Kita semua tertanya-tanya pada satu ketika atau apa lagi misteri yang dimiliki oleh Sistem Suria kita. Lagipun, lapan planet (ditambah Pluto dan semua yang lain planet kerdil) mengorbit dalam jumlah heliosfera yang sangat kecil (isipadu ruang yang didominasi oleh pengaruh Matahari), apa yang sedang berlaku di sisa jilid yang kita panggil rumah kita? Semasa kita mendorong lebih banyak robot ke ruang angkasa, meningkatkan kemampuan pemerhatian kita dan mula mengalami ruang untuk diri kita sendiri, kita semakin banyak mengetahui tentang sifat dari mana kita berasal dan bagaimana planet-planet itu berkembang. Tetapi walaupun dengan pengetahuan kita yang semakin maju, kita akan naif untuk menganggap kita mempunyai semua jawapan, masih banyak yang perlu ditemui. Oleh itu, dari sudut pandangan peribadi, apa yang akan saya anggap sebagai misteri terbesar dalam Sistem Suria kita? Baiklah, saya akan memberitahu anda saya sepuluh kegemaran utama dari beberapa teka-teki yang lebih membingungkan yang telah dilontarkan oleh Sistem Suria kita. Oleh itu, untuk menggelecek bola, saya akan bermula di tengah, dengan Matahari. (Tidak satu pun dari yang berikut dapat dijelaskan oleh materi gelap, sekiranya anda tertanya-tanya ... sebenarnya mungkin, tetapi hanya sedikit…)
10. Ketidaksesuaian Suhu Tiang Suria
Mengapa Kutub Selatan Matahari lebih sejuk daripada Kutub Utara? Selama 17 tahun, probe suria Ulysses telah memberi kita pemandangan Matahari yang belum pernah terjadi sebelumnya. Setelah dilancarkan pada Space Shuttle Discovery pada tahun 1990, penjelajah yang berani itu melakukan perjalanan yang tidak biasa melalui Sistem Suria. Menggunakan Musytari untuk katapel gravitasi, Ulysses dilemparkan keluar dari bidang ekliptik sehingga dapat melewati berakhir Matahari di orbit kutub (kapal angkasa dan planet-planet biasanya mengorbit di sekitar khatulistiwa Matahari). Di sinilah siasatan berjalan selama hampir dua dekad, belum pernah terjadi sebelumnya in situ pemerhatian angin suria dan mendedahkan hakikat sebenar apa yang berlaku di kutub bintang kita. Sayangnya, Ulysses hampir tua, dan misinya berakhir dengan berkesan pada 1 Julai (walaupun beberapa komunikasi dengan kapal tetap).
Walau bagaimanapun, memerhatikan kawasan Matahari yang tidak dipetakan dapat menghasilkan hasil yang membingungkan. Salah satu hasil misteri adalah bahawa Kutub Selatan Matahari lebih sejuk daripada Kutub Utara oleh 80,000 Kelvin. Para saintis bingung dengan perbezaan ini kerana kesannya tidak bergantung pada polaritas magnet Matahari (yang membalikkan magnet ke utara ke selatan magnet setiap 11 tahun). Ulysses dapat mengukur suhu suria dengan mengambil sampel ion di angin suria pada jarak 300 juta km di atas kutub Utara dan Selatan. Dengan mengukur nisbah ion oksigen (O6+/ O7+), keadaan plasma di dasar lubang koronal dapat diukur.
Ini tetap menjadi pertanyaan terbuka dan satu-satunya penjelasan yang dapat dihasilkan oleh ahli fizik suria adalah kemungkinan struktur suria di kawasan kutub berbeza dalam beberapa cara. Sayang sekali Ulysses menggigit debu, kita boleh lakukan dengan pengorbit kutub untuk mendapatkan lebih banyak hasil (lihat Kapal Angkasa Ulysses Mati Kerana Punca Alam).
9. Misteri Marikh
Mengapa hemisfera Mars sangat berbeza? Ini adalah satu misteri yang telah membuat para saintis kecewa selama bertahun-tahun. Hemisfera utara Mars didominasi dataran rendah tanpa ciri, sedangkan hemisfera selatan dipenuhi dengan pegunungan, menciptakan dataran tinggi yang luas. Pada awal kajian Marikh, teori bahawa planet ini telah dilanda sesuatu yang sangat besar (sehingga mewujudkan dataran rendah yang luas, atau lembangan berimpak besar) dibuang. Ini kerana dataran rendah tidak menampilkan geografi kawah impak. Sebagai permulaan tidak ada kawah "pelek." Plus zon hentaman tidak bulat. Semua ini menunjukkan beberapa penjelasan lain. Tetapi penyelidik bermata helang di Caltech baru-baru ini telah mengkaji semula teori impaktor dan mengira batu besar antara 1.600 hingga 2.700 km diameter boleh mewujudkan dataran rendah hemisfera utara (lihat Dua Muka Marikh Dijelaskan).
Misteri bonus: Adakah Kutukan Marikh ada? Menurut banyak pertunjukan, laman web dan buku terdapat sesuatu (hampir paranormal) di ruang makan (atau mengganggu) penjelajah robot Robot kita. Sekiranya anda melihat statistiknya, anda akan dimaafkan kerana sedikit terkejut: Hampir dua pertiga daripada semua misi Mars gagal. Roket-roket yang menuju ke Marikh Rusia telah meletup, satelit AS telah mati pada pertengahan penerbangan, pendarat Britain telah menandakan landskap Planet Merah; tiada misi Mars yang kebal terhadap "Segitiga Mars." Jadi adakah "Galactic Ghoul" di luar sana bermain-main dengan bot kami? Walaupun ini mungkin menarik bagi sebahagian dari kita orang-orang takhayul, sebahagian besar kapal angkasa hilang kerana Kutukan Mars terutamanya disebabkan oleh kerugian besar semasa misi perintis ke Marikh. Kadar kerugian baru-baru ini setanding dengan kerugian yang dialami ketika meneroka planet lain di Sistem Suria. Walaupun nasib mungkin mempunyai bahagian kecil untuk dimainkan, misteri ini lebih merupakan takhayul daripada perkara yang dapat diukur (lihat "Kutukan Mars": Mengapa Banyak Misi Gagal?).
8. Peristiwa Tunguska
Apa yang menyebabkan kesan Tunguska? Lupakan Fox Mulder menyusuri hutan Rusia, ini bukan episod X-Files. Pada tahun 1908, Sistem Suria meletus sesuatu pada kami ... tetapi kami tidak tahu apa. Ini telah menjadi misteri yang berterusan sejak saksi mata menggambarkan kilatan terang (yang dapat dilihat beratus-ratus batu jauhnya) di atas Sungai Podkamennaya Tunguska di Rusia. Setelah disiasat, kawasan yang besar telah dihancurkan; kira-kira 80 juta pokok telah ditebang seperti kayu mancis dan lebih dari 2.000 kilometer persegi telah diratakan. Tetapi tidak ada kawah. Apa yang jatuh dari langit?
Misteri ini masih merupakan kes terbuka, walaupun para penyelidik memasang taruhan mereka mengenai beberapa bentuk "ledakan udara" ketika komet atau meteorit memasuki atmosfera, meletup di atas permukaan tanah. Kajian forensik kosmik baru-baru ini menelusuri kembali langkah-langkah kemungkinan serpihan asteroid dengan harapan dapat menemukan asalnya dan mungkin juga menemui asteroid induk. Mereka mempunyai suspek, tetapi yang menarik ialah terdapat bukti meteorit di sekitar lokasi impak. Setakat ini, nampaknya tidak ada banyak penjelasan untuk itu, tetapi saya rasa Mulder dan Scully tidak perlu terlibat (lihat Sepupu Tunguska Meteoroid Dijumpai?).
7. Miring Uranus
Mengapa Uranus berpusing di sisinya? Planet pelik adalah Uranus. Walaupun semua planet lain di Sistem Suria lebih kurang memiliki paksi putarannya yang menunjuk "ke atas" dari bidang ekliptik, Uranus berbaring di sisinya, dengan kemiringan paksi 98 darjah. Ini bermaksud bahawa untuk jangka masa yang sangat lama (42 tahun pada satu masa) sama ada Kutub Utara atau Selatan menunjuk langsung ke Matahari. Sebilangan besar planet mempunyai putaran "prograde"; semua planet berputar berlawanan arah jarum jam apabila dilihat dari atas Sistem Suria (iaitu di atas Kutub Utara Bumi). Walau bagaimanapun, Venus melakukan sebaliknya, ia mempunyai putaran retrograde, yang mengarah ke teori bahawa ia ditendang dari sumbu pada awal evolusi kerana kesan yang besar. Jadi adakah ini berlaku pada Uranus? Adakah terkena badan besar?
