Todos nós já imaginamos, em um momento ou outro, que mistérios nosso Sistema Solar guarda. Afinal, os oito planetas (mais Plutão e todos aqueles outros planetas anões) orbitam dentro de um volume muito pequeno da heliosfera (o volume de espaço dominado pela influência do Sol), o que está acontecendo no restante do volume que chamamos de lar? À medida que empurramos mais robôs para o espaço, melhoramos nossas capacidades de observação e começamos a experimentar o espaço para nós mesmos, aprendemos cada vez mais sobre a natureza de onde viemos e como os planetas evoluíram. Mas, mesmo com o avanço do nosso conhecimento, seríamos ingênuos ao pensar que temos todas as respostas, muito ainda precisa ser descoberto. Então, de um ponto de vista pessoal, quais eu consideraria os maiores mistérios dentro do nosso Sistema Solar? Bem, eu vou lhe dizer meu Os dez principais favoritos de alguns enigmas mais desconcertantes que nosso Sistema Solar lançou sobre nós. Então, para fazer a bola rolar, vou começar no meio, com o sol. (Nada do que se segue pode ser explicado pela matéria escura, caso você esteja se perguntando ... na verdade pode, mas apenas um pouco…)
10. Incompatibilidade de temperatura do pólo solar
Por que o Polo Sul do Sol é mais frio que o Polo Norte? Por 17 anos, a sonda solar Ulysses nos deu uma visão sem precedentes do sol. Depois de ser lançado no Space Shuttle Discovery em 1990, o intrépido explorador fez uma viagem não ortodoxa pelo Sistema Solar. Usando Júpiter para um estilingue gravitacional, Ulisses foi arremessado para fora do plano eclíptico para poder passar sobre o Sol em uma órbita polar (a sonda e os planetas normalmente orbitam em torno do equador do Sol). É aqui que a sonda viajou por quase duas décadas, tendo um impacto sem precedentes no local observações do vento solar e revelando a verdadeira natureza do que acontece nos pólos da nossa estrela. Infelizmente, Ulisses está morrendo de velhice, e a missão terminou efetivamente em 1º de julho (embora ainda haja alguma comunicação com a nave).
No entanto, observar regiões desconhecidas do Sol pode criar resultados desconcertantes. Um desses resultados misteriosos é que o Pólo Sul do Sol é mais frio que o Pólo Norte em 80.000 Kelvin. Os cientistas ficam confusos com essa discrepância, pois o efeito parece ser independente da polaridade magnética do Sol (que inverte o norte magnético para o sul magnético a cada 11 anos). Ulysses foi capaz de medir a temperatura solar amostrando os íons no vento solar a uma distância de 300 milhões de km acima dos polos norte e sul. Medindo a proporção de íons oxigênio (O6+/ O7+), as condições do plasma na base do orifício coronal podem ser medidas.
Isso continua sendo uma questão em aberto e a única explicação que os físicos solares podem encontrar atualmente é a possibilidade de a estrutura solar nas regiões polares diferir de alguma forma. É uma pena que Ulisses tenha mordido a poeira, poderíamos fazer com um orbitador polar para obter mais resultados (consulte Nave espacial de Ulisses morre de causas naturais).
9. Mistérios de Marte
Por que os hemisférios marcianos são tão radicalmente diferentes? Esse é um mistério que frustrou os cientistas por anos. O hemisfério norte de Marte é predominantemente planícies sem características, enquanto o hemisfério sul é recheado de cadeias de montanhas, criando vastas terras altas. Muito cedo no estudo de Marte, foi lançada a teoria de que o planeta havia sido atingido por algo muito grande (criando assim as vastas planícies ou uma enorme bacia de impacto). Isso ocorreu principalmente porque as planícies não apresentavam a geografia de uma cratera de impacto. Para começar, não há "borda" na cratera. Além disso, a zona de impacto não é circular. Tudo isso apontou para outra explicação. Pesquisadores de Caltech revisaram recentemente a teoria do impactor e calcularam que uma rocha enorme entre 1.600 a 2.700 km de diâmetro lata criar as planícies do hemisfério norte (ver Explique duas faces de Marte).
Mistério bônus: A maldição de Marte existe? De acordo com muitos programas, sites e livros, há algo (quase paranormal) no espaço comendo (ou adulterando) nossos exploradores robóticos de Marte. Se você olhar para as estatísticas, você será perdoado por ficar um pouco chocado: quase dois terços de todas as missões de Marte falharam. Foguetes russos ligados a Marte explodiram, satélites americanos morreram no meio do vôo, pousos britânicos marcaram a paisagem do Planeta Vermelho; nenhuma missão em Marte é imune ao "Triângulo de Marte". Então, existe um "Ghoul Galáctico" por aí mexendo com nossos bots? Embora isso possa ser atraente para alguns de nós, supersticiosos, a grande maioria das naves espaciais perdidas devido a A Maldição de Marte deve-se principalmente a grandes perdas durante as missões pioneiras em Marte. A taxa de perda recente é comparável às perdas sofridas ao explorar outros planetas no Sistema Solar. Embora a sorte possa ter um pequeno papel a desempenhar, esse mistério é mais uma superstição do que qualquer coisa mensurável (consulte A “maldição de Marte”: por que tantas missões falharam?).
