Πώς ο Ήλιος έκλεψε το νερό και τον αέρα του Άρη. NASA Mission Provides Its First Look at Martian Upper Atmosphere

Σύννεφα ατομικού άνθρακα, οξυγόνου και υδρογόνου χάνονται από την ατμόσφαιρα του Άρη. Three views of an escaping atmosphere, obtained by MAVEN’s Imaging Ultraviolet Spectrograph. By observing all of the products of water and carbon dioxide breakdown, MAVEN's remote sensing team can characterize the processes that drive atmospheric loss on Mars. Image Credit: University of Colorado/NASA

Οι πρώτες εικόνες που μεταδίδει η αποστολή Maven της NASA, ένας δορυφόρος που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον Άρη τον περασμένο μήνα, προσφέρουν νέα στοιχεία για την απώλεια της ατμόσφαιρας και του νερού από τον έρημο σήμερα πλανήτη.

Το σκάφος κατέγραψε σύννεφα ατόμων υδρογόνου, άνθρακα και οξυγόνου τα οποία δραπετεύουν από την ατμόσφαιρα του Άρη και χάνονται στο διάστημα -μια διαδικασία που συνεχίζεται εδώ και τρία δισεκατομμύρια χρόνια και άφησε τον πλανήτη παγωμένο και στεγνό.

Προηγούμενες αποστολές της NASA έχουν δείξει με σχετική βεβαιότητα ότι ο Άρης ήταν κάποτε θερμός, διέθετε πυκνή ατμόσφαιρα και καλυπτόταν από λίμνες και θάλασσες που θα μπορούσαν να φιλοξενούν ζωή.

Artist’s rendition of the MAVEN spacecraft in orbit around Mars, with all of the booms deployed and instruments turned on.  For scale, the spacecraft is 37 feet in length from tip to tip of the solar panels and extensions. Credit: University of Colorado/NASA

Οι πρώτες εικόνες που μεταδίδει η αποστολή Maven της NASA, ένας δορυφόρος που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον Άρη τον περασμένο μήνα, προσφέρουν νέα στοιχεία για την απώλεια της ατμόσφαιρας και του νερού από τον έρημο σήμερα πλανήτη.

Η Γη διατήρησε το νερό και την πυκνή ατμόσφαιρά της κυρίως χάρη στο μαγνητικό πεδίο της, το οποίο εκτρέπει τα επικίνδυνα φορτισμένα σωματίδια που εκπέμπει διαρκώς ο Ήλιος. Το πεδίο πηγάζει από την κίνηση του λιωμένου σιδήρου από το οποίο αποτελείται ο εσώτερος πυρήνας του πλανήτη και ουσιαστικά λειτουργεί σαν γιγάντιο δυναμό.

Το μυστήριο και η αποστολή

Coronagraph image taken by STEREO spacecraft with is currently situated on the far side of the Sun. From this this view angle the CME is heading to the right towards Mars. Credit: NASA STEREO Mission

Άγνωστο πώς, ο Άρης έχασε το μαγνητικό πεδίο που πιθανότατα διέθετε στα αρχικά στάδια της ζωής του. Και αυτό άφησε την ατμόσφαιρα του πλανήτη ευάλωτο στην επίδραση του Ήλιου. Οι πρώτες εικόνες του Maven δείχνουν ότι το φαινόμενο συνεχίζεται μέχρι και σήμερα, με τον Ήλιο να κλέβει ακόμα υλικό από την αραιή ατμόσφαιρα του Άρη, η οποία είναι σήμερα 100 φορές πιο αραιή από της Γης.

Τα σωματίδια που εκπέμπει ο Ήλιος, γνωστά ως ηλιακός άνεμος, συγκρούονται την ατμόσφαιρα και την συμπαρασύρουν στο Διάστημα. Αυτό είναι μια συνεχής διαδικασία, η οποία όμως εντείνεται δραματικά όταν ο Ήλιος ξεσπά σε εκρήξεις, γνωστές ως ηλιακές εκλάμψεις και εκτινάξεις στεμματικού υλικού.

The Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) instrument obtained these false-color images eight hours after the successful completion of Mars orbit insertion. The image shows the planet from an altitude of 36,500 km in three ultraviolet wavelength bands. Blue shows the ultraviolet light from the sun scattered from atomic hydrogen gas in an extended cloud that goes to thousands of kilometers above the planet's surface. Green shows a different wavelength of ultraviolet light that is primarily sunlight reflected off of atomic oxygen, showing the smaller oxygen cloud. Red shows ultraviolet sunlight reflected from the planet's surface; the bright spot in the lower right is light reflected either from polar ice or clouds.

Το Maven πρόλαβε να δει το σύννεφο σωματιδίων από μια εκτίναξη στεμματικού υλικού να φτάνει στον Άρη στις 29 Σεπτεμβρίου. Δεν μπόρεσε όμως να παρατηρήσει την αντίδραση της ατμόσφαιρας, καθώς δεν είχαν ενεργοποιηθεί ακόμα όλα τα όργανά του. Το σκάφος κατάφερε ωστόσο να απεικονίσει σύννεφα ατομικού υδρογόνου, οξυγόνου και άνθρακα που χάνονται από την ατμόσφαιρα στο Διάστημα.

Υδρογόνο

Atomic hydrogen scattering ultraviolet sunlight in the upper atmosphere of Mars, imaged by MAVEN’s Imaging Ultraviolet Spectrograph. Hydrogen is produced by the breakdown of water, which was once abundant on Mars' surface. Hydrogen is light and weakly bound by gravity, so it extends far from the planet (indicated with a red circle) and can readily escape. Credit: University of Colorado; NASA

Το σύννεφο υδρογόνου είναι μακράν το μεγαλύτερο, αφού εκτείνεται στο Διάστημα σε απόσταση δεκαπλάσια από την ακτίνα του Άρη. Τα άτομα υδρογόνου, οξυγόνου και άνθρακα προέρχονται από τη διάσπαση μορίων νερού και διοξειδίου του άνθρακα λόγω της επίδρασης της ηλιακής ακτινοβολίας και του ηλιακού ανέμου στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας.

This video shows the evolution of the Sept. 26, 2014, coronal mass ejection shock front as it propagates toward Mars as generated by the WSA-Cone-ENLIL model simulations performed at the NASA Community Coordinated Modeling Center. The color map represents the density of the solar wind plasma in the inner heliosphere from near the sun out to twice the distance of Earth's orbit. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Τα σύννεφα καταγράφηκαν με το Φασματόμετρο Υπεριώδους Απεικόνισης, ένα όργανο που καταγράφει το ηλιακό φως που ανακλάται από τα αδέσποτα άτομα. Οι εικόνες λήφθηκαν όταν το Maven κινούνταν σε μεγάλη απόσταση από τον Άρη, συμπληρώνοντας μια ελλειπτική τροχιά κάθε 35 ώρες.

Έκτοτε το σκάφος έχει πλησιάσει τον πλανήτη και ολοκληρώνει μια περιφορά κάθε 4,6 ώρες. Από αυτή την απόσταση θα μπορέσει να μελετήσει καλύτερα την απόδραση πτητικών ουσιών από την ατμόσφαιρα, δεν θα μπορεί όμως να δει πόσο βαθιά στο Διάστημα εκτείνονται τα σύννεφα.

Τις επόμενες εβδομάδες οι υπεύθυνοι της αποστολής στο Εργαστήριο Αεριώθησης (JPL) και το Κέντρο Διαστημικής Πτήσης «Γκόνταρντ» της NASΑ θα ενεργοποιήσουν και τα υπόλοιπα όργανα του Maven, το οποίο έτσι θα είναι έτοιμο να αρχίσει την κύρια φάση της αποστολής του.

Μέχρι τότε, όμως, o δορυφόρος θα παραμείνει απασχολημένος. Εντός της εβδομάδας θα στρέψει τα μάτια του στον κομήτη Siding Spring, ο οποίος θα περάσει «ξυστά» από τον Άρη στις 19 Οκτωβρίου.

Ζούμε μέσα σε μια... φούσκα; Do we live inside a 'bubble'?

Μια νέα θεωρία αναφέρει ότι υπερκαινοφανείς αστέρες εξερράγησαν «όπως το ποπκόρν», δημιουργώντας μια κοσμική φυσαλίδα μέσα στην οποία περικλείστηκε το ηλιακό μας σύστημα. Evidence suggests that many supernovas exploded like 'popcorn' near our solar system millions of years ago, leaving their radiation behind as a signature of their action. In this image a supernova remnant lies in the Large Magellanic Cloud (LMC), a small galaxy about 170,000 light-years from Earth.

Ένας από τους άλυτους ακόμη κοσμολογικούς γρίφους που πονοκεφαλιάζει τους επιστήμονες είναι η παντελής απουσία κοσμικής σκόνης και αερίων πέριξ αλλά και στο εσωτερικό του ηλιακού μας συστήματος. Οι ειδικοί συμφωνούν στο ότι πριν από μερικά εκατομμύρια έτη υπήρχαν κοσμική σκόνη και αέρια στη διαστημική μας γειτονιά. Εκεί που διαφωνούν είναι στο πώς εξαφανίστηκαν.

What surrounds the Sun in this neck of the Milky Way Galaxy? Our current best guess is depicted in the above map of the surrounding 1500 light years constructed from various observations and deductions. Currently, the Sun is passing through a Local Interstellar Cloud (LIC), shown in violet, which is flowing away from the Scorpius-Centaurus Association of young stars. The LIC resides in a low-density hole in the interstellar medium (ISM) called the Local Bubble, shown in black. Nearby, high-density molecular clouds including the Aquila Rift surround star forming regions, each shown in orange. The Gum Nebula, shown in green, is a region of hot ionized hydrogen gas. Inside the Gum Nebula is the Vela Supernova Remnant, shown in pink, which is expanding to create fragmented shells of material like the LIC. Future observations should help astronomers discern more about the local Galactic Neighborhood and how it might have affected Earth’s past climate. Credit: Linda Huff (American Scientist), Priscilla Frisch (U. Chicago)

Κάποιοι επιστήμονες πρότειναν τη θεωρία των υπερκαινοφανών αστέρων. Σύμφωνα με αυτήν εκρήξεις σουπερνόβα απομάκρυναν σκόνη και αέρια από την περιοχή στην οποία βρίσκεται σήμερα το ηλιακό μας σύστημα. Για να ενισχύσουν το επιχείρημά τους οι υποστηρικτές αυτής της θεωρίας που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 ανέφεραν ότι το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται εντός μιας κοσμικής δομής που είναι γνωστή με τον όρο «υπερφυσαλίδα». Αυτή η υπερφυσαλίδα έχει σχήμα φιστικιού και εύρος 300 έτη φωτός. Σύμφωνα με τη θεωρία πριν από περίπου 10-20 εκατ. έτη ένας ή περισσότεροι υπερκαινοφανείς αστέρες εξερράγησαν σαν... ποπκόρν απομακρύνοντας σκόνη και αέρια και σχηματίζοντας την υπερφυσαλίδα μέσα στην οποία «φυλακίστηκε» το ηλιακό μας σύστημα. Μάλιστα η υπερφυσαλίδα αυτή έλαβε την ονομασία «Τοπική Φυσαλίδα». Οι θιασώτες της Τοπικής Φυσαλίδας υποστήριξαν ότι αυτές οι εκρήξεις σουπερνόβα ήταν αρκετά ασθενείς και έτσι παρά το γεγονός πως συνέβησαν κοντά στη Γη η αρνητική τους επίδραση δεν έφθασε ως τον πλανήτη μας. Σε διαφορετική περίπτωση η πανίσχυρη ακτινοβολία των σουπερνόβα θα είχε εξοντώσει κάθε ίχνος ζωής στην επιφάνεια της Γης. Άλλοι επιστήμονες όμως διαφώνησαν και υποστήριξαν ότι εκείνος που εξουδετέρωσε την κοσμική ύλη δεν ήταν οι εκρήξεις σουπερνόβα αλλά η δραστηριότητα του Ήλιου.

A NASA sounding rocket has confirmed that the solar system is inside an ancient supernova remnant. Life on Earth survived despite the nearby blasts.

Νέα ευρήματα έρχονται τώρα να στηρίξουν τη θεωρία της υπερφυσαλίδας. Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι εκτόξευσαν έναν πύραυλο που ταξίδεψε στο Διάστημα και επέστρεψε έχοντας συλλέξει διάφορα δεδομένα. Η ανάλυση αυτών των δεδομένων τούς οδήγησε στο συμπέρασμα ότι πράγματι το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται εντός μιας υπερφυσαλίδας που περιέχει ανάμεσα στα άλλα υπέρθερμο υδρογόνο. «Πρόκειται για μια σημαντική ανακάλυψη. Αυξάνει τις γνώσεις μας για την περιοχή του γαλαξία που βρίσκεται κοντά στον Ήλιο και έτσι μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα κοσμολογικό μοντέλο που θα το χρησιμοποιούμε στη συνέχεια για τη μελέτη και άλλων περιοχών του γαλαξία» αναφέρει ο Μασιμιλιάνο Γκαλεάτσι, επικεφαλής της νέας μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Γαλαξίας εν μέσω... φυσαλίδων

Ο γαλαξίας μας βρίσκεται εν μέσω δύο γιγάντιων φυσαλίδων. From end to end, the newly discovered gamma-ray bubbles extend 50,000 light-years, or roughly half of the Milky Way's diameter, as shown in this illustration. Hints of the bubbles' edges were first observed in X-rays (blue) by ROSAT, a Germany-led mission operating in the 1990s. The gamma rays mapped by Fermi (magenta) extend much farther from the galaxy's plane. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Δεν είναι όμως μόνο το ηλιακό μας σύστημα που βρίσκεται μέσα σε μια φυσαλίδα, ολόκληρος ο γαλαξίας φαίνεται ότι βρίσκεται εν μέσω κοσμικών φυσαλίδων.

Το 2010 το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi είχε εντοπίσει ένα εντυπωσιακό αλλά μυστηριώδες φαινόμενο στο κέντρο του Γαλαξία. Δύο γιγάντιες φυσαλίδες εκτείνονται σε αντίθετες πλευρές από το κέντρο του Γαλαξία, εκεί όπου βρίσκεται η μελανή οπή του, ο Τοξότης Α*. Οι δομές αυτές αποτελούνται από σωματίδια υψηλής ενέργειας και από την πρώτη στιγμή της ανακάλυψής τους οι επιστήμονες προσπαθούν να διαπιστώσουν την προέλευσή τους. Μια νέα θεωρία κάνει λόγο για συγχώνευση του Τοξότη Α* με μια μικρότερη μαύρη τρύπα.

Η πιο εμπεριστατωμένη μελέτη που έχει γίνει ως σήμερα αναφέρει ότι αυτές οι κοσμικές φούσκες είναι τα απομεινάρια ενός... λουκούλλειου γεύματος της μαύρης τρύπας του Γαλαξία. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι φυσαλίδες αυτές σχηματίστηκαν όταν ο Τοξότης Α* «έφαγε» κάποτε ένα άστρο ή κάτι άλλο (αέριο κ.τ.λ.) που είχε μάζα 10.000 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου.

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Vanderbilt και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια στις ΗΠΑ ρίχνουν στο τραπέζι μια νέα θεωρία. Εκτιμούν ότι οι δύο φυσαλίδες σχηματίστηκαν από ένα πολύ βιαιότερο γεγονός. Εικάζουν ότι ένα τέτοιο γεγονός μπορεί να είναι η συγχώνευση του Τοξότη Α* με μια μαύρη τρύπα. Αυτή η μελανή οπή βρισκόταν σε έναν μικρό γαλαξία ο οποίος έπεσε κάποτε θύμα κοσμικού κανιβαλισμού από τον δικό μας. Ο γαλαξίας μας «κατάπιε» τον μικρό γαλαξία και το ίδιο συνέβη και με τον Τοξότη Α* που «κατάπιε» τη μελανή οπή του μικρού γαλαξία, με αποτέλεσμα να σχηματιστούν οι φυσαλίδες.