Sebilangan saintis percaya bahawa Uranus adalah mangsa hit-and-run kosmik, tetapi yang lain percaya mungkin ada cara yang lebih elegan untuk menggambarkan konfigurasi pelik gergasi gas itu. Pada awal evolusi Sistem Suria, ahli astrofizik telah menjalankan simulasi yang menunjukkan konfigurasi orbit Musytari dan Saturnus mungkin telah melintasi resonans orbit 1: 2. Dalam tempoh gangguan planet ini, pengaruh graviti gabungan Musytari dan Saturnus memindahkan momentum orbit ke gergasi gas yang lebih kecil, Uranus, menjatuhkannya dari sumbu. Lebih banyak kajian perlu dilakukan untuk melihat apakah kemungkinan batu berukuran Bumi mempengaruhi Uranus atau adakah Musytari dan Saturnus yang harus disalahkan.
6. Suasana Titan
Mengapa Titan mempunyai suasana? Titan, salah satu bulan Saturnus, adalah hanya bulan di Sistem Suria dengan suasana yang ketara. Ini adalah bulan kedua terbesar di Sistem Suria (kedua hanya setelah bulan Jupiter Ganymede) dan kira-kira 80% lebih besar daripada Bulan Bumi. Walaupun kecil jika dibandingkan dengan piawai daratan, ia lebih mirip Bumi daripada yang kita puji. Mars dan Venus sering disebut sebagai saudara kandung Bumi, tetapi atmosfernya masing-masing 100 kali lebih tipis dan 100 kali lebih tebal. Suasana Titan di sisi lain hanya satu setengah kali lebih tebal daripada Bumi, ditambah terutamanya terdiri daripada nitrogen. Nitrogen menguasai atmosfera Bumi (pada komposisi 80%) dan menguasai atmosfer Titans (pada komposisi 95%). Tetapi dari mana semua nitrogen ini berasal? Seperti di Bumi, ini adalah misteri.
Titan adalah bulan yang menarik dan cepat menjadi sasaran utama untuk mencari kehidupan. Bukan hanya memiliki atmosfer yang tebal, permukaannya penuh dengan hidrokarbon yang dianggap penuh dengan "tholins," atau bahan kimia prebiotik. Tambah ini, aktiviti elektrik di atmosfer Titan dan kita mempunyai bulan yang luar biasa dengan potensi besar kehidupan untuk berkembang. Tetapi dari mana datangnya suasananya ... kita tidak tahu.
5. Pemanasan Coronal Suria
Mengapa suasana suria lebih panas daripada permukaan suria? Sekarang ini adalah persoalan yang telah menipu ahli fizik suria selama lebih dari setengah abad. Pemerhatian spektroskopi awal korona suria menunjukkan sesuatu yang membingungkan: Suasana Matahari adalah lebih panas daripada fotosfera. Sebenarnya, ia sangat panas sehingga setanding dengan suhu yang terdapat di teras Matahari. Tetapi bagaimana ini boleh berlaku? Sekiranya anda menghidupkan mentol, udara di sekitar mentol kaca tidak akan lebih panas daripada kaca itu sendiri; apabila anda semakin dekat dengan sumber haba, ia akan menjadi lebih panas, tidak lebih sejuk. Tetapi inilah yang sebenarnya dilakukan oleh Matahari, fotosfera surya memiliki suhu sekitar 6000 Kelvin sedangkan plasma hanya beberapa ribu kilometer di atas fotosfera sudah berakhir 1 juta Kelvin. Seperti yang anda ketahui, semua jenis undang-undang fizik nampaknya dilanggar.
Walau bagaimanapun, ahli fizik suria secara beransur-ansur menutup apa yang mungkin menyebabkan pemanasan koronal yang misterius ini. Apabila teknik pemerhatian bertambah dan model teori menjadi lebih canggih, atmosfera suria dapat dikaji lebih mendalam daripada sebelumnya. Kini dipercayai bahawa mekanisme pemanasan koronal mungkin merupakan gabungan kesan magnet di atmosfera suria. Terdapat dua calon utama untuk pemanasan korona: nanoflare dan pemanasan gelombang. Saya selalu menjadi penyokong teori pemanasan gelombang (sebahagian besar penyelidikan saya dikhaskan untuk mensimulasikan interaksi gelombang magnetohidrodinamik di sepanjang gelung koronal), tetapi terdapat bukti kuat bahawa nanoflare mempengaruhi pemanasan koronal juga mungkin berfungsi bersamaan dengan gelombang pemanasan.
