Kąsnelis Visatos CCLXXXVIII: Saulės sistema

Grįžęs iš miškų (Aukštaitija graži, tik šiemet neįprastai daug uodų ir aklių), skubu rašyti apie praėjusių dviejų savaičių kosmines naujienas. Šiandien – apie Saulės sistemą, o rytoj – apie visą likusią Visatą. Ot heliocentriškas požiūris, ar ne? Bet ką jau padarysi, tokie mes, žmonės, esame – sava žvaigždė labiau šildo. Po kirpsniuku skaitykite apie Saulės sukimąsi, Veneros vandenyną, Mėnulio magnetinį lauką ir kitas įdomybes.

***

Perseidų lietus Slovakijoje 2016 metais. ©Petr Horálek

Ar žiūrėjote į Perseidus? Nors vakar ir šiandien apsiniaukę, ir dar pilnatis trukdo, jie turėtų būti gražūs. Savaitės paveiksliukas – nuotrauka iš pernykščio lietaus. Jei atsiųsite man savo darytų Perseidų nuotraukų, būtinai jomis pasidalinsiu.

***

Branduolinės kosminės raketos. Dabartinės raketos ir erdvėlaiviai yra varomi arba cheminiu kuru, arba joniniais varikliais. Pirmieji duoda daug energijos, antrieji naudoja labai mažai kuro, tačiau ateityje reikės technologijų, kurios apjungtų abiejų pliusus. Ta proga NASA paskelbė apie bendradarbiavimą su kompanija BWX Technologies; kartu jos kurs naujos kartos branduoliniu kuru varomą raketą. Tai nėra septintojo dešimtmečio Project Orion, kurio idėja rėmėsi erdvėlaivio varymu, jo gale sprogdinant branduolines bombas. Naujoji idėja yra branduolinis šiluminis variklis: iš esmės branduolinė elektrinė, kurios generuojama šiluma panaudojama vandeniliui jonizuoti. Jonizuotas vandenilis jau naudojamas kaip kuras jonų variklyje. Bendradarbiavimas planuojamas trejiems metams, per kuriuos turėtų būti sukurti variklio prototipai.

***

Mažiausias zondas veikia. Projektas Breakthrough Starshot, kurio tikslas – nusiųsti spiečių mažyčių zondų į artimiausią Saulei planetinę sistemą Kentauro Alfą/Proksimą, pasiekė pirmųjų šaunių rezultatų: mažiausias kada nors sukurtas zondas sėkmingai veikia ir siunčia signalus iš kosmoso. Vos keturių gramų masės sausainio dydžio zondas Sprite, paleistas į kosmosą birželio 23 dieną, užmezgė ryšį su misijos vadovais ir sėkmingai siunčia radijo signalus bei kraunasi saulės baterijas. Tiesa, zondas skrenda ne pats – jis yra prikabintas prie kito mažo palydovo. Be to, Sprite buvo paleistas ne vienas, tačiau ryšį užmegzti pavyko tik su vienu iš visų paleistų mažyčių zondų. Taigi dar yra kur tobulėti, tačiau vien faktas, kad maždaug per metus nuo paskelbimo apie Starshot projektą pavyko sukurti tokį zondą, kokio reikėtų skrydžiui į kitas žvaigždes, yra stebėtinai geras progresas. Ateityje taip pat tikimasi šiuos zondus padaryti dar mažesnius – vos vieno gramo masės. Jie turės nuosavas bures, kuriomis bus įgreitinami lazerio spinduliais, ir ryšių lazerius, kuriais galės perduoti surinktą informaciją į Žemę.

***

Mobilusis ryšys Mėnulyje. Tam, kad žmonės galėtų pradėti nuolatos dirbti bei gyventi Mėnulyje, ten reikės įvairios infrastruktūros. Viena iš reikalingų sistemų – komunikacijos. Vokietijos kompanija Part Time Scientists siūlo šią problemą išspręsti sukuriant Mėnulyje mobiliojo ryšio tinklą. Kompanija dalyvavo Google Lunar X prizo konkurse, tačiau iš jo pasitraukė; visgi planų nusiųsti zondą į Mėnulį jie neatsisako, tiesiog juos truputį atidėjo. Ateinančių metų pabaigoje jie ketina nusiųsti zondą į Apollo 17 – paskutinės žmonių misijos į Mėnulį – nusileidimo vietą. Ryšį su zondu/mėnuleigiu užtikrinti bus siekiama ne dedikuota, specialiai šiam tikslui sukurta, ryšių sistema, o panaudojant LTE technologiją, kuria remiasi mobiliojo ryšio komunikacijos Žemėje. Kompanijos erdvėlaivis Alina, paleistas SpaceX Falcon 9 raketa, nuskraidins zondus į Mėnulį ir toliau veiks kaip mobiliojo ryšio stotelė, o du mėnuleigiai per jį perduos informaciją į Žemę. Nei erdvėlaivis, nei mėnuleigiai neišgyvens ilgiau nei dvi savaites, nes sušals Mėnulio nakties metu. Tačiau misijos metu surinktos žinios leis sukurti tikrai mūsų palydovui pritaikytas mobiliojo ryšio stotis, kurias ten būtų galima nugabenti jau 2020 metais.

***

Ilgesnis Mėnulio magnetizmas. Žemės magnetinį lauką kuria skysto branduolio judėjimas. Kitose uolinėse planetose ir jų palydovuose kadaise panašus magnetinis laukas irgi galėjo egzistuoti, bet dabar jo nebeliko, nes jų branduoliai sustingo. Tačiau vis dar neaišku, kada tiksliai išsijungė kitų dangaus kūnų magnetizmas. Pavyzdžiui, ilgą laiką buvo manoma, kad Mėnulio magnetizmas baigėsi prieš 3,5 milijardo metų, t. y. tęsėsi tik milijardą metų. O nauja Apollo 15 misijos metu surinktų uolienų analizė parodė, kad Mėnulis magnetinį lauką turėjo bent milijardą metų ilgiau. Šių uolienų amžius yra 1-2,5 milijardo metų, o jų savybės rodo, kad susiformavimo metu jas veikė maždaug 5 mikroteslų stiprumo magnetinis laukas (Žemės magnetinio lauko stiprumas yra 25-65 mikroteslos). Tokio stiprumo laukas buvo ir prieš 3,2 milijardo metų, o jaunesniame Mėnulyje – stipresnis, siekė 20-110 mikroteslų. Kol kas neaišku, kaip Mėnulis taip ilgai galėjo išlaikyti nors ir susilpnėjusį, bet ne visiškai pranykusį magnetinį lauką. Tyrimo autoriai spėja, kad Mėnulio magnetinį lauką kūrė bent du skirtingi procesai; vienas iš jų nulėmė stiprų magnetinį lauką ankstyvuoju laikotarpiu, kitas – silpnesnį ilgaamžį. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

Mėnulis greičiausiai susiformavo, kai į jauną Žemę atsitrenkė maždaug Marso dydžio planeta. Išmušta medžiaga pasklido orbitoje aplink Žemę ir suformavo Mėnulį. Pagal šį modelį, Žemės ir Mėnulio cheminė sudėtis turėtų būti beveik identiška, tačiau taip nėra – Mėnulyje yra gerokai mažiau įvairių elementų izotopų, ypač lengvųjų. Yra ne viena hipotezė, aiškinanti šį neatitikimą, o dabar rastas rimtas patvirtinimas vienai iš jų – kad Mėnulis kurį laiką po susiformavimo buvo padengtas magma, o tai leido daugeliui lengvesnių elementų tiesiog išgaruoti. Tyrime išanalizuoti galio bei cinko izotopų kiekiai Mėnulio uolienose. Nors šie elementai dalyvauja skirtingose geocheminėse reakcijose, jų izotopų santykiai visame Mėnulyje yra labai panašūs. Tai leidžia spręsti, kad ir galio, ir cinko Mėnulis neteko vieno globalaus proceso metu – garuojant visą paviršių dengiančiam magmos sluoksniui. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Saulė šiuo metu yra nuolatos stebima įvairiomis kosminėmis observatorijomis. Viena iš jų – Saulės dinamikos observatorija, skrajojanti geosinchroninėje (t. y. 24 valandų trukmės) orbitoje aplink Žemę. Viena iš svarbių stebimų struktūrų yra Saulės dėmės, iš kurių kyla žybsniai ir vainikinės masės išmetimai. Neseniai vienos tokios dėmės stebėjimai buvo sudėti į gražų ir informatyvų poros minučių montažą:

***

Sustojęs Saulės žybsnis. Saulės žybsnius sukelia magnetinio lauko linijų susisukimai, išskiriantys didžiulius energijos kiekius arba išsviedžiantys medžiagos pliūpsnius. Bet magnetinis laukas gali ir priešintis žybsniams. Dar 2014 metais daugybe teleskopų buvo stebimas aktyvus regionas Saulėje, iš kurio pradėjęs kilti protuberantas taip ir neiškilo; dabar paskelbta šio įvykio analizė, paaiškinanti, kaip viskas ten vyko. Skaitmeniniu modeliu pavyko paaiškinti, kad išsiveržimas neįvyko, nes nuo Saulės paviršiaus pradedantis kilti įmagnetintos medžiagos cilindras susidūrė su magnetiniu „narvu“, susidariusiu susikirtus dviem magnetiniams cilindrams. Narvas sustabdė cilindro kilimą ir jį sudraskė bei išardė. Apie tokį procesą buvo diskutuojama jau seniai, tačiau patvirtinti jo egzistavimą buvo įmanoma tik todėl, kad aktyvų regioną vienu metu stebėjo įvairios Saulės observatorijos, leidusios vienu metu gauti duomenis apie Saulės vainiką, fotosferą ir visus tarpinius atmosferos regionus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Saulės branduolio sukimasis. Jau senokai žinoma, kad Saulės paviršius sukasi lėčiau, nei jos branduolys. Tačiau nauji stebėjimai rodo, kad šis skirtumas yra net keturi kartai. Tai reiškia, kad nors Saulės paviršius ties pusiauju vieną ratą apsuka per 25 paras, branduolys apsisuka vos per šešias. Atradimas padarytas nagrinėjant Saulės virpesius, vykstančius dėl įvairių slėgio bangų sklidimo žvaigždėje. Kai kurios bangos sklinda tik paviršiumi, bet kitos pasiekia ir branduolį, nuo kurio atsispindi ir vėl grįžta į paviršių. Priklausomai nuo branduolio sukimosi greičio, bangos atsispindi nevienodai – tai ir leido nustatyti, kaip greitai sukasi Saulės branduolys. Tikėtiniausias tokio sukimosi skirtumo paaiškinimas yra toks, kad tik susiformavusi Saulė sukosi daug greičiau, bet laikui bėgant Saulės vėjas sulėtino jos paviršių. Saulės vėjo efektą galima apskaičiuoti, taigi nauji duomenys leis geriau įvertinti, kaip kito Saulės vėjo intensyvumas per visą mūsų žvaigždės evoliucijos laikotarpį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Veneros vandenynas. Seniai žinome, kad Marse kadaise buvo daug vandens, tekėjo upės, greičiausiai buvo ir jūros bei vandenynai. Dabar aptikta įrodymų, kad panašiai kažkada galėjo atrodyti ir Venera. Skaitmeninis modelis, paremtas žiniomis apie planetų formavimąsi bei Veneros sandarą ir sukimąsi parodė, kad planeta jaunystėje galėjo turėti reikšmingą skysto vandens kiekį paviršiuje. Tik planetai susiformavus, jos paviršiuje turėjo būti labai karšta, tačiau planetai vėstant, paviršiuje galėjo susiformuoti skysto vandens telkiniai, galbūt net vandenynas. Tam būtų užtekę net ir trigubai mažiau vandens, nei kad yra Žemėje. Vandeniui egzistuoti tinkamos sąlygos planetoje galėjo išlikti ilgą laiką, priklausomai nuo to, kaip kito jos atmosfera – kaip greitai atmosfera prisipildė anglies dvideginio. Šiandieninėje Veneroje būtent didelis anglies dvideginio kiekis pernelyg pakelia temperatūrą ir neleidžia egzistuoti skystam vandeniui. Žinoma, tai neįrodo, kad Veneroje vandenynas kada nors buvo, tačiau tik tiek, kad jis galėjo egzistuoti. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research: Planets.

***

Milžiniška audra Neptūne. Nauji stebėjimai parodė, kad Neptūne, netoli planetos pusiaujo, siaučia milžiniška audra, kurios apimtis beveik prilygsta Žemės skersmeniui. Iš pradžių atradėjai galvojo, kad tai gali būti dar 1994 metais Hablo teleskopu aptiktos audros tęsinys, bet detalesni stebėjimai parodė, kad ji yra gerokai arčiau pusiaujo, o senosios audros pėdsakų nebematyti. Tokios audros egzistavimas yra keistas dalykas, nes jos paprastai formuojasi ten, kur gali susidaryti galingi sūkuriai, arba kur oras iš giliųjų planetos sluoksnių kyla į viršų, atvėsta ir formuoja debesis. Tuo tarpu ši audra yra regione, kuriame atmosfera leidžiasi gilyn į planetą, o arti pusiaujo ilgaamžiams sūkuriams nėra daug galimybių susiformuoti. Šis atradimas tik parodo, kiek daug dar nežinome apie Saulės sistemos tolimąsias planetas.

***

New Horizons taikinys. Po mažiau nei 17 mėnesių, 2019 metų sausį, New Horizons praskris pro objektą 2014 MU69, priklausantį Kuiperio žiedui. Norėdami geriau suprasti, ko galima tikėtis iš zondo skrydžio ir kaip tą skrydį įvykdyti saugiai, misijos nariai liepos mėnesį stebėjo, kaip 2014 MU69 užtemdė keletą tolimų žvaigždžių. Gauti rezultatai pasirodė intriguojantys, o dabar pristatyta jų analizė. Pagal ją, MU69 greičiausiai yra ne vienas, bet du objektai, besisukantys vienas aplink kitą labai mažu atstumu ar net liečiantys vienas kitą. Tiesa, taip pat gali būti, kad MU69 tiesiog yra labai netaisyklingos formos, pavyzdžiui, pailgas arba „iškąstu“ viduriu, gal net kiek panašus į kometą 67P, kurią tyrinėjo zondas Rosetta. Šis atradimas New Horizons skrydį padaro tik dar įdomesnį ir laukiamesnį.

***

Neutrinų sklaidos eksperimentai. Neutrinai yra viena sunkiausiai aptinkamų dalelių. Jie neturi krūvio, beveik neturi masės, ir beveik nesąveikauja su jokia kita medžiaga. Kosmose yra daugybė neutrinų šaltinių, ir dabar labai jautrūs detektoriai pagaliau pradeda aptikti juos, atsklindančius ne tik iš Saulės, taigi po truputį prasideda neutrinų astronomijos era. Ir visgi dar labai daug ko apie juos nežinome. Štai praėjusią savaitę paskelbta apie eksperimento rezultatus, patvirtinančius daugiau nei keturių dešimtmečių senumo prognozę – kad neutrinai sąveikauja ir su atomų branduoliais. Daugiau nei metus trukęs eksperimentas, vykdytas tarptautinės komandos Oak Ridge nacionalinėje laboratorijoje JAV, parodė, kad neutrinai gali sąveikauti su kvarkais – dalelėmis, sudarančiomis atomų branduoliuose esančius protonus ir neutronus. Eksperimento metu buvo ieškoma signalų, atsirandančių, kai laboratorijoje esančių greitintuvu sukurti neutrinai sąveikauja su cezio-natrio mėginiais. Aptikti signalai leidžia proceso egzistavimą patvirtinti be jokių abejonių. Šie rezultatai turės daug pritaikymų dalelių fizikoje, taip pat padės suprasti, kaip vyksta supernovų sprogimai, kurių metu išskiriama daugybė neutrinų. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Štai tokios praėjusių dviejų savaičių žinios iš Saulės sistemos. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

3 comments

    1. Beveik visi tie meteorai yra mažytės dulkelės. Kartais jie kliudo ir palydovus bei TKS, bet yra pakankamai maži, kad nepadarytų nepataisomos žalos. Tačiau taip, (mikro)meteoroidų smūgiai yra palydovams gresianti problema.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *