Kąsnelis Visatos CLXXXVI: Plutono pamokos

Praėjusios savaitės naujienos kažkaip yra labai artimos namams – ne vienas įrašas bus apie Žemę, o ir kiti – apie TKS, Mėnulį, Marsą… Bet tai nereiškia, kad jie neįdomūs. Juk ir arti namų gali atsitikti daug netikėtų arba tiesiog smagių dalykų. Taigi žiūrėkite po kirpsniuku ir skaitykite.

***

Raudoni aitvarai virš Meksikos. ©NASA

Pradėsiu nuo paveiksliuko: Tarptautinės kosminės stoties (TKS) įgula sugebėjo užfiksuoti virš Meksikos siautusioje audroje atsiradusius raudonus žybsnius – aitvarus (angl. sprites). Šie žybsniai trunka labai trumpai, vos keletą milisekundžių, taigi bet kuri jų nuotrauka yra labai vertinga, siekiant išsiaiškinti jų veikimo mechanizmą. Čia rasite nuostabaus grožio nuotrauką, darytą prieš porą metų.

***

Užgalaktiniai neutrinai. Antarktidoje yra stebėjimų stotis, kurioje bandoma aptikti iš kosmoso atlekiančius neutrinus. Dauguma šių labai lengvų dalelių atkeliauja iš Saulės, bet kartais pasitaiko ir tolimesnių, netgi užgalaktinių, svečių. Per keletą metų tokių neutrinų aptikta 20; skaičius gal atrodo labai nedidelis, bet turint omeny, kaip retai jie sąveikauja su medžiaga, tai neturėtų stebinti. Įdomu tai, kad jie atkeliavo iš visų pusių, t.y. tikrai yra užgalaktinės kilmės. O jų energijų pasiskirstymas neatitinka daugumos paprastų kosminių neutrinų modelių: pavyzdžiui, jie atsirado greičiausiai ne gama spindulių žybsnių metu. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.

***

Kosminis liftas. Keltuvai, galintys nugabenti krovinius į geostacionarią orbitą, iš kur juos patogiai pasiimtų erdvėlaiviai – dažnas mokslinės fantastikos atributas. Mintys apie jų statybą kartais kyla ir inžinieriams, bet kol kas tokie projektai dar ne mūsų jėgoms. Visgi mažesnį liftą, galintį iškelti krovinius ar keleivius į 20 kilometrų aukštį, jau norima pastatyti. Kanados firma Thoth Technology Inc. gavo patentą tokio lifto statybai. Jų teigimu, galimybė pakelti astronautus ar krovinius iki 20 kilometrų aukščio smarkiai sumažintų kosminių misijų kaštus, mat liftas naudotų mažiau kuro ir būtų daugkartinis. Tiesa, kol kas nežinia, kada toks liftas galėtų būti pastatytas.

***

TKS eksperimentai. Naujausiame Japonijos siuntinyje į Tarptautinę kosminę stotį bus trys viskiai, tekila ir likeris. Šie penki mėginiai – dalis eksperimento, kuriuo siekiama išsiaiškinti, kaip mikrogravitacija veikia alkoholio senėjimo procesą. Sendami alkoholiniai gėrimai įgauna švelnesnį skonį, tačiau kaip tai įvyksta – neaišku. Gali būti, kad vanduo, etanolis ir kitos sudedamosios dalys suformuoja dideles molekules, o šiam procesui turėtų būti svarbi gravitacija. Taigi TKS eksperimentu norima patikrinti, kaip alkoholis senėja, kai gravitacija pasidaro nereikšminga.

Kitas planuojamas eksperimentas svarbus iš politinės pusės. Pirmą kartą į TKS skris eksperimentas iš Kinijos – Pekino technologijos instituto DNR tyrimų bandymas. Tiesa, JAV įstatymai neleidžia NASAi bendradarbiauti su Kinija, tačiau šis eksperimentas bus gabenamas privačios kompanijos lėšomis, taigi įstatymas nėra pažeidžiamas. Tikimasi, kad tai bus tik pirmas žingsnis į gerėjančius JAV ir Kinijos santykius kosmoso tyrimų srityje.

***

Kometos paieškos. Norite pamatyti Rosettos kometą 67P savo teleskopu? Jei turite bent 25 centrimetrų skersmens aparatą, tą padaryti turėtų pavykti. Ieškoti geriausia rytais, prieš aušrą, rytinėje dangaus pusėje, Dvynių žvaigždyne. Kometos skersmuo nedidelis, maždaug viena kampinė minutė.

Jau beveik prieš dvi savaites kometa praskriejo perihelį. Čia rasite keletą tuo metu Rosettos darytų nuotraukų. Jose matyti, kad kometa yra žymiai aktyvesnė, iš jos veržiasi ryškios ir didelės dujų ir dulkių čiurkšlės. Panašus stiprus aktyvumas turėtų tęstis dar kelias savaites.

