde nach Norden zeigen. Wenn das interplanetare Feld nach Süden zeigt, zeigen die magnetischen Feldlinien in entgegengesetzte Richtungen. Dies führt zu einem Prozess, der als magnetische Wiederverbindung bezeichnet wird (was noch nicht richtig verstanden wird), wodurch die magnetischen Feldlinien auf eine neue Weise neu ausgerichtet werden.
Die neue Ausrichtung ermöglicht es den Sonnenwindpartikeln, in die Magnetosphäre der Erde einzudringen, eine riesige magnetische Blase um unseren Planeten. Wenn diese Sonnenpartikel entlang der Magnetfeldlinien des Planeten fließen und mit Atomen in der oberen Atmosphäre der Erde kollidieren, wird die Aurora geboren. In diesem Fall findet die Bildung am wahrscheinlichsten 65 bis 70 Grad nördlich oder südlich des Äquators der Erde statt.
Theta-Auroras können jedoch in höheren Breiten auftreten, wenn das interplanetare Magnetfeld nach Norden und nicht nach Süden zeigt. Wissenschaftler entdeckten kürzlich, dass bei einer erneuten magnetischen Verbindung Plasma (ionisiertes Gas) in der Magnetosphäre eingeschlossen werden kann. Das eingeschlossene Plasma wird heiß und diesmal kann eine Theta-Aurora geboren werden.
6Das Titan Sanddüne-Puzzle
Titan, der Saturn umkreist, ist der einzige Mond mit einer dichten Atmosphäre. Seine Seen und Meere bestehen aus Methan und Ethan. Dieser ungewöhnliche Mond hat auch große, windgepeitschte Dünen, die hunderte Kilometer lang, über eine Meile breit und hunderte Meter hoch sind.
Die Existenz von Dünen machte zunächst keinen Sinn, weil wir dachten, dass Titan nur leichte Brisen auf seiner Oberfläche hatte. Spätere Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass der Wind stärker sein muss als bisher angenommen. Die NASA-Raumsonde Cassini sandte auch Bilder der Partikel, aus denen diese Dünen entstanden.
"Es war überraschend, dass Titan Partikel in der Größe von Sandkörnern hatte - wir wissen immer noch nicht, woher es kommt - und dass der Wind stark genug war, um sie zu bewegen", sagte Devon Burr von der University of Tennessee. "Bevor wir die Bilder sahen, dachten wir, dass der Wind wahrscheinlich zu schwach wäre, um diese Bewegung zu vollbringen."
Die Wissenschaftler waren jedoch am meisten verwirrt über die Form der Dünen. Nach Angaben von Cassini wehten die Winde normalerweise von Ost nach West. Aber die Dünen rund um Krater und Berge sahen aus, als wären sie durch Winde in die andere Richtung entstanden.
In einem Hochdruck-Windkanal der NASA verbrachten Burr und ihr Team sechs Jahre damit, die Wind- und Sandverhältnisse auf Titan neu zu gestalten. Schließlich stellten sie fest, dass der Wind mindestens 50 Prozent schneller weht als ursprünglich angenommen, um die Dünen zu schaffen. Die dichte Atmosphäre von Titan machte die schnelleren Geschwindigkeiten notwendig.
Ihre Entdeckung erklärte auch die Form der Dünen. Demnach sind die Winde auf dem Titan normalerweise leicht und wehen von Ost nach West und können daher keine Dünen schaffen. Aber zweimal in jedem Saturnjahr, was 30 Erdjahren entspricht, weht der Wind schneller in die andere Richtung, wenn die Sonne den Äquator des Titan überquert. Burr glaubt, dass diese schnellen Windbewegungen die Entstehung der Dünen sind und dass dies ihre Form erklärt. Cassini hat diese hohen Windgeschwindigkeiten möglicherweise verpasst, weil sie nicht oft vorkommen.
5Mercury unerwartete Vulkane
Ein anderes NASA-Raumschiff, MESSENGER, hat neue Einblicke in die frühe Planetengeschichte von Mercury gegeben. Ursprünglich glaubten die Wissenschaftler, dass Quecksilber niemals aktive Vulkane hatte, weil ihm im Inneren die flüchtigen Verbindungen fehlten, die die Explosionen verursachen. Bei Bildern von MESSENGER mussten Forscher jedoch nachdenken, um ihre Theorien zu überarbeiten.
MESSENGERs Fotos zeigten das Vorhandensein pyroklastischer Ascheablagerungen, die aus Gesteinsbruchstücken aus den Vulkanausbrüchen bestehen. Merkur hatte also offensichtlich flüchtige Verbindungen. Die Daten zeigten jedoch auch, dass Vulkane während eines Großteils der Merkur-Geschichte ausbrachen.
Das führte zu einer anderen Frage. Haben die flüchtigen Verbindungen im Inneren des Planeten alle zu Beginn der Merkur-Geschichte alle explodiert oder sind die Explosionen über einen wesentlich längeren Zeitraum aufgetreten?
Ein Forschungsteam der Brown University glaubt, dass die Ausbrüche über einen längeren Zeitraum stattgefunden haben. Sie kamen zu diesem Schluss, als sie die Lüftungsöffnungen der Vulkane betrachteten. Wenn die Vulkane alle zur gleichen Zeit explodiert wären, würden alle Öffnungen um etwa die gleiche Menge abgebaut. Die Wissenschaftler beobachteten jedoch unterschiedliche Degradationsgrade, was über einen längeren Zeitraum mit Vulkanausbrüchen übereinstimmt.
Die Forscher schätzen anhand des Ausmaßes des Abbaus das Alter der Merkur-Krater. Die Vulkanaktivität war vermutlich vor 1-3,5 Milliarden Jahren aufgetreten. Das mag alt klingen, aber es ist eigentlich geologisch jung.Wenn die Vulkane zur Zeit der Merkurbildung alle explodiert wären, wären die Krater ungefähr 4,5 Milliarden Jahre alt.
Diese Informationen helfen uns auch herauszufinden, wie Merkur gebildet wurde. Nach zwei populären Theorien war Merkur früher größer, verlor aber entweder seine äußeren Schichten, als sie von der Sonne gebraten wurden, oder als sie kurz nach der Entstehung des Planeten von einem großen Aufprall abgerissen wurden. Angesichts der neuen Informationen zu flüchtigen Verbindungen scheint keine dieser Theorien jetzt wahrscheinlich.
4Mars Klimageschichte
Black Beauty, ein uralter Mars-Meteorit, der 2011 in der Sahara-Wüste gefunden wurde, kann eine faszinierende Geschichte der Mars-Geschichte erzählen. Der glänzende, dunkle Meteorit hat eingebettete Zirkone, dauerhafte Mineralien, die entstehen, wenn sich Lava abkühlt und fast alle chemischen Angriffe überleben kann. Das heißt, sie können uns helfen, das Alter der Felsen zu bestimmen und Hinweise auf das Klima eines Planeten zu geben. "Wenn Sie einen Zirkon finden, ist es, als würde man eine Uhr finden", sagte Professor Munir Humayun vom Staat Florida. "Ein Zirkon fängt an, die Zeit vom Moment seiner Geburt an zu verfolgen."
Humayun und sein Team waren überrascht, dass einige Zirkone in Black Beauty vor 4,4 Milliarden Jahren entstanden waren, als der Mars ein neuer Planet mit einer Umgebung war, die möglicherweise das Leben unterstützt.
Durch die Untersuchung der Variationen der Sauerstoffatome in diesen Zirkonen gelang es Humayun, etwas von der Mars-Geschichte zu erfahren, so wie ein Archäologe aus Artefakten und menschlichen Skeletten Teile der Menschheitsgeschichte extrahieren würde. Das liegt daran, dass die Zirkone wie ein Archiv des Mars-Klimawandels wirken, indem sie Aufzeichnungen darüber enthalten, was in der Geschichte des Planeten mit Wasserdampf geschehen ist.
Humayun entdeckte, dass Wasser vor 4,5 Milliarden Jahren auf dem Mars viel reichlicher war, doch dann kam es zu einer dramatischen Veränderung. Die trockene Wüste, die heute den Mars auszeichnet, besteht seit langer Zeit - mindestens 1,7 Milliarden Jahre. Aber wenn der Mars einmal ein warmer Planet mit reichlich Wasser war, stellt sich wieder die Frage: Ist es möglich, dass der Mars das Leben auf einmal aufrecht erhalten hat?
Für aktuelle Klimastudien analysieren andere Wissenschaftler Staubteufel auf dem Mars. Wie gesagt, Staubteufel sind wie staubige Tornados. Aber hier endet der Vergleich mit dem Wetter auf der Erde. "Die Luft des Mars ist so dünn, dass Staub eine größere Wirkung auf die Energietransfers in der Mars-Atmosphäre und an der Oberfläche hat als in der dichten Atmosphäre der Erde", sagte Udaysankar Nair von der University of Alabama.
Staub in der Luft kann tagsüber die Erwärmung der Marsoberfläche durch Sonnenlicht blockieren. In der Nacht strahlt derselbe Staub langwellige Strahlung aus, die die Oberfläche erwärmt. Ein besseres Wissen über atmosphärische Staub- und Staubteufel sollte uns dabei helfen, das aktuelle Klima des Mars besser zu verstehen.
3Zebra-Streifen im Van-Allen-Strahlungsgürtel
Die Erde ist von zwei Van-Allen-Strahlungsgürteln umgeben, einem inneren und einem äußeren Gürtel, die beide wie ein Donut geformt sind und energiereichen Elektronen und Protonen enthalten. Anfang 2014 gaben die Wissenschaftler bekannt, dass der Zwilling der NASA, Van Allen Probes, ein seltsames, aber hartnäckiges Zebra-Streifenmuster in den energiereichen Elektronen im inneren Strahlungsgürtel entdeckt hatte.
Das Magnetfeld der Erde hält diese Strahlungsgürtel fest. Aber die Erde schien im Zebrastreifen-Mysterium ein unwahrscheinlicher Täter zu sein. Die meisten Wissenschaftler gingen davon aus, dass ein verstärkter Sonnenwind diese Art von Struktur verursachen würde. Diese Theorie wurde jedoch verworfen, als die Streifen weiterhin sichtbar waren, obwohl die Sonnenwindaktivität gering war.
Wissenschaftler fanden schließlich die Antwort, die sie zuvor für so unwahrscheinlich gehalten hatten. Es stellt sich heraus, dass die Rotation der Erde die Zebrastreifen verursacht. Aufgrund der Neigung in der Magnetfeldachse unseres Planeten erzeugt die Erdrotation ein schwaches, oszillierendes elektrisches Feld, das den gesamten inneren Strahlungsgürtel beeinflusst. Wenn Sie sich Elektronengruppen im Strahlungsgürtel als Taffy vorstellen, wirken die Schwingungen wie eine Bonbonmaschine, um den Taffy zu strecken und zu falten, wodurch das Streifenmuster im inneren Strahlungsgürtel entsteht.
2Plasma-Regenstürme auf der Sonne
Die Sonne hat heftige Windstürme, die den Stürmen, die wir hier auf der Erde erleben, erstaunlich ähnlich sind. Auf der Sonne besteht der Regen jedoch aus Plasma, ionisiertem Gas, das bei 200.000 Kilometern pro Stunde von der Korona zur Oberfläche fällt. Die Korona umgibt die Sonne wie eine äußere Atmosphäre. Aber wenn es von der Korona regnet, ergießt es sich wirklich. Jedes Tröpfchen ist so groß wie Irland, und in einem koronalen Regenschauer befinden sich Tausende von Tröpfchen.
Wissenschaftler wissen seit ungefähr 40 Jahren von diesem Plasma-Regen. Aber bis sie detaillierte Daten von modernen Satelliten und Observatorien erhielten, konnten sie nicht erklären, warum dies geschah.
Hier werden die Parallelen zum Wetter auf der Erde bemerkenswert. Unter den richtigen Bedingungen kühlen sich die Sonnenwolken aus dichtem, heißem Plasma ab und kondensieren, bis sie als koronale Regentropfen auf die Oberfläche fallen.
Es gibt auch einen Prozess der schnellen Verdampfung, der Wolken bildet. Auf der Sonne verursachen die starken Explosionen von Sonneneruptionen die Verdampfung. Teleskopbilder zeigen, dass Sonneneruptionen, Strahlungsausbrüche auf der Oberfläche der Sonne, Sonnenregen vorausgehen. Wissenschaftler glauben, dass ein ungewöhnlich schneller Temperaturabfall dazu führt, dass sich koronales Gas in Sonnenregentropfen verwandelt.
1Organics auf dem Mars
Neben der Messung von Methanspitzen entdeckte der NASA-Rover Curiosity organische Moleküle in Proben aus dem Inneren von Gesteinen. Das Pulver eines Felsens namens Cumberland ist die erste eindeutige Entdeckung organischer Substanzen auf der Marsoberfläche. Wissenschaftler wissen nicht, ob diese organischen Substanzen auf dem Mars entstanden sind oder von kohlenstoffreichen Meteoriten dorthin transportiert wurden.
NASA-Wissenschaftler fanden keine organischen Substanzen auf der Oberfläche des Planeten.Dies ist jedoch verständlich, da die kosmische Strahlung und die ständig vorhandenen Perchlorate, die molekülveränderndes Chlor produzieren, im Laufe der Zeit dazu neigen, Oberflächenorganismen zu zerstören.
Organische Moleküle bestehen aus Kohlenstoff, der mit anderen Elementen wie Wasserstoff verbunden ist. Sie sind essentiell für das Leben, wie wir es kennen, aber es enthält nicht unbedingt Leben. Wir wissen nicht, ob der Mars jemals lebende Mikroben beherbergt hat, aber dies sagt uns, dass der Mars unter Bedingungen herrschte, die für bestimmte Lebensformen gastfreundlich waren.
Die Wissenschaftler mussten drei Komponenten für das Leben auf dem Mars finden: Wasser, eine Energiequelle und organische Stoffe. Durch das Auffinden von organischen Stoffen haben sie jetzt eine vollständige Zutatenliste für das Leben auf dem Mars, ob in der Vergangenheit oder in der Gegenwart.
Die Cumberland-Gesteinsproben gaben ihnen auch wichtige Informationen über den Wasserverlust auf dem Planeten. Durch die Untersuchung des Verhältnisses von Deuterium zu Wasserstoff im Gestein und den Vergleich mit Wasserdampf in der Luft glauben die Wissenschaftler, dass ein Großteil des Wasserverlustes des Planeten nach der Gesteinsbildung stattfand. Ihre Analyse deutete jedoch auch darauf hin, dass der Mars vor der Bildung von Cumberland ein gutes Stück seines ursprünglichen Wassers verloren hat.