8. O evento de Tunguska
O que causou o impacto de Tunguska? Esqueça Fox Mulder tropeçando nas florestas russas, este não é um episódio de Arquivo X. Em 1908, o Sistema Solar lançou alguma coisa para nós ... mas não sabemos o quê. Este tem sido um mistério duradouro desde que testemunhas oculares descreveram um flash brilhante (que pode ser visto a centenas de quilômetros de distância) sobre o rio Podkamennaya Tunguska na Rússia. Na investigação, uma enorme área foi dizimada; cerca de 80 milhões de árvores foram derrubadas como palitos de fósforo e mais de 2.000 quilômetros quadrados foram achatados. Mas não havia cratera. O que havia caído do céu?
Esse mistério ainda é um caso em aberto, embora os pesquisadores estejam apostando em alguma forma de "explosão de ar" quando um cometa ou meteorito entrou na atmosfera, explodindo acima do solo. Um estudo forense cósmico recente refez os passos de um possível fragmento de asteróide na esperança de encontrar sua origem e talvez até encontrar o asteróide parental. Eles têm seus suspeitos, mas o mais interessante é que quase não há evidências de meteoritos no local do impacto. Até agora, não parece haver muita explicação para isso, mas não acho que Mulder e Scully precisem estar envolvidos (consulte Os primos do meteorito de Tunguska foram encontrados?).
7. Inclinação de Urano
Por que Urano gira de lado? Planeta estranho é Urano. Enquanto todos os outros planetas do Sistema Solar têm mais ou menos o seu eixo de rotação apontando "para cima" do plano eclíptico, Urano está deitado de lado, com uma inclinação axial de 98 graus. Isso significa que, por períodos muito longos (42 anos), o Pólo Norte ou Sul aponta diretamente para o Sol. A maioria dos planetas tem uma rotação "progressiva"; todos os planetas giram no sentido anti-horário quando vistos de cima do Sistema Solar (ou seja, acima do Polo Norte da Terra). No entanto, Vênus faz exatamente o oposto, tem uma rotação retrógrada, levando à teoria de que foi expulso do eixo no início de sua evolução devido a um grande impacto. Então isso aconteceu com Urano também? Foi atingido por um corpo enorme?
Alguns cientistas acreditam que Urano foi vítima de um golpe cósmico, mas outros acreditam que pode haver uma maneira mais elegante de descrever a estranha configuração do gigante gasoso. No início da evolução do Sistema Solar, os astrofísicos realizaram simulações que mostram a configuração orbital de Júpiter e Saturno pode ter cruzado uma ressonância orbital 1: 2. Durante esse período de perturbação planetária, a influência gravitacional combinada de Júpiter e Saturno transferiu o momento orbital para o menor gigante gasoso Urano, deixando-o fora do eixo. Mais pesquisas precisam ser realizadas para verificar se é mais provável que uma rocha do tamanho da Terra tenha impactado Urano ou se Júpiter e Saturno são os culpados.
6. Atmosfera de Titã
Por que Titan tem uma atmosfera? Titã, uma das luas de Saturno, é a só lua no Sistema Solar com uma atmosfera significativa. É a segunda maior lua do Sistema Solar (perdendo apenas para a lua de Júpiter, Ganimedes) e cerca de 80% mais massiva que a Lua da Terra. Embora pequeno quando comparado com os padrões terrestres, é mais parecido com a Terra do que acreditamos. Marte e Vênus são frequentemente citados como irmãos da Terra, mas suas atmosferas são 100 vezes mais finas e 100 vezes mais espessas, respectivamente. A atmosfera de Titã, por outro lado, é apenas uma vez e meia mais espessa que a da Terra, além de ser composta principalmente de nitrogênio. O nitrogênio domina a atmosfera da Terra (com composição de 80%) e domina a atmosfera de Titãs (com composição de 95%). Mas de onde veio todo esse nitrogênio? Como na Terra, é um mistério.
Titã é uma lua tão interessante e está rapidamente se tornando o principal alvo para procurar vida. Além de ter uma atmosfera espessa, sua superfície está cheia de hidrocarbonetos que se acredita estarem cheios de "tholins" ou produtos químicos prebióticos. Adicione a isso a atividade elétrica na atmosfera de Titã e temos uma lua incrível com um enorme potencial para a vida evoluir. Mas de onde veio sua atmosfera ... simplesmente não sabemos.
5. Aquecimento Solar Coronal
Por que a atmosfera solar é mais quente que a superfície solar? Agora, essa é uma pergunta que persegue os físicos solares há mais de meio século. As primeiras observações espectroscópicas da coroa solar revelaram algo desconcertante: a atmosfera do Sol é mais quente do que a fotosfera. De fato, é tão quente que é comparável às temperaturas encontradas no núcleo do Sol. Mas como isso pode acontecer? Se você ligar uma lâmpada, o ar ao redor da lâmpada não será mais quente que o próprio vidro; à medida que você se aproxima de uma fonte de calor, ela fica mais quente, não mais fria. Mas é exatamente isso que o Sol está fazendo: a fotosfera solar tem uma temperatura de cerca de 6000 Kelvin, enquanto o plasma apenas a alguns milhares de quilômetros acima da fotosfera acaba. 1 milhão de Kelvin. Como você pode ver, todos os tipos de leis da física parecem ter sido violados.
No entanto, os físicos solares estão gradualmente se aproximando do que pode estar causando esse misterioso aquecimento coronal. À medida que as técnicas observacionais melhoram e os modelos teóricos se tornam mais sofisticados, a atmosfera solar pode ser estudada mais profundamente do que nunca. Acredita-se agora que o mecanismo de aquecimento coronal possa ser uma combinação de efeitos magnéticos na atmosfera solar. Existem dois principais candidatos ao aquecimento por coroa: nanoflares e aquecimento por ondas. Eu sempre fui um grande defensor das teorias de aquecimento de ondas (grande parte da minha pesquisa foi dedicada à simulação de interações magneto-hidrodinâmicas de ondas ao longo de loops coronais), mas há fortes evidências de que as nanoflares também influenciam o aquecimento coronal, possivelmente trabalhando em conjunto com as ondas. aquecimento.
Embora tenhamos certeza de que o aquecimento das ondas e / ou nanoflares possa ser responsável, até que possamos inserir uma sonda profundamente na coroa solar (que atualmente está sendo planejada com a missão Solar Probe), no local medidas do ambiente coronal, não teremos certeza o que aquece a coroa (veja Loops coronais quentes podem ser a chave para a atmosfera solar quente).
4. Poeira de cometa
Como o pó formado a temperaturas intensas apareceu nos cometas congelados? Os cometas são os nômades gelados e empoeirados do Sistema Solar. Pensado para ter evoluído nos confins do espaço, no Cinturão de Kuiper (em torno da órbita de Plutão) ou em uma região misteriosa chamada Nuvem de Oort, esses corpos ocasionalmente são derrubados e caem sob a fraca atração gravitacional do Sol. À medida que caem em direção ao Sistema Solar interno, o calor do Sol faz com que o gelo se vaporize, criando uma cauda cometária conhecida como coma. Muitos cometas caem diretamente no Sol, mas outros têm mais sorte, completando uma órbita solar de curto período (se originada no Cinturão de Kuiper) ou de longo período (se originada na Nuvem de Oort).
Mas algo estranho foi encontrado na poeira coletada pela missão Stardust da NASA em 2004 ao Cometa Wild-2. Os grãos de poeira desse corpo congelado pareciam ter sido formados a altas temperaturas. Acredita-se que o cometa Wild-2 tenha se originado e evoluído no Cinturão de Kuiper, então como essas pequenas amostras podem ser formadas em um ambiente com temperatura acima de 1000 Kelvin?
O Sistema Solar evoluiu de uma nebulosa há cerca de 4,6 bilhões de anos atrás e formou um grande disco de acreção enquanto esfriava. As amostras coletadas no Wild-2 só poderiam ter sido formadas na região central do disco de acreção, perto do jovem Sol, e alguma coisa as transportou para os confins do Sistema Solar, acabando eventualmente no Cinturão de Kuiper. Mas que mecanismo poderia fazer isso? Não temos muita certeza (consulte A poeira do cometa é muito semelhante aos asteróides).
3. O penhasco de Kuiper
Por que o Cinturão de Kuiper termina repentinamente? O Cinturão de Kuiper é uma enorme região do Sistema Solar, formando um anel ao redor do Sol, além da órbita de Netuno. É muito parecido com o cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter, o Cinturão de Kuiper contém milhões de pequenos corpos rochosos e metálicos, mas é 200 vezes mais massivo. Ele também contém uma grande quantidade de gelados de água, metano e amônia, os constituintes dos núcleos cometários originários de lá (veja o item 4 acima). O Cinturão de Kuiper também é conhecido por seu ocupante anão planeta, Plutão e (mais recentemente) companheiro Plutoid "Makemake".
O Cinturão de Kuiper já é uma região bastante inexplorada do Sistema Solar (esperamos com impaciência a missão New Horizons Pluto da NASA chegar lá em 2015), mas já criou um quebra-cabeça. A população de Kuiper Belt Objects (KBOs) cai repentinamente a uma distância de 50 UA do Sol. Isso é bastante estranho, pois os modelos teóricos prevêem uma aumentar em número de KBOs além deste ponto. A queda é tão dramática que esse recurso foi apelidado de "Kuiper Cliff".
Atualmente, não temos explicação para o penhasco Kuiper, mas existem algumas teorias. Uma ideia é que realmente existem muitos KBOs além de 50 UA, mas eles não foram acumulados para formar objetos maiores por algum motivo (e, portanto, não podem ser observados). Outra idéia mais controversa é que os KBOs além do Penhasco Kuiper foram varridos por um corpo planetário, possivelmente do tamanho da Terra ou de Marte. Muitos astrônomos argumentam contra isso, citando a falta de evidências observacionais de algo tão grande orbitando fora do Cinturão de Kuiper. Essa teoria planetária, no entanto, tem sido muito útil para os pessimistas por aí, fornecendo "evidências" frágeis da existência de Nibiru, ou "Planeta X". Se existe um planeta lá fora, certamente é não “Correio recebido” e certamente é não chegando à nossa porta em 2012.
Então, resumindo, não temos idéia do porquê do Penhasco Kuiper existir ...
2. A anomalia pioneira
Por que as sondas Pioneer estão saindo do curso? Agora, esta é uma questão desconcertante para os astrofísicos, e provavelmente a pergunta mais difícil de responder nas observações do Sistema Solar. Os pioneiros 10 e 11 foram lançados em 1972 e 1973 para explorar os confins do Sistema Solar. No caminho, os cientistas da NASA notaram que as duas sondas estavam experimentando algo bastante estranho; eles estavam experimentando uma aceleração inesperada na proteção solar, empurrando-os para fora do curso. Embora esse desvio não fosse imenso para os padrões astronômicos (386.000 km fora do curso após 10 bilhões de km de viagem), era um desvio da mesma forma e os astrofísicos não sabem explicar o que está acontecendo.
Uma teoria principal suspeita que a radiação infravermelha não uniforme ao redor da carroceria das sondas (do isótopo radioativo do plutônio em seus Geradores Termoelétricos Radioisótopos) possa estar emitindo fótons preferencialmente de um lado, dando um pequeno empurrão em direção ao Sol. Outras teorias são um pouco mais exóticas. Talvez a relatividade geral de Einstein precise ser modificada para longas caminhadas no espaço profundo? Ou talvez a matéria escura tenha um papel a desempenhar, tendo um efeito lento na sonda Pioneer?
Até o momento, apenas 30% do desvio pode ser fixado na teoria não uniforme da distribuição de calor e os cientistas não conseguem encontrar uma resposta óbvia (consulte A Anomalia Pioneira: Um Desvio da Gravidade de Einstein?).
1. A Nuvem de Oort
Como sabemos que a Nuvem de Oort existe? No que diz respeito aos mistérios do Sistema Solar, a anomalia da Pioneer é um ato difícil de seguir, mas a nuvem de Oort (na minha opinião) é o maior mistério de todos. Por quê? Nós nunca vimos isso, é uma região hipotética do espaço.
Pelo menos com o Cinturão de Kuiper, podemos observar os KBOs grandes e sabemos onde ele está, mas a Nuvem de Oort está muito longe (se realmente estiver lá). Em primeiro lugar, a nuvem de Oort está estimada em mais de 50.000 UA do Sol (que fica a quase um ano-luz), chegando a cerca de 25% do caminho em direção ao nosso vizinho estelar mais próximo, Proxima Centauri. A Nuvem de Oort está, portanto, muito distante. Os alcances exteriores da Nuvem de Oort são praticamente os limites do Sistema Solar e, a essa distância, bilhões de objetos da Nuvem de Oort estão muito vagamente gravitacionais ligados ao Sol. Eles podem, portanto, ser dramaticamente influenciados pela passagem de outras estrelas próximas. Pensa-se que a interrupção da Nuvem de Oort pode levar à queda periódica de corpos gelados para dentro, criando cometas de longo período (como o cometa de Halley).
De fato, esta é a única razão pela qual os astrônomos acreditam que a Nuvem de Oort existe, é a fonte de cometas gelados de longo período que têm órbitas altamente excêntricas que emanam regiões fora do plano eclíptico. Isso também sugere que a nuvem circunda o Sistema Solar e não está confinada a uma faixa ao redor da eclíptica.
Portanto, a Nuvem de Oort parece estar lá fora, mas não podemos observá-la diretamente. Nos meus livros, esse é o maior mistério da região ultraperiférica do nosso Sistema Solar ...