O šiaip kometa 67P ne tik švyti, bet ir dainuoja. Jos magnetiniu lauku sklinda garso bangos, susidarančios dėl elektringų dalelių srauto nuo kometos paviršiaus. O srautas, laikui bėgant, kinta. Panašios dainos buvo įrašytos sklindančios ir iš kelių kitų kometų, tačiau 67P daina yra žymiai greitesnė: vienas svyravimas įvyksta per ~25 sekundes, o kitose kometose prireikia beveik tūkstančio. Taigi svyravimų mechanizmas yra kitoks – greičiausiai juos sukelia naujos medžiagos išmetimas, o ne dalelių sukimasis aplink magnetinio lauko linijas. Šis atradimas padarytas dar prieš keletą mėnesių, kai kometa nebuvo pasiekusi perihelio; bus įdomu nustatyti, ar perihelio metu ir iškart po jo daina keičiasi ir panašėja į kitų kometų, ar išlieka savita. Tyrimo rezultatai arXiv.

Viena iš priežasčių, kodėl kometos yra tyrinėjamos – idėja, jog jų smūgiai į Žemę atnešė gyvybei reikalingas medžiagas. Panašią idėją neseniai patikrino ir patvirtinimų jai rado Japonijos mokslininkai. Jie paėmė amino rūgščių, vandens ledo ir silikatų mišinį, atšaldytą iki 77 Kelvinų temperatūros, ir sukrėtė panašiai, kaip galėtų būti sukrėsta kometos smūgio metu. Mišinis atitinka tų pačių kometų sandarą. Nustatyta, kad smūgio metu iš amino rūgščių susiformuoja sudėtingesnės molekulės peptidai – vienos iš svarbiausių priešgyvybinės chemijos dalių. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Nusileidimo vieta. 2020-aisiais į Marsą išskris naujas NASA marsaeigis, Smalsiuko pusbrolis (mat pastatytas ant tokios pačios važiuoklės). Tarp daugybės galimų nusileidimo vietų daugiausiai mokslininkų palaikymo sulaukė Jezero (Ežero) krateris netoli planetos pusiaujo. Krateris, kurio skersmuo siekia 49 km, kadaise greičiausiai buvo pilnas vandens, taigi jame ir jo apylinkėse turėtų būti daugybė molingų mineralų. Tokiuose mineraluose galėjo išlikti ir kadaise egzistavusios gyvybės pėdsakai, kurių Mars2020 ir ieškos. Galutinė nusileidimo vieta bus parinkta po dar 3-4 darbinių susitikimų 2018 arba 2019 metais.

Artimiausia misija į Marsą bus taip pat NASA zondas Insight. Jis į Marsą išskris kitų metų vasarį, o nusileis rugsėjį. Zondas niekur nejudės, tiesiog vienoje vietoje tyrinės Marso vidų – seisminį aktyvumą, šilumos apykaitą ir t.t. Jei norite, galite pridėti savo vardą prie virtualių misijos „keleivių“ sąrašo, taip išreikšdami paramą kosmoso misijoms. Tą padaryti galite iki rugsėjo 8 dienos.

***

Keistas žiedas. Išorinis Saturno žiedas, identifikuojamas raide F, yra labai keistas – pilnas sutankėjimų ir praretėjimų, bangelių ir kitokių įdomių struktūrų. Jas daugiausiai kuria dviejų mažų palydovų – Prometėjo ir Pandoros – gravitacija. Tačiau kaip tokia konfigūracija susiformavo? Naujausi skaitmeniniai modeliai rodo, kad jei Prometėjas ir Pandora kadaise buvo maždaug dvigubai masyvesni ir sudaryti iš ledo bei akmens, tai jų susidūrimas galėjo sukurti tokį žiedą, koks yra stebimas, ir palikti palydovus abipus jo. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

Tuo tarpu zondas Cassini paskutinį kartą praskrido pro Saturno palydovą Dijonę. Priartėjęs arčiau nei 500 km atstumu nuo paviršiaus, Cassini surinko duomenų, kurie padės išsiaiškinti šio palydovo vidinę struktūrą. Šių metų pabaigoje Cassini išskris iš Saturno pusiaujo plokštumos ir dar metus paskraidys virš planetos ašigalių, o 2017-aisiais bus sudegintas jos atmosferoje.

***

Plutono azotas. New Horizons nustatė, kad iš Plutono į kosmosą veržiasi visai nemaži azoto kiekiai – šimtai tonų kiekvieną valandą. Plutono atmosferos slėgis yra 10 tūkstančių kartų mažesnis, nei Žemės, taigi tas kiekis visai nemažas. Visgi atmosfera išlieka sudaryta beveik vien iš azoto, taigi kažkas ją turi papildyti. Be to, Plutono paviršiuje matyti azoto ledynai, kurie greičiausiai juda keičiantis metų laikams – juos taip pat kažkas turi maitinti. Tai greičiausiai nėra kometos, jų smūgių nepakanka netektims kompensuoti. Kita idėja, kurią mokslininkai linkę siūlyti kaip labiausiai tikėtiną, yra vidiniai nykštukinės planetos procesai, kurių metu išskiriamas grynas azotas ir sudaromos sąlygos jam pakilti iš vidinių sluoksnių į paviršių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ką mes sužinojome apie Plutoną? Kas dar liko neišaiškinta (bet galbūt bus, kai sulauksime visų New Horizons duomenų)? Apie tai – savaitės filmuke iš It‘s Okay To Be Smart serijos:

[tentblogger-youtube WwRvWMRUhKE]

***

Planetų statyba. Egzistuoja keletas planetų formavimosi modelių. Planetoms-milžinėms šie modeliai iš esmės yra du – greitasis ir lėtasis. Greitojo formavimosi atveju, planeta susidaro dėl gravitacinio nestabilumo protoplanetiniame diske; tada ji sparčiai atsiskiria nuo disko ir lieka gana karšta. Lėto formavimosi modelis teigia, kad planeta pradeda formuotis nuo uolingo branduolio, kuris vėliau prisitraukia aplinkines dujas į storą apvalkalą. Kadangi šis procesas yra žymiai lėtesnis, planeta susiformuoja šaltesnė. Anksčiau atrastų egzoplanetų savybės labiau atitiko greito formavimosi modelį, tačiau naujausia tiesiogiai užfiksuota egzoplaneta, Eridano 51b, panašesnė į susiformavusią lėtai. Duomenis dar reikės patikslinti – kol kas nežinoma planetos masė, – tačiau jei paaiškės, kad ji tikrai formavosi lėtai, tai reikštų, kad abu formavimosi procesai gali vykti. Tuomet reikės aiškintis ne tai, kuris iš modelių yra teisingas, o kokiomis sąlygomis vyksta kiekvienas iš jų. Tyrimo rezultatai arXiv.

Vienas iš tokių lėtų planetų formavimosi modelių vadinamas „akmenėlių akrecija“ (angl. pebble accretion). Pagal šį modelį, dulkės protoplanetiniame diske sukimba į nedidelius akmenėlius, kurie sąveikauja tarpusavyje ir su aplinkinėmis dujomis ir ima formuoti gravitaciškai surištus 100-1000 km skersmens luitus. Šie luitai prisitraukia likusius akmenėlius ir taip gimsta uolingos planetos bei planetų-milžinių branduoliai. Viena modelio problema – ankstesni skaičiavimai rodė, kad šio proceso metu aplink žvaigždę turėtų atsirasti šimtai ar net tūkstančiai didelių luitų, kurie sukibti tarpusavyje negalėtų dėl per didelių greičių. Visgi naujausi modeliai šią problemą išsprendžia: jei luitai formuojasi pakankamai lėtai, didesniųjų gravitacija išblaško mažesniuosius, suardo juos arba numeta į žvaigždę. Tada likusieji luitai prisitraukia likusius akmenėlius ir susidaro tokia planetinė sistema, kokias matome Visatoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Nekintanti konstanta. Kaip ir 42, gravitacinė konstanta nekinta visoje Visatoje. Gravitacinės konstantos vertė žinoma jau kelis šimtmečius ir nuolat tikslinama, tačiau pastaruosius keletą dešimtmečių dar bandoma išsiaiškinti ir tai, ar ji nepriklauso nuo vietos Visatoje arba laiko momento. Dabar dvinarėje sistemoje esančio pulsaro – reguliariai sušvytinčios žvaigždės liekanos – 21-erių metų trukmės stebėjimai leido labai tiksliai išmatuoti gravitacinės konstantos vertę už daugiau nei tūkstančio parsekų bei jos kitimą per šį 21-erių metų laikotarpį. Paaiškėjo, kad gravitacinė konstanta jei ir kinta, tai šis kitimas yra labai menkas, gerokai lėtesnis, nei Visatos plėtimosi spartos kitimas. Taip pat patikrinti ir dar keli parametrai, nusakantys galimos gravitacinės spinduliuotės, panašios į elektromagnetinę, egzistavimą (spinduliuotė neaptikta), inercinės ir gravitacinės masių ekvivalentumą (skirtumų nerasta) ir judesio kiekio tvermės dėsnio pažeidimus (tokių irgi nerasta). Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gyvybingos galaktikos. Dažnai kalbama apie tai, kokios žvaigždės yra geriausios gyvybei tinkamoms planetoms formuotis. Tačiau įtakos gali turėti ne tik žvaigždė, bet ir visa galaktika. Taigi – kokiose galaktikose yra palankiausios sąlygos gyvybei atsirasti? Tai turėtų būti galaktika, turinti daug žvaigždžių, taip pat daug sunkių cheminių elementų, iš kurių gali formuotis uolingos planetos, bet šiuo metu joje žvaigždės turėtų formuotis lėtai, kad supernovų sprogimai nekeltų daug pavojaus besivystančiai gyvybei. Pasirodo, pagal šiuos kriterijus tinkamiausios galaktikos yra bent dvigubai už Paukščių Taką masyvesnės senos elipsinės galaktikos, kuriose gyvybei tinkamų planetų galėtų būti net 10 tūkstančių kartų daugiau, nei mūsiškėje. Tiesa, tokie pamąstymai yra gana abstraktūs ir teoriniai, nes dar praeis daugybė metų, kol galėsime bandyti ieškoti planetų kitose galaktikose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek kąsnelio šį kartą. Kaip visada, laukiu jūsų komentarų ir klausimų.

Laiqualasse

3 comments

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *