10 тайн нашей планеты, которые наука, наконец, раскрыла

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

Несмотря на тонны информации, которую мы получили с помощью телескопов и полётов в космос, наша Солнечная система таит ещё множество загадок. Иногда кажется, что чем больше мы узнаем, тем больше новых тайн появляется.

Невидимый экран, окружающий Землю

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

В 1958 году Джеймс Ван Аллен из Университета штата Айова обнаружил пару радиационных поясов, внутренний и внешний. По форме похожие на пончик, кольца находятся над Землей на высоте до 40000 километров, и состоят из высокоэнергетических электронов и протонов. Магнитное поле Земли удерживает эти радиационные пояса на месте, но они сжимаются и вибрируют по мере необходимости, реагируя на выбросы солнечной энергии в нашем направлении.

В 2013 году Дэниел Бейкер из Университета Колорадо обнаружили третью структуру между внутренним и внешним радиационными поясами Ван Аллена. Бейкер характеризует эту структуру как «защитное кольцо», которое то появляется, то исчезает, усиливая или ослабляя невидимый щит в случае необходимости блокировки «электронов-убийц». Эти электроны, которые могут быть одинаково опасны для астронавтов и спутникового оборудования, проносятся вокруг Земли со скоростями более 160000 километров в секунду во время больших солнечных штормов.

На высоте чуть более 11000 километров на внутренней стороне внешнего радиационного пояса формируется плотное образование, блокируя всякие попытки электронов проникнуть вглубь нашей атмосферы.

«Это похоже на то, как если бы электроны натыкались на стеклянную стену», — сказал Бейкер – «Мы видим невидимый щит, блокирующий эти электроны, подобно щитам, создающим силовые поля в «Звёздных путешествиях», которые использовались для отражения инопланетного оружия. Это очень загадочное явление».

Ученые разработали несколько теорий, объясняющих происхождение этого щита. Но до сих пор ни одна из них не подтвердилась полностью.

Аномалии облёта

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

С тех пор, как мы начали исследование космоса, наши космические корабли совершают полёты с целью использования гравитационной энергии планет или Луны для увеличения собственной скорости во время космических путешествий. Эти манёвры используются достаточно регулярно, чтобы запускать спутники на более большие расстояния в Солнечной системе. Но ученые не научились точно просчитывать эти приросты скорости. Часто появляются крошечные, необъяснимые изменения в скорости, которые уже окрестили «аномалией облета».

Сегодня наше оборудование позволяет определить точную разницу в скоростях при облётах Земли. Аномалии варьировались от снижения скорости на 2 мм в секунду у спутника НАСА «Кассини» в 1999 году до повышения скорости на 13 миллиметров в секунду у спутника НАСА по изучению астероидов в 1998.

«Эти отклонения не могут серьезно повлиять на траектории космических аппаратов», — говорит Луис Аседо Родригес, физик из Политехнического университета Валенсии. «Тем не менее, хотя они, казалось бы, небольшие, очень важно установить чем они вызваны , особенно в нынешнюю эпоху точного исследования космического пространства».

Ученые предложили несколько гипотез — от солнечного излучения до темной материи, образующейся под действием силы тяжести нашей планеты. Но загадка остается неразгаданной.

Как жирафы могут стоять на таких тонких ногах?

Вес жирафа может достигать тонны, при этому у них невероятно тонкие кости ног. Тем не менее, эти кости не ломаются.

Чтобы узнать почему, исследователи установили кости умерших животных в специальную раму, а затем закрепили на них вес в 250 кг, чтобы сымитировать вес животного. Кости лего справились с нагрузкой.

Причина оказалась в фиброзной ткани, которая находится в особом пазу по всей длине кости. Сама по себе эластичная фиброзная связка не создаёт усилия, как мышечная ткань, она обеспечивает лишь пассивную поддержку. Этот механизм препятствует быстрой усталости животного, поскольку ему не нужно интенсивно использовать мышцы для перемещения своего веса. Также фиброзная ткань защищает ноги жирафов, и предотвращает переломы.

Большое Красное Пятно Юпитера

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

«Большое Красное Пятно Юпитера» скрывает, как минимум, две тайны. Первая загадка на которую не могут найти ответ ученые, как удаётся этому циклону появляется снова и снова. Фронт этого сильного шторма настолько широк, что превышает размер Земли, по крайней мере, вдвое. «Исходя из текущих теорий, «Большое Красное Пятно» должно было исчезнуть после нескольких десятилетий», — сказал Педрам Гасанзаде из Гарвардского Университета, — «Вместо этого, он существует там в течение сотен лет».

Есть несколько теорий, объясняющих его долговечность. Первая — что «Красное Пятно» с течением времени поглощает мелкие вихри, благодаря чему получает энергию. Гасанзаде в конце 2013 г. предложил другую: — в вертикальном потоке обоих вихревых движений (холодных газов со дна и горячих газов сверху вниз) часть энергии в центре вихря возобновляется. Но ни одна теория полностью не решает эту проблему.

Вторая тайна «Большого Красного Пятна» — что является источником его поразительной окраски. Одна теория утверждает, что красная окраска вызвана химическими веществами, которые, поднимаясь с поверхности Юпитера, становятся хорошо видны, достигнув облаков. Но некоторые ученые утверждают, что движение химических веществ внизу должно было бы создать еще более красные пятна, а также вызывать покраснение и на других высотах.

Последняя гипотеза, что «Большое Красное Пятно», образовывается подобно «загару» на верхнем слое облаков с белыми или сероватыми облаками снизу. Ученые, которые выдвинули эту теорию, считают, что красный цвет происходит от игры ультрафиолетовых лучей Солнца, преломляющихся при прохождении через слои аммиака и ацетилена в верхних слоях атмосферы Юпитера. Они проверяли наличие этого эффекта на молекулах различных элементов. В одном из тестов цвет стал ярко-зеленым. Таким образом, результаты этих исследований должны показать, насколько верна их теория о химическом составе облаков.

Как возникли «подводные волны»

Подводные волны, также называемые «внутренними волнами», находятся под поверхностью океана и скрыты от наших глаз. Они поднимают поверхность океана всего на несколько сантиметров, потому их крайне непросто обнаружить, и помочь тут могут лишь спутники.

Самые большие внутренние волны возникают в проливе Лусон, между Филиппинами и Тайванем. Они могут подниматься на 170 метров и преодолевают большие расстояния, перемещаясь за секунду лишь на несколько сантиметров.

Специалисты считают, что мы должны понять, как возникают эти волны, так как они могут быть важным фактором глобального изменения климата. Вода внутренних волн холодная и солёная. Она перемешивается с водой волн поверхностных, более тёплой, и не такой солёной. Внутренние волны переносят через океан большие объёмы соли, тепла и питательных веществ. Именно с их помощью тепло передаётся от поверхности океана к его глубинам.

Исследователи давно хотели понять, как возникают огромные внутренние волны в проливе Лусон. Их трудно увидеть в океане, однако приборы могут обнаружить разницу в плотности между внутренней волной и водой, которая её окружает. Специалисты для начала решили смоделировать процесс возникновения волн в 15-метровом резервуаре. Получить внутренние волны удалось, подав под давлением поток холодной воды на два «горных хребта», находящихся на дне резервуара. Так что кажется, что огромные внутренние волны возникают из-за цепочки горных хребтов, находящихся на дне пролива.

Прогнозы погоды на Титане

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

Как и Земля, Титан имеет различные времена года. Это потому, что Титан имеет плотную атмосферу. Это единственный спутник в нашей Солнечной системе, который может претендовать на такое заявление. Каждый сезон длится около семи земных лет, так как период обращения Сатурна вокруг Солнца занимает около 29 земных лет.

Последняя смена сезона произошла в 2009 году. В Северном полушарии зима сменилась весной, в то время как в Южном полушарии, лето пошло на закат. Но в мае 2012 года, во время осеннего сезона в Южном полушарии, мы получили изображения с космического аппарата НАСА «Кассини», которые показали огромный полярный вихрь (или закрученные облака), образующиеся выше Южного полюса Титана. Ученые были озадачены, потому что вихрь возник на высоте около 300 километров поверхностью спутника, — это область, которая должна была быть слишком высокой и слишком теплой для образования такого явления.

Анализируя спектральные цвета солнечного света, которые отражаются от атмосферы Титана, они смогли увидеть следы замороженных частиц цианида водорода (HCN), токсического соединения. Это означало, что современные модели Титана оказались неправильными. Для образования этих частиц в верхних слоях атмосферы должно быть холоднее, чем предполагалось — около 100 градусов по Цельсию. Вследствие смены времени года атмосфера в Южном полушарии охладилась быстрее, чем ожидали.

При сезонном изменении погоды циркуляция атмосферных масс направляет большое количество газа к югу, HCN там концентрируется и охлаждает воздух вокруг себя. Кроме того, в зимний сезон ослабевает солнечный свет, что приводит к дальнейшему охлаждению в Южном полушарии.

Это говорит исследователям о том, что они могут раскрыть еще больше тайн в день летнего солнцестояния на Сатурне, который состоится в 2020 году.

Зачем зебрам полоски

Почему зебры полосатые? Учёные решили найти ответ на этот вопрос. Они изучили, где живут все виды зебр, лошадей и ослов, собрали массу информации о цвете, размере и расположении полосок на телах зебр. Затем нанесли на карту ареалы обитания мухи цеце, слепней и оленьих мух. Учли ещё несколько переменных, и наконец, провели статистический анализ. И у них появился ответ: причина — в мухах!

Зебры больше страдают от укусов мух, поскольку волосы у них короче, чем у тех же лошадей, к примеру. Кровососущие насекомые могут переносить смертельные болезни, так что зебрам нужно избегать этого риска любым доступным способом.

Происхождение ультра-высокоэнергетических космических лучей

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

Космические лучи – это высокоэнергетическое излучение, природу которого мы не в силах понять в полной мере. Одна из самых больших загадок в астрофизике, — где ультра-высокоэнергетические космические лучи возникают и как они используют такую огромную энергию.

Это самые энергоёмкие из известных частиц в нашей Вселенной. Ученые могут отслеживать краткое появление частиц высоких энергий из этих космических лучей. Когда они ударяются о верхние слои атмосферы Земли, образуется взрывной каскад вторичных радиоволн, которые живут не более нескольких наносекунд. Но на Земле мы просто не получаем достаточного количества этих редких частиц с высокой энергией, чтобы выяснить, куда они идут и откуда.

Наш крупнейший датчик на Земле имеет площадь около 3000 квадратных километров, что по размеру примерно сопоставимо с величиной Люксембурга или Род-Айленда. С помощью SKA (Square Kilometer Array — «Квадратная километровая решётка») которая, как ожидается, станет крупнейшим радиотелескопом в мире, ученые намерены превратить Луну в огромный детектор космических лучей. SKA будет использовать всю видимую поверхность Луны, чтобы обнаружить сигналы радиоволн от этих частиц. Ученые должны иметь возможность отслеживать около 165 эпизодов появления этих космических лучей каждый год, а не 15, которые они наблюдают ежегодно в настоящее время.

«Космические лучи с такою энергией настолько редки, что нам нужен огромный детектор, чтобы отследить их сколь-нибудь значительное количество», — сказал д-р Джастин Брэй из Университета Саутгемптона. «Но Луна превосходит любой детектор частиц, который был построен до сих пор. Если мы сможем сделать эту работу, то получим лучший шанс выяснить, откуда и куда они идут».

Поющие песчаные дюны

В мире существует 35 песчаных дюн, издающих громкий звук, напоминающий звук виолончели. «Пение» может длиться 15 минут и слышно на расстоянии до 10 км. Некоторые дюны «поют» лишь изредка, некоторые — каждый день.

Сначала исследователи думали, что причина звука — колебания в песчаных слоях, находящихся близко к поверхности дюны. Но потом обнаружилось, что звук дюн можно воссоздать в лаборатории, просто позволяя песку скользить вниз по наклонной поверхности. Это доказало, что «поёт» песок, а не дюны. Звук возникал из-за вибрации самих песчинок, когда они каскадом соскальзывали вниз. Диапазон звучания зависел от скорости песчинок.

Радио-тёмные пятна на Венере

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

Венера имеет горячую, облачную, плотную атмосферу, которая закрывает её поверхность от наблюдения с космических аппаратов в видимом диапазоне. На сегодняшний день единственный способ увидеть поверхность — направить радар сквозь облака и отражать его от поверхности планеты, измеряя высоты. Также мы наблюдаем радиоизлучения от горячей поверхности планеты.

Когда космический корабль НАСА «Магеллан» в последний раз посетил Венеру 20 лет назад, были обнаружены два тайны, которые еще предстоит разгадать. Во-первых, чем выше наблюдаемый на Венере объект, тем лучше (или «ярче») радиоволны отражаются от его поверхности. Нечто подобное происходит и на Земле, но в диапазоне видимых лучей. Это означает, что мы наблюдаем наличие на больших высотах низких температур. Подумайте о том, как тепло на поверхности Земли может перейти в снег и лед на вершине горы. Это наше объяснение происходящему в видимом свете.