Walaupun kami cukup yakin bahawa pemanasan gelombang dan / atau nanoflare mungkin bertanggungjawab, sehingga kami dapat memasukkan probe jauh ke dalam korona suria (yang saat ini sedang dirancang dengan misi Solar Probe), mengambil in situ pengukuran persekitaran coronal, kita pasti tidak akan tahu apa memanaskan korona (lihat Gelung Coronal yang Hangat Boleh Memegang Kunci Suasana Suria Panas).
4. Debu Komet
Bagaimana debu yang terbentuk pada suhu yang kuat muncul dalam komet beku? Komet adalah nomad yang sejuk dan berdebu dari Sistem Suria. Diperkirakan telah berkembang di jangkauan luar angkasa, di Sabuk Kuiper (di sekitar orbit Pluto) atau di wilayah misteri yang disebut Awan Oort, badan-badan ini kadang-kadang tersentak dan jatuh di bawah tarikan gravitasi Matahari yang lemah. Ketika mereka jatuh ke arah Sistem Suria dalaman, panas Matahari akan menyebabkan ais menguap, mewujudkan ekor komet yang dikenali sebagai koma. Banyak komet jatuh ke Matahari, tetapi yang lain lebih bernasib baik, menyelesaikan jangka pendek (jika berasal dari Sabuk Kuiper) atau jangka panjang (jika berasal dari Awan Oort) orbit Matahari.
Tetapi sesuatu yang aneh telah dijumpai dalam debu yang dikumpulkan oleh misi Stardust NASA 2004 ke Comet Wild-2. Biji-bijian habuk dari badan beku ini nampaknya telah terbentuk pada suhu tinggi. Comet Wild-2 dipercayai berasal dan berkembang di Kuiper Belt, jadi bagaimana sampel kecil ini dapat terbentuk di lingkungan dengan suhu lebih dari 1000 Kelvin?
Sistem Suria berevolusi dari nebula kira-kira 4,6 bilion tahun yang lalu dan membentuk cakera penambahan yang besar ketika ia disejukkan. Sampel yang dikumpulkan dari Wild-2 hanya dapat dibentuk di wilayah tengah cakera penambahan, dekat Matahari muda, dan sesuatu mengangkutnya ke ujung Sistem Suria, akhirnya berakhir di Sabuk Kuiper. Tetapi mekanisme apa yang boleh melakukan ini? Kami tidak terlalu yakin (lihat Comet Dust Sangat Mirip dengan Asteroid).
3. Tebing Kuiper
Mengapa Kuiper Belt tiba-tiba berakhir? Kuiper Belt adalah wilayah besar Sistem Suria yang membentuk cincin di sekitar Matahari tepat di luar orbit Neptunus. Ia seperti tali pinggang asteroid antara Marikh dan Musytari, Sabuk Kuiper mengandungi berjuta-juta badan kecil berbatu dan logam, tetapi 200 kali lebih besar. Ia juga mengandungi sejumlah besar air, metana dan amonia, penyusun inti kometari yang berasal dari sana (lihat # 4 di atas). Kuiper Belt juga terkenal dengan penghuni planet kerdilnya, Pluto dan (baru-baru ini) sesama Plutoid "Makemake".
Kuiper Belt sudah menjadi wilayah yang cukup belum dijelajahi dari Sistem Suria sebagaimana adanya (kami menunggu dengan tidak sabar untuk misi New Horizons Pluto NASA tiba di sana pada tahun 2015), tetapi ia telah memunculkan teka-teki. Populasi Kuiper Belt Objects (KBO) tiba-tiba turun pada jarak 50 AU dari Matahari. Ini agak aneh kerana model teori meramalkan meningkat dalam jumlah KBO melebihi tahap ini. Drop-off sangat dramatik sehingga ciri ini dijuluki "Kuiper Cliff."
Kami tidak mempunyai penjelasan untuk Kuiper Cliff, tetapi ada beberapa teori. Satu idea adalah bahawa memang terdapat banyak KBO melebihi 50 AU, hanya saja mereka tidak bertambah untuk membentuk objek yang lebih besar untuk beberapa sebab (dan oleh itu tidak dapat diperhatikan). Idea lain yang lebih kontroversial adalah bahawa KBO di luar Kuiper Cliff telah dihanyutkan oleh badan planet, mungkin berukuran Bumi atau Marikh. Banyak ahli astronomi berpendapat menentang ini kerana kekurangan bukti pemerhatian terhadap sesuatu yang besar mengorbit di luar Sabuk Kuiper. Walau bagaimanapun, teori planet ini sangat berguna bagi para penghuni kiamat di luar sana, memberikan "bukti" tipis untuk keberadaan Nibiru, atau "Planet X." Sekiranya ada planet di luar sana, pasti ada tidak "Surat masuk" dan semestinya tidak tiba di depan pintu kami pada tahun 2012.
Jadi, secara ringkas, kita tidak tahu mengapa Kuiper Cliff wujud…
2. Anomali Perintis
Mengapa probe Pioneer melayang di luar jalan? Sekarang ini adalah masalah yang membingungkan bagi ahli astrofizik, dan mungkin soalan yang paling sukar dijawab dalam pemerhatian Sistem Suria. Pioneer 10 dan 11 dilancarkan pada tahun 1972 dan 1973 untuk menerokai bahagian luar Sistem Suria. Sepanjang perjalanan mereka, para saintis NASA menyedari bahawa kedua-dua siasatan itu mengalami sesuatu yang agak pelik; mereka mengalami pecutan Sun-wad yang tidak dijangka, mendorong mereka ke luar jalan. Walaupun penyimpangan ini tidak besar menurut piawaian astronomi (386,000 km tentu saja setelah 10 bilion km perjalanan), itu adalah penyimpangan yang sama dan astrofisikawan bingung untuk menjelaskan apa yang sedang berlaku.
Satu teori utama mengesyaki bahawa radiasi inframerah tidak seragam di sekitar badan badan probe (dari isotop radioaktif dari plutonium di Generator Thermoelectric Radioisotopnya) mungkin memancarkan foton pada satu sisi, memberi sedikit dorongan ke arah Matahari. Teori lain sedikit lebih eksotik. Mungkin relativiti umum Einstein perlu diubah suai untuk perjalanan panjang ke ruang dalam? Atau mungkin perkara gelap berperanan, yang memberi kesan perlahan pada kapal angkasa Pioneer?
Setakat ini, hanya 30% penyimpangan yang dapat disandarkan pada teori pengagihan haba yang tidak seragam dan saintis buntu untuk menemui jawapan yang jelas (lihat Anomali Pelopor: Penyimpangan dari Einstein Gravity?).
1. Awan Oort
Bagaimana kita tahu bahawa Oort Cloud wujud? Sejauh misteri Sistem Suria, anomali Pioneer adalah tindakan sukar untuk diikuti, tetapi awan Oort (pada pandangan saya) adalah misteri terbesar dari semua. Kenapa? Kami tidak pernah melihatnya, ia adalah kawasan ruang hipotesis.
Paling tidak dengan Kuiper Belt, kita dapat memerhatikan KBO yang besar dan kita tahu di mana ia berada, tetapi Oort Cloud terlalu jauh (jika benar-benar ada di luar sana). Pertama, Oort Cloud diprediksi akan berada lebih dari 50.000 AU dari Matahari (yang hampir satu tahun cahaya), menjadikannya sekitar 25% dari jalan menuju jiran bintang terdekat kita, Proxima Centauri. Oleh itu, Oort Cloud terletak sangat jauh. Jangkauan luar dari Oort Cloud hampir menjadi pinggir Sistem Suria, dan pada jarak ini, berbilion-bilion objek Oort Cloud sangat longgar terikat secara gravitasi ke Matahari. Oleh itu, ia dapat dipengaruhi secara dramatik oleh laluan bintang-bintang lain yang berdekatan. Diperkirakan bahawa gangguan Oort Cloud dapat menyebabkan badan berais jatuh ke dalam secara berkala, mewujudkan komet jangka panjang (seperti komet Halley).
Sebenarnya, ini adalah satu-satunya sebab mengapa ahli astronomi percaya bahawa Oort Cloud wujud, ia adalah sumber komet berais jangka panjang yang mempunyai orbit yang sangat eksentrik yang memancarkan kawasan di luar bidang ekliptik. Ini juga menunjukkan bahawa awan mengelilingi Sistem Suria dan tidak terbatas pada tali pinggang di sekitar ekliptik.
Oleh itu, Oort Cloud nampaknya berada di luar sana, tetapi kita tidak dapat memerhatikannya secara langsung. Di dalam buku-buku saya, itu adalah misteri terbesar di wilayah terluar Sistem Suria kita…
