10 découvertes qui éclairent les mystères de notre système solaire

Parfois, nous sommes tellement entraînés à essayer de trouver des extraterrestres sur des exoplanètes que nous oublions combien de mystères notre système solaire contient. Heureusement, nos scientifiques continuent à chercher des indices pour résoudre les énigmes de notre petit coin de l'univers.

10La température surprenante de la couronne solaire

Crédit photo: Luc Viatour

Comme nous en avons déjà discuté, les scientifiques se demandent depuis des décennies pourquoi la température de la couronne solaire, ou atmosphère extérieure du Soleil, est beaucoup plus élevée que sa photosphère, ou surface visible. Défiant toute logique, la surface du Soleil a une température d’environ 6 000 Kelvin (environ 6 000 degrés Celsius), alors que la couronne devient souvent 300 fois plus chaude. "C'est un peu un casse-tête", a déclaré Jeff Brosius, un scientifique de l'espace au Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland. «Les choses se refroidissent généralement plus loin d'une source chaude. Lorsque vous faites rôtir une guimauve, vous la rapprochez du feu pour la faire cuire, pas plus loin.

Mais des scientifiques ont récemment découvert de solides preuves selon lesquelles les nanoflars et les particules énergétiques qu'ils produisent sont au moins une partie de la source de chaleur supplémentaire. Bien que les nanoflars soient les cousins ​​minuscules des éruptions solaires (qui peuvent chauffer le plasma solaire à des dizaines de millions de degrés en quelques secondes seulement), ils produisent toujours de petites bouffées de chaleur et d’énergie presque constamment. Nous ne pouvons pas encore les voir directement, mais ce problème pourrait être résolu si le télescope spatial NuSTAR de la NASA prenait des portraits radiologiques à haute énergie. Mais les scientifiques ne pourront pas prendre ces photos tant que le soleil ne sera pas plus calme. sinon, toute l'activité énergétique peut masquer l'action des nanoflares.

Jusque-là, le spectrographe IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) nous offre la meilleure façon de détecter les nanoflars indirectement en examinant les points de bas de boucle. Une boucle coronale est une boucle de plasma chaud allant de la surface du Soleil à la couronne qui brille de mille feux en rayons ultraviolets et X. Un point de repère se produit lorsque les boucles magnétiques rencontrent la surface du soleil. IRIS ne peut pas voir les événements de chauffage coronaux, mais il voit les petits éclaircissements rapides et révélateurs aux points de repère de la boucle coronale.

Alors que d'autres théories ont été réfutées, de plus en plus de preuves suggèrent que nanoflares est la solution au mystère du réchauffement coronal. Si c'est correct, NuSTAR devrait voir au moins un nanoflare toutes les quelques minutes. Si ce n'est pas le cas, il est temps de retourner à la planche à dessin.

9L'origine du matériau sombre sur le protoplanète Vesta

Les roches peuvent nous en apprendre beaucoup sur l'évolution d'une protoplanète car elles ne peuvent être formées que dans des conditions spécifiques. Le vaisseau spatial Dawn de la NASA nous a récemment donné des informations sur la matière sombre et mystérieuse disséminée sur toute la surface de Vesta. Il absorbe la lumière comme de la suie. Mais nos scientifiques étaient curieux de savoir de quoi il était fait et d’où il venait. Cela pourrait leur donner une idée de la raison pour laquelle Vesta a commencé à devenir une planète il y a plus de quatre milliards d'années mais n'a jamais fait le saut de l'évolution au-delà de la protoplanète.

Les scientifiques savent depuis plus d'un an que le matériau sombre était riche en carbone. Mais récemment, ils ont découvert que la serpentine, un minéral silicaté formant des roches, était un élément de la matière noire. Serpentine est nommé pour sa ressemblance avec la peau de serpent.

Ce minéral résout une partie du mystère de la formation de Vesta. La matière noire n'a pas pu entrer en contact avec des niveaux de chaleur élevés, car des températures supérieures à 400 degrés Celsius (700 ° F) détruiraient la serpentine. Nous savons déjà que Vesta était très chaud à un moment donné, de sorte que la matière noire ne pouvait pas provenir de Vesta elle-même.

Cela laisse un impact relativement lent d'un astéroïde riche en carbone comme seule explication logique. Si l'impact avait été à grande vitesse, le serpentin aurait été détruit par la température élevée qui en résultait. La dispersion de matériau sombre sur Vesta est également compatible avec un impact à basse vitesse d'un astéroïde.

8Le mystère de l'atmosphère de Vénus

"Tout ce travail a commencé avec un mystère à partir de 1978", a déclaré Glyn Collinson du Goddard Space Flight Center de la NASA au Maryland. «Lorsque Pioneer Venus Orbiter s'est mis en orbite autour de Vénus, il a remarqué quelque chose de très, très étrange - un trou dans l'ionosphère de la planète. C’est une région où la densité de population a tout juste diminué et personne n’en a vu une autre depuis 30 ans. »

L'ionosphère est une couche d'atmosphère chargée électriquement sur Vénus. Lorsque Venus Express de l'Agence spatiale européenne a commencé à orbiter autour de Vénus ces dernières années, son orbite était beaucoup plus haute que celle de son prédécesseur. Mais même à plus haute altitude, Venus Express a vu les mêmes trous. Cela signifiait que ces trous avaient pénétré plus profondément dans l'atmosphère qu'on ne le croyait. En outre, Pioneer Venus Orbiter a observé les trous au maximum solaire, lorsque l'activité solaire est à son maximum. Mais Venus Express a vu des trous pendant le minimum solaire, ce qui signifie que ces trous sont plus répandus que nous ne le pensions.

Pour interpréter ce qui arrive à Vénus, il est nécessaire de comprendre que le côté de son ionosphère faisant face au Soleil est constamment martelé par le vent solaire, un flux de particules chargées s'écoulant du Soleil. L’ionosphère agit comme une mince frontière qui s’étend de l’avant de Vénus autour de la planète jusqu’à se tasser à l’arrière comme une comète. Pensez à l'ionosphère comme à l'air circulant autour d'une balle de golf en vol.

Lorsque le vent solaire frappe l'ionosphère, le plasma s'accumule, ce qui crée une fine magnétosphère autour de la planète. Une magnétosphère est une zone autour d'une planète où son champ magnétique peut repousser le vent solaire.

Venus Express peut mesurer ce champ magnétique faible autour de Vénus. Mais cela suggérait qu'il n'y avait pas deux trous derrière Vénus.Les scientifiques croient maintenant qu'il existe deux grands cylindres longs qui s'étendent de la surface de Vénus à l'espace extra-atmosphérique. Il est possible que des particules chargées soient extraites de ces cylindres, comme du dentifrice dans un tube.

Mais cela soulève un autre mystère convaincant. Qu'est-ce qui permet à ces champs magnétiques de traverser l'ionosphère, de descendre à la surface de la planète et même d'entrer dans la planète? Nous avons peut-être éclairci un mystère de Vénus, mais nous en avons fini avec un autre.

7L'Aurore Thêta

Les aurores sont des lumières dans le ciel, plus communément appelées lumières septentrionales ou australes, qui se forment généralement lorsque le vent solaire entre en collision avec le champ magnétique de la Terre, également appelé magnétosphère. En d'autres termes, c'est une façon visible de voir l'effet du Soleil sur la Terre.

Des aurores thêta peuvent se former à des latitudes plus élevées, plus proches des pôles, que des aurores typiques. Le theta aurora ne peut être vu d'en haut, où il ressemble à la lettre grecque theta (θ).

La formation d’une aurore dépend de l’alignement du champ magnétique interplanétaire qui s’écoule avec le vent solaire et du champ magnétique de la Terre. Lorsque les deux champs se croisent, le champ magnétique de la Terre pointe vers le nord. Mais si le champ interplanétaire est dirigé vers le sud, les lignes du champ magnétique vont dans des directions opposées. Cela provoque un processus appelé reconnexion magnétique (qui n'est pas encore bien compris), qui réaligne les lignes de champ magnétique d'une nouvelle manière.

Le nouvel alignement permet aux particules du vent solaire d'entrer dans la magnétosphère de la Terre, une énorme bulle magnétique autour de notre planète. Lorsque les particules solaires circulent le long des lignes du champ magnétique de la planète et entrent en collision avec des atomes situés dans la haute atmosphère de la Terre, l'aurore est née. Dans ce cas, la formation aura probablement lieu entre 65 et 70 degrés au nord ou au sud de l'équateur terrestre.

Mais les thêta aurores peuvent se produire à des latitudes plus élevées si le champ magnétique interplanétaire est dirigé vers le nord plutôt que vers le sud. Les scientifiques ont récemment découvert que, lorsque cela se produisait, la reconnexion magnétique pouvait piéger le plasma (un gaz ionisé) à l'intérieur de la magnétosphère. Le plasma piégé devient chaud et, cette fois, une aurore thêta peut naître.

6Le puzzle Titan Sand Dune

Titan, qui tourne autour de Saturne, est la seule lune à avoir une atmosphère dense. Ses lacs et ses mers sont constitués de méthane et d'éthane. Cette lune inhabituelle a également de grandes dunes balayées par le vent qui font des centaines de kilomètres de long, plus d'un kilomètre de large et des centaines de mètres de haut.

Au début, l’existence de dunes n’avait aucun sens car nous pensions que Titan n’avait que des brises légères à sa surface. Mais des recherches ultérieures ont suggéré que les vents devaient être plus forts qu'on ne le pensait auparavant. La sonde Cassini de la NASA a également envoyé des images des particules qui ont créé ces dunes.

"Il était surprenant que Titan ait des particules de la taille d'un grain de sable - nous ne comprenons toujours pas leur source - et que le vent soufflait suffisamment fort pour les déplacer", a déclaré Devon Burr de l'Université du Tennessee. "Avant de voir les images, nous pensions que les vents étaient probablement trop légers pour accomplir ce mouvement."

Mais les scientifiques étaient très intrigués par la forme des dunes. Selon les données fournies par Cassini, les vents soufflaient généralement d'est en ouest. Mais les dunes entourant les cratères et les montagnes semblaient avoir été créées par les vents soufflant dans la direction opposée.

Dans une soufflerie à haute pression de la NASA, Burr et son équipe ont passé six ans à recréer les conditions de vent et de sable sur Titan. Enfin, ils ont constaté que le vent devait souffler au moins 50% plus rapidement que prévu pour créer les dunes. L'atmosphère dense de Titan rendait les vitesses plus rapides nécessaires.

Leur découverte a également expliqué la forme des dunes. Selon leur modèle, les vents sur Titan sont généralement légers, soufflant d'est en ouest, et sont donc incapables de créer des dunes. Mais deux fois par année de Saturne, ce qui équivaut à 30 années terrestres, le vent souffle plus vite dans l’autre direction lorsque le Soleil traverse l’équateur de Titan. Burr pense que ces changements rapides dans le vent interviennent lors de la création des dunes, ce qui explique leur forme. Cassini a peut-être manqué ces vents violents car ils ne se produisent pas souvent.

5 volcans inattendus de Mercury

Un autre engin spatial de la NASA, MESSENGER, a fourni de nouvelles informations sur les débuts de l’histoire planétaire de Mercure. À l’origine, les scientifiques pensaient que Mercury n’avait jamais eu de volcans actifs en raison du manque de composés volatils à l’intérieur de son intérieur qui provoquaient les explosions. Mais les images de MESSENGER ont incité les chercheurs à remodeler leurs théories.

Les photos de MESSENGER montrent la présence de dépôts de cendres pyroclastiques, constitués de fragments de roches sablées par les évents des volcans. Donc, Mercure avait évidemment des composés volatils. Mais les données ont également montré que les volcans ont explosé pendant une grande partie de l'histoire de Mercure.

Cela a conduit à une autre question. Les composés volatils à l'intérieur de la planète ont-ils tous explosé au début de l'histoire de Mercure ou les explosions ont-elles duré beaucoup plus longtemps?

Une équipe de recherche de la Brown University pense que les éruptions se sont produites sur une longue période. Ils sont arrivés à cette conclusion en regardant les évents des volcans. Si les volcans avaient tous explosé à peu près au même moment, tous les orifices de ventilation seraient dégradés à peu près au même niveau. Mais les scientifiques ont observé différentes dégradations, ce qui est compatible avec les éruptions volcaniques sur une période beaucoup plus longue.

En utilisant la quantité de dégradation pour déterminer l'âge des cratères de Mercure, les chercheurs pensent que l'activité volcanique s'est probablement produite il y a 1 à 3,5 milliards d'années. Cela peut sembler vieux, mais c'est en fait géologiquement jeune.Si les volcans avaient tous explosé au moment de la formation de Mercure, les cratères auraient environ 4,5 milliards d'années.

Cette information nous aide également à comprendre comment Mercure a été formé. Selon deux théories populaires, Mercure était autrefois plus gros mais perdait ses couches externes quand elles étaient frites par le soleil ou quand elles étaient déchirées par un impact important peu après la formation de la planète. Compte tenu des nouvelles informations sur les composés volatils, aucune de ces théories ne semble probable à présent.

Histoire du climat de 4Mars

Black Beauty, une météorite ancienne de la planète Mars trouvée en 2011 dans le désert du Sahara, pourrait raconter une histoire fascinante sur l'histoire du climat de Mars. La météorite noire et brillante a incorporé des zircons, des minéraux durables qui sont créés lorsque la lave refroidit et peuvent survivre à presque toutes les attaques chimiques. Cela signifie qu'ils peuvent nous aider à déterminer l'âge des roches et à donner des indices sur le climat d'une planète. «Quand vous trouvez un zircon, c'est comme si vous trouviez une montre», a déclaré le professeur d'État de Floride, Munir Humayun. "Un zircon commence à garder une trace du temps à partir du moment où il est né."

Humayun et son équipe ont été surpris de constater que certains zircons de Black Beauty avaient été créés il y a 4,4 milliards d'années, alors que Mars était une nouvelle planète dotée d'un environnement propice à la vie.

En étudiant les variations d'atomes d'oxygène dans ces zircons, Humayun a pu extraire une partie de l'histoire du climat de Mars, comme un archéologue extraire des fragments de l'histoire humaine à partir d'artéfacts et de squelettes humains. C'est parce que les zircons agissent comme une archive du changement climatique de Mars en enregistrant ce qui est arrivé à la vapeur d'eau au cours de l'histoire de la planète.

Humayun a découvert que l'eau était beaucoup plus abondante sur Mars il y a environ 4,5 milliards d'années, mais un changement radical a ensuite eu lieu. Le désert aride qui caractérise aujourd'hui Mars existe depuis au moins 1,7 milliard d'années. Mais si Mars était autrefois une planète chaude avec une eau abondante, cela soulève à nouveau la question: est-il possible que Mars ait maintenu la vie en même temps?

Pour les études climatiques actuelles, d'autres scientifiques analysent des diables de poussière sur Mars. Comme nous en avons parlé, les diables de poussière sont comme des tornades poussiéreuses. Mais c’est là que se termine la comparaison avec le temps sur la Terre. "L'air martien est si mince que la poussière a un effet plus important sur les transferts d'énergie dans l'atmosphère [Mars] et à la surface que dans l'atmosphère épaisse de la Terre", a déclaré Udaysankar Nair de l'Université de l'Alabama.

Pendant la journée, la poussière dans l'air peut empêcher les rayons du soleil de chauffer la surface de Mars. La nuit, ce même type de poussière émet un rayonnement à ondes longues qui réchauffe la surface. Par conséquent, une meilleure connaissance de la poussière atmosphérique et de la poussière de diables devrait nous aider à mieux comprendre le climat actuel de Mars.

3Zebra Stripes Dans La Ceinture De Radiation De Van Allen

Crédit photo: Kristian Birkeland

La Terre est entourée de deux ceintures de rayonnement de Van Allen, une intérieure et une extérieure, chacune en forme de beignet et contenant des électrons et des protons de haute énergie. Mais au début de 2014, des scientifiques ont annoncé que le jumeau Van Allen Probes de la NASA avait découvert un motif de zébrures étrange mais persistant dans les électrons de haute énergie de la ceinture de radiation intérieure.

Le champ magnétique terrestre maintient ces ceintures de radiation en place. Mais la Terre semblait être un coupable peu probable dans le mystère des zébrures. La plupart des scientifiques ont supposé que l'augmentation du vent solaire causerait ce type de structure. Mais cette théorie a été écartée lorsque les rayures ont continué à être visibles même si l'activité du vent solaire était faible.

Les scientifiques ont finalement trouvé la réponse qu'ils considéraient auparavant si improbable. Il se trouve que la rotation de la Terre provoque les rayures zébrées. En raison de l'inclinaison de l'axe du champ magnétique de notre planète, la rotation de la Terre produit un champ électrique oscillant faible qui affecte toute la ceinture de radiation interne. Si vous pensez que des groupes d'électrons dans la ceinture de radiation sont de la tire, les oscillations fonctionnent alors comme une machine à confiserie pour étirer et plier la tire, ce qui produit le motif à rayures dans la ceinture de radiation intérieure.

2Plasma Pluie Sur Le Soleil

Le soleil a des tempêtes de pluie avec des vents violents qui sont étonnamment similaires aux tempêtes que nous rencontrons ici sur Terre. Mais sur le Soleil, la pluie est composée de plasma, gaz ionisé qui tombe de la couronne à la surface à 200 000 kilomètres à l’heure. La couronne entoure le soleil comme une atmosphère extérieure. Mais quand il pleut de la couronne, il déverse vraiment. Chaque gouttelette est aussi grosse que l'Irlande et il y a des milliers de gouttelettes dans une averse de pluie coronale.

Les scientifiques sont au courant de cette pluie de plasma depuis environ 40 ans. Mais jusqu'à ce qu'ils aient reçu des données détaillées des satellites et des observatoires modernes, ils ne pouvaient pas expliquer pourquoi cela s'était passé.

C’est là que les parallèles avec les conditions météorologiques terrestres deviennent frappants. Dans les bonnes conditions, les nuages ​​de plasma chaud et dense du Soleil vont se refroidir, se condensant jusqu'à tomber à la surface sous forme de gouttes de pluie coronales.

Il existe également un processus d'évaporation rapide qui forme des nuages. Mais sur le Soleil, les explosions puissantes des éruptions solaires provoquent l’évaporation. Des images télescopiques montrent que les éruptions solaires, les radiations éclatantes à la surface du Soleil, précèdent les tempêtes de pluie. Les scientifiques pensent qu'une chute de température inhabituellement rapide provoque la transformation du gaz coronal en gouttes de pluie solaires.

1Organics Sur Mars

En plus de mesurer les pointes de méthane, le robot Curiosity de la NASA a découvert des molécules organiques dans des échantillons prélevés à l'intérieur des roches. La poudre d'un rocher appelé Cumberland est la première découverte définitive de matières organiques à la surface de Mars. Les scientifiques ne savent pas si ces matières organiques se sont développées sur Mars ou y ont été transportées par des météorites riches en carbone.

Les scientifiques de la NASA n'ont pas trouvé de matières organiques dans des matériaux exposés à la surface de la planète.Mais cela est compréhensible, car le rayonnement cosmique et les perchlorates toujours présents, qui produisent du chlore qui change les molécules, ont tendance à détruire les substances organiques de surface au fil du temps.

Les molécules organiques sont constituées de carbone lié à d'autres éléments tels que l'hydrogène. Ils sont essentiels à la vie telle que nous la connaissons, mais ils ne contiennent pas nécessairement la vie. Nous ne savons pas si Mars a déjà hébergé des microbes vivants, mais cela nous dit que l'ancienne Mars avait des conditions favorables à certaines formes de vie.

Les scientifiques devaient trouver trois composantes pour la vie sur Mars: l’eau, une source d’énergie et les matières organiques. En trouvant des produits biologiques, ils disposent désormais d’une liste complète d’ingrédients pour la vie sur Mars, qu’elle soit passée ou présente.

Les échantillons de roche de Cumberland leur ont également fourni des informations importantes sur la perte d'eau sur la planète. En examinant le rapport deutérium à l'hydrogène dans la roche et en le comparant à la vapeur d'eau dans l'air, les scientifiques pensent qu'une grande partie de la perte en eau de la planète s'est produite après la formation de la roche. Mais leur analyse a également suggéré que Mars avait perdu une bonne partie de son eau d'origine avant la formation de Cumberland.