Для достижения того же эффекта на Венере, когда мы не можем увидеть поверхность в видимом свете, по мнению ученых, необходимо наличие химических процессов выветривания, которые зависят от температуры или осадков в видетяжелых металлов, которые образуют «металлический» иней.

Вторая тайна заключается в том, что мы получаем радио-тёмные пятна на больших высотах на поверхности планеты. Например, ученые засекли, что мощность («яркость») радиолокационного отражённого сигнала от высоты 2400 метров быстро возрастала до высоты 4500 метров. Но на высотах 4700 метров они получили большое количество чёрных пятен, иногда исчисляемых сотнями. Эти места поглощают радиосигналы.

Уникальное происхождение единственного австралийского вулкана

В Австралии есть только один вулканический район, который простирается от Мельбурна до горы Гамбир. За последние четыре миллиона лет там наблюдалось около 400 вулканических явлений, а последнее из них было около 5000 лет назад. Учёные не могли понять, что же вызывало эти извержения в регионе, в котором не наблюдается никакой другой вулканической активности.

Сейчас тайна раскрыта. Большинство вулканов располагаются у краёв тектонических плит, которые постоянно перемещаются (примерно на несколько сантиметров в год) по поверхности земной мантии. Но в Австралии изменения в толщине континента привели к уникальным условиям, при которых тепло из мантии идёт к поверхности. В сочетании с дрейфом самой Австралии на север (она проходит примерно по 7 см ежегодно) это привело к тому, что на континенте возникла горячая точка, создающая магму.

Яркие вкрапления в F кольце Сатурна

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

При сравнении последних данных с космического аппарата НАСА «Кассини» с данными НАСА, полученными с аппарата «Вояджер» 30 лет назад, ученые обнаружили резкое снижение ярких вкраплений в F кольце Сатурна (хотя общее число их осталось тем же). F кольцо постоянно меняется, иногда в течение нескольких дней. «Это загадка остаётся для нас неразгаданной», — сказал Роберт Френч из института SETI в Калифорнии.

Некоторые из колец Сатурна состоят из кусков льда, которые могут быть как большими, так и величиной с булыжник. Но F кольцо образуется из частиц льда, которые малы как пылинки (поэтому ученые называют его «пылевое кольцо»). Если вы посмотрите на него, то это вам напомнит легкий туман.

Иногда ледяные частицы неподалёку от кольца слипаются в снежные комки размером с камень, и их называют «мунлетами». Когда эти мунлеты сталкиваются с F кольцом, которое может оказаться на любой орбите, они действуют как бампер машины, распыляя крошки льда среди содержимого кольца. Это и создает яркие сгустки.

Но жизнь и смерть этих мунлетов может вызываться совпадением орбиты Прометея, одного из спутников Сатурна, с F кольцом. Иногда случается, что выравнивание их орбит создаёт мунлеты, а иногда и разрушает те, что уже созданы. Количество мунлетов может непосредственно влиять на количество ярких сгустков. По крайней мере, это одна из теорий.

Другая теория состоит в том, что F кольцо новее, чем мы думали, и возникло в результате разрыва большого ледяного спутника. В этом случае, F кольцо просто меняется по мере своего развития. Наши ученые не смогут определить какая из теорий верна, пока мы с течением времени не получим больше данных при наблюдениях за F кольцом.

Как «движутся» камни в Долине Смерти?

Высохшее озеро в Долине Смерти в Калифорнии, — место, где наблюдается феномен «движущихся камней». Десятилетиями некая сила, казалось, двигала по поверхности земли огромные валуны весом под 300 кг, которые оставляли за собой длинные борозды на песке. Никто никогда не видел, как происходит это движение.

В 2011-м году группа исследователей установила специальные камеры, метеостанцию для измерения порывов ветра, систему GPS-слежения, и стала ждать.

В декабре 2013-го года был получен результат. Из-за снега и дождя на высохшем дне скопился слой воды примерно в 7 см. Ночью ударил мороз, и вода стала льдом. Слабого ветра оказалось достаточно для того, чтобы лёд начал двигаться и толкать каменные глыбы по дну озера, а те оставляли борозды в грязи. Эти борозды стали видны только несколько месяцев спустя, когда дно озера опять высохло.

Глыбы движутся только в том случае, когда все эти условия идеально совпадают.

Пропавшие гейзеры на Европе

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

Это еще один интересный факт. В конце 2013 года учёные заявили, что космическим телескопом Хаббл НАСА были обнаружены гейзеры высотой в 200 километров, бьющие в воздух на Южном полюсе Европы, ледяного спутника Юпитера. Казалось, что задача поиска инопланетной жизни потенциально становится легче. Орбитальный зонд, возможно, смог бы пролететь через струю гейзеров и взять образцы с Европы для поисков признаков жизни без посадки на его ледяной поверхности.

Но последующие наблюдения не нашли водяного пара, а повторный анализ старых данных в первую очередь поставил вопрос о том, были ли когда-либо эти гейзеры. Некоторые ученые утверждают, что Хаббл не обнаружил гейзеры в октябре 1999 года и ноябре 2012 года, так что гейзеры на Европе являются временным явлением.

В настоящее время открытие гейзеров окутано тайной. NASA рассчитывает отправить зонд к Европе, чтобы выяснить, являются ли гейзеры реальными, и в дальнейшем определиться с созданием инструментов для исследований.

Массовое вымирание 90% видов Земли

252 миллиона лет назад около 90% видов животных на нашей планете было уничтожено. Этот период также известен как «Великое вымирание» и считается самым массовым вымиранием на Земле.

По версии исследователей из MIT, виновником вымирания был одноклеточный микроорганизм под названием methanosarcina, который потребляет соединения углерода, образуя метан. Этот микроб существует и сегодня на мусорных свалках, в нефтяных скважинах и в кишечнике коров. А в пермском периоде, полагают учёные, methanosarcina пережила генетическое преобразование из бактерии, после чего, микроб стал способен потреблять кучу органических веществ, содержащих ацетат, и находящихся на дне океана.

Популяция микробов буквально взорвалась, извергая в атмосферу огромные количества метана и окисляя океан. Большинство растений и животных на суше погибли вместе с рыбами и моллюсками в океане.

Выбросы метана на Марсе

10 тайн Солнечной системы (11 фото)

Исследовательский марсоход НАСА не зафиксировал постоянного наличия метана на Марсе, но когда он вновь обнаружился после восьми месяцев затишья, ученые снова заволновались. На Земле более 90 процентов метана, находящегося в атмосфере, производится живыми организмами. Вот почему ученые хотят выяснить, откуда появляется метан на Марсе и что иногда вызывает его выброс в атмосферу.

Есть несколько предположений. Одной из них является наличие метаногенов, т.е. микроорганизмов, которые производят метан. Также возможно, что богатые углеродом метеориты попадают в атмосферу Марса, как органические бомбы, и выделяют метан под воздействием экстремальных температур, когда ультрафиолетовое излучение солнца нагревает углерод. Есть еще много других теорий.

Вторая тайна — почему метан с Марса исчезает. Когда космический корабль не смог найти никаких следов метана после того, как он был впервые замечен, это стало какой-то бессмыслицей. Согласно научным данным, насколько нам известно, метан не может исчезнуть в течение нескольких лет. Считается, что в атмосфере он остаётся стабильным в течение приблизительно 300 лет.

Так что поднялся вопрос о том, был ли на вообще газ обнаружен на самом деле. Но некоторые из случайных всплесков оспорить невозможной. Возможно, ветры уносят метан за пределы района поиска, хотя это всё равно не объясняет некоторые итоги исследований, произведённых космическим аппаратом.

Рыба, живущая в загрязнённой воде

С 1940 по 1970-й годы заводы сбрасывали отходы, содержащие полихлорированные бифенилы (ПХБ), прямо в гавань Нью-Бедфорд в штате Массачусетс. И эта крайне загрязнённая гавань служит домом для биологической загадки, которая, по словам исследователей, наконец-то разгадана.

Несмотря на серьёзное загрязнение, рыбка под названием Атлантический фундулюс продолжает жить и процветать в гавани Нью-Бедфорд. Фундулюс смог генетически приспособится к яду, и в его организме не возникает смертельной реакции на токсины. Рыбка настолько адаптировалась к загрязнению, что в жить чистой воде она уже, вероятно, не смогла бы.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: