Секреты планет: 11 секретов нашей планеты, о которых мы не догадывались / AdMe

Первые звезды прожили свою жизнь и в конце концов взорвались, отправив «звездное вещество» в космос. Этот первоначальный звездный материал был переработан в новое поколение звезд, и многие из них тоже взорвались в конце своей жизни. Наше Солнце считается звездой третьего поколения, а вся наша солнечная система состоит из переработанного звездного материала предыдущих поколений звезд.Наше Солнце — внучка самых первых звезд!

Наша Солнечная система начала формироваться в концентрации межзвездной пыли и газообразного водорода, которые сжались в солнечную туманность, сформировав прото-Солнце и планетезимали, которые в конечном итоге объединились в планеты. Посмотрите, как образовались и изменились планеты, с помощью серии изображений на временной шкале «Эволюция нашей Солнечной системы».

Температура внутри солнечной системы была слишком высокой для конденсации легких материалов или «летучих веществ», таких как вода и аммиак.Во внешних регионах Солнечной системы — за «линией промерзания» — было достаточно холодно, чтобы эти газы конденсировались на растущих планетах-гигантах. Внешние планеты собирали летучие вещества, а также каменистые материалы, становясь газовыми гигантами, в то время как внутренние планеты формировались в основном из камней и металлов. Предоставлено: Институт Луны и Планет.

У ученых все еще есть много вопросов об истории нашей Солнечной системы, и Юнона поможет ученым собрать воедино недостающие подсказки: как планеты сформировались так быстро (по крайней мере, в космических масштабах)? Сформировались ли планеты на своих нынешних местах, или планеты-гиганты образовались ближе к Солнцу и в результате сложных гравитационных взаимодействий мигрировали на свои сегодняшние орбиты?

Миссия Юнона раскроет семейные секреты Юпитера

Масса Юпитера более чем в два раза превышает массу всех остальных планет вместе взятых, поэтому он является патриархом нашей семьи планет.Он стал достаточно большим, чтобы захватить и удержать материалы солнечной туманности, поэтому его смесь из примерно 90% водорода и 10% гелия по объему (с небольшим количеством метана, воды и аммиака) отражает состав первичной смеси. что произвело все планеты. Тем не менее, его состав не совсем похож на первичную смесь, что оставляет ученых неуверенными в том, как именно сформировались Юпитер и, соответственно, Солнечная система. Лучшее понимание следов метана, воды и аммиака на Юпитере поможет ученым понять, как именно скопление газа и пыли сформировало планеты, которые мы видим сегодня.

«Юнона» будет использовать сложные инструменты для глубокого изучения атмосферы Юпитера в длинах волн света, невидимых человеческому глазу, и будет собирать информацию о следовых компонентах воды и аммиаке. Измеряя, как его орбита очень незначительно изменяется под действием гравитации планеты, Юнона сделает вывод о том, насколько массивным является ядро ​​Юпитера, что даст дополнительные подсказки о том, как Юпитер захватил достаточно тяжелые материалы в своем младенчестве, чтобы стать таким большим. Само вещество Юпитера содержит ключи к пониманию истории рождения нашей Солнечной системы!

Атмосфера Юпитера – Облака Юпитера окутывают очень неспокойное место.Огромное давление массы планеты раздавило ее внутреннюю часть в процессе ее формирования (и, возможно, все еще сдавливает, поскольку Юпитер продолжает сжиматься), и образовавшееся в результате тепло продолжает просачиваться от планеты. Юпитер находится далеко от Солнца, но это внутреннее тепло согревает планету и играет большую роль в ее погоде. Юпитер излучает в два раза больше инфракрасной энергии, чем получает от Солнца! Температура его ядра может составлять около 43 000ºF (24 000°C) — горячее, чем на поверхности Солнца. Это тепло просачивается вверх через слои жидкого металлического водорода и жидкого водорода для подачи энергии в атмосферу.Подобно кастрюле с супом на горячей плите, атмосферные газы вскипают из теплых нижних слоев в более холодные верхние слои; температуры составляют –261°F (–163°C) в верхней части атмосферы. Juno будет отображать температуру атмосферы на разных глубинах.

Конвекция вызывает бурную погоду на Юпитере. Тепло уходит наружу из недр планеты, вызывая вскипание атмосферных газов из теплых нижних слоев в более холодные верхние слои. Кредит: НАСА.

В то время как Юпитер обращается вокруг Солнца только раз в 12 лет, Юпитер делает один оборот вокруг своей оси каждые 10 часов. Быстро вращающаяся планета создает пять струйных потоков в каждом полушарии, которые создают уникальный полосчатый вид Юпитера. На Земле всего около четырех динамических струйных течений, по два, а иногда и по три в каждом полушарии, и все они движутся с запада на восток. Скорость ветра высока, до 330 миль (530 километров) в час, и меняет направление с востока на запад в зависимости от широты.Молнии, образующиеся при трении ледяных частиц во время шторма друг о друга, случаются часто. Большое Красное Пятно — это массивная штормовая система, превышающая диаметр Земли, которая бушует уже как минимум несколько сотен лет.

Юпитер имеет пять струйных течений в каждом полушарии, которые текут в чередующихся направлениях со скоростью до 330 миль (530 километров) в час. Как и на Юпитере, вращение Земли порождает струйные течения, влияющие на погодные условия. Однако на Земле всего четыре динамических струйных потока, по два, а иногда и по три в каждом полушарии, и все они движутся с запада на восток.Изображения планет не в масштабе. Предоставлено: Институт Луны и Планет.

Этот фильм, составленный из снимков космического аппарата «Кассини», показывает полосы восточных и западных ветров на Юпитере с точки зрения северного полюса Юпитера. Видно, что продолжительные штормы дрейфуют в противоположных направлениях внутри чередующихся полос.
Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Юго-западный исследовательский институт.

Штормы, такие как постоянное Большое Красное Пятно, бушуют в атмосфере.Большое Красное Пятно — это массивная штормовая система, превышающая диаметр Земли, которая бушует уже как минимум несколько сотен лет. Кредит: НАСА.

Магнитосфера Юпитера и внутренние органы – Другая пелена окутывает Юпитер, но невидима для наших глаз. Как и у Земли, у Юпитера есть магнитное поле. Магнитное поле Земли знакомо нам по своим эффектам: наши компасы указывают на магнитные полюса; он защищает нашу атмосферу от порывов солнечного ветра; и частицы взаимодействуют с ним, создавая полярные сияния, или северное и южное сияние.Точно так же магнитное поле Юпитера можно обнаружить с помощью компаса. Он также производит красивые полярные сияния!

Большое магнитное поле Юпитера взаимодействует с солнечным ветром, образуя невидимую магнитосферу. Если бы мы могли видеть магнитосферу Юпитера, она казалась бы с Земли, как на изображении этого художника, больше, чем Луна в небе. Кредит: НАСА.

Оба магнитных поля возникают в результате процессов, происходящих глубоко внутри каждой планеты.Земля генерируется электрическим током, вызванным потоком расплавленного металлического материала внутри ее внешнего ядра. Газы Юпитера раздавлены до таких невероятных давлений, что они выходят за пределы обычных состояний жидкости, твердого тела или газа, которые мы находим на Земле. Один из таких слоев внутри Юпитера представляет собой металлический водород, и электрический ток, вызванный вихревыми движениями в этом веществе, создает настолько сильное магнитное поле, что его хвостовая часть («хвост магнитосферы») выходит за пределы орбиты Сатурна.

Жидкий металлический водород, вероятно, составляет большую часть Юпитера, как видно на этом разрезе внутренней части самолета. В центре планеты может быть плотное ядро, и оно может быть немного больше, чем вся Земля. Плотная атмосфера плавно сливается со слоем жидкого водорода; на Юпитере нет твердой поверхности.

Аналогичный вид внутренней части Земли в разрезе показывает ее относительно разреженную атмосферу и плотную внутреннюю часть.У обеих планет есть слои и ядро, но состав этих слоев заметно отличается. Предоставлено: Институт Луны и Планет.

Юнона составит карту магнитного поля Юпитера. Его уникальная полярная орбита пронесет его над полюсами для изучения полярных сияний Юпитера и того, как магнитное поле выбрасывает невидимые заряженные частицы в атмосферу, создавая красивые огни. Юнона будет измерять заряженные частицы и электрические токи, которые они создают вдоль силовых линий магнитного поля.Юнона также будет «слушать» радиосигналы, испускаемые этими частицами, когда они движутся через магнитное поле. Его специальные «глаза» — ультрафиолетовый спектрометр — «увидят» полярное сияние в невидимой для нашего глаза длине волны света. JunoCam сделает снимки планеты, которые ученые и студенты будут использовать для изучения полюсов.

Юпитер (слева) и Земля (справа) имеют полярные сияния, или северное и южное сияние.Частицы, ускоренные вдоль силовых линий магнитного поля планет, врезаются в верхние слои атмосферы, создавая завесы светящегося света. Изображения планет не в масштабе.
Авторы и права: НАСА

Спутники Юпитера – У Юпитера есть собственное семейство, состоящее как минимум из 63 спутников. Ганимед, самый большой из спутников Юпитера, больше планеты Меркурий. Ученые подозревают, что крошечные спутники Адрастея, Метида, Амальтея и Фива медленно испускают частицы, образуя тонкие темные кольца Юпитера.

Собственная история кузины Земли продолжает разворачиваться

Во внутренней части Солнечной системы из первичной туманности образовался отдельный набор планет-братьев: внутренние планеты земной группы Меркурий, Венера, Земля и Марс. У этих относительно небольших, каменистых, плотных планет отсутствует толстая газовая пелена, окружающая каждую из планет-гигантов, потому что они нагреваются из-за близости к Солнцу, а порывы солнечного ветра раннего Солнца лишили их льда и газа.

Процесс аккреции, сформировавший скалистые планеты — кусочки и куски, постепенно слипающиеся во все более и более крупные тела, — также оставил свой след на планетах и ​​их спутниках. Мы можем видеть кратеры на их поверхности.

Внутренняя часть Земли и магнитное поле — В начале своей истории накопленное тепло от аккреции, продолжающийся распад их радиоактивных изотопов и энергия бесчисленных ударов сделали планеты земной группы достаточно горячими, чтобы они разделились на отдельные слои (дифференцируются): Плотные такие материалы, как железо и никель, опустились, образовав ядра; скалистые силикатные материалы средней плотности образовали мантии; а более легкие породы поднимались на поверхность и охлаждались, образуя корки.Внешнее ядро ​​Земли расплавлено. Поток этого горячего металлического материала производит электрический ток, который создает наше магнитное поле.

По мере формирования внутренних планет они нагревались. Их внутренности расплавились и реорганизовались в слои разной плотности. Плавление было вызвано теплом от ударов и срастания ударников, погружением тяжелых материалов в центр и распадом радиоактивных элементов. Этот процесс привел к тому, что твердые планеты имели плотные, богатые металлами внутренние ядра, менее плотные мантии и внешние коры, образованные из самых легких материалов.
Авторы и права: Институт Луны и планет.

Земля из космоса.
Авторы и права: НАСА

Атмосфера Земли – Со временем эти планеты восстановили свои утраченные атмосферы за счет вулканического выделения газов, а более крупные планеты, Венера и Земля, удерживали более плотную атмосферу. Марс также регенерировал атмосферу, но внутренняя часть меньшей планеты охлаждалась быстрее.Он больше не выделяет газ с достаточной скоростью; кроме того, у него больше нет магнитного поля, которое не позволяло бы солнечному ветру уносить его газы. Под защитой магнитного поля своей планеты Венера и Земля накопили сравнительно толстые атмосферы. Земля была дополнительно изменена фотосинтезом. Однако, в отличие от своих гигантских газообразных собратьев, внутренние планеты в основном состоят из камня.

Мы все еще раскрываем секреты нашей собственной каменистой внутренней планеты, но мы используем ее в качестве эталона для нашего исследования всех других планет.Земля совершает оборот вокруг своей оси один раз в сутки и один раз в год обращается вокруг Солнца. Все другие планеты горячие или холодные по сравнению с умеренной температурой поверхности Земли, которая колеблется от -125° до 130°F (от -87° до 54°C). Наша атмосфера улавливает энергию солнечного света, создавая парниковый эффект, который нагревает поверхность. Он также смягчает климат и защищает поверхность от некоторых вредных компонентов солнечной радиации. Ось вращения наклонена, что дает Земле свои времена года. На Земле есть водные, горные и тектонические циклы, которые важны для обновления питательных веществ.Земля — единственная известная планета, на которой есть жизнь, но мы продолжаем искать другие области в нашей Солнечной системе, в которых могли бы скрываться примитивные формы жизни. Уникальный среди всех своих братьев и сестер, он имеет единственный, сравнительно большой естественный спутник — Луну.

У других членов нашей семьи Солнечной системы есть свои секреты и восхитительно разные личности. В следующих разделах представлен краткий обзор других планет-гигантов, внутренних планет, а также меньших астероидов, карликовых планет и комет, вращающихся вокруг нашего Солнца.Кроме того, таблицу, обобщающую важную статистику, можно найти в Семейный портрет… в Числах .

Дополнительная информация:

Эти презентации подготовлены учеными и инженерами НАСА для предоставления справочной информации поставщикам программ и не предназначены для непосредственного использования в молодежных программах. Эти внешние ресурсы не обязательно соответствуют стандарту 508.

• Миссия Юнона к Юпитеру: раскрытие истории гигантской планеты (7 МБ PowerPoint)
  Миссия НАСА Юнона
• Юпитер: король планет (6 МБ PowerPoint)
• Раскрытие истории гигантской планеты с помощью миссии НАСА «Юнона»
  Миссия НАСА «Юнона»
• Магнетизм Юпитера: извергающиеся вулканы и ослепительные полярные сияния (13MB)
  Dr.Фрэн Баженал, Колорадский университет в Боулдере
• Юпитер против Земли: состав и структура (1 МБ PowerPoint) 
  Д-р Рэнди Гладстон, Юго-Западный научно-исследовательский институт
• Юнона: изменение взглядов на формирование Солнечной системы (10 МБ PowerPoint) 
  Д-р Пол Г. Стеффес, Технологический институт Джорджии
• Исследование Юпитера с помощью радиоволн
  Доктор В. С. Курт, Университет Айовы
• Миссия НАСА «Новые горизонты» (10 МБ PowerPoint)
  Стив Вернон, Университет Джона Хопкинса, Лаборатория прикладной физики
• Исследователи «Путеводитель по Солнечной системе»
  Эту презентацию НАСА можно скачать в формате PowerPoint и использовать в программах.Сайт также предлагает рекомендуемый сценарий, а также вспомогательные мероприятия.
• Изучение гигантской магнитосферы Юпитера (фильм QuickTime, 387 МБ)
  Д-р Фрэн Бадженал, Колорадский университет в Боулдере

Могут ли кольца Урана раскрыть самые сокровенные тайны планеты?

Ледяные планеты-гиганты нашей Солнечной системы, Уран и Нептун, гораздо более загадочны, чем Юпитер или Сатурн, и обладают большим потенциалом для новой науки.То немногое, что известно о них, связано с пролетами «Вояджера-2» в 1980-х годах и ограниченными наблюдениями, которые можно было провести с помощью наземных телескопов. Почти ничего не известно о том, что происходит под облаками планет: химия, которая скрывается глубоко внутри, размер ядра, разделение атмосферных слоев или насколько глубоко распространяется конвекция. Кольцевая сейсмология, метод, который успешно проник в глубины Сатурна, также может помочь в понимании его меньших братьев и сестер.

«Мы изучаем эквивалент землетрясений на планетах-гигантах.

«Мы изучаем эквивалент землетрясений на планетах-гигантах, — сказал Джозеф А’Хирн, аспирант физического факультета Университета Айдахо в Москве. Попытка сейсмологии колец Урана и Нептуна является сложной задачей, потому что «мы знаем гораздо меньше о недрах ледяных гигантов, чем о недрах газовых гигантов. Это также работает как преимущество для нас, потому что даже если мы обнаружим в кольцах только несколько волновых особенностей, это уже расскажет нам о внутренней части больше, чем мы знали раньше.

Гравитация собирает осколки льда и камней в планетарные кольца и формирует их по своим прихотям. Следовательно, изменения в близлежащем гравитационном поле могут ощущаться кольцами и возмущать их достаточно, чтобы их можно было увидеть глазами или камерами. Различные типы гравитационных возмущений — прохождение большой планеты, луна на резонансной орбите или конвекция глубоко внутри самой планеты — могут вызывать растяжение, деформацию, скручивание или рябь колец.Кольцевая сейсмология — это наука об использовании этих кольцевых моделей для обратного инжиниринга причины гравитационного возмущения.

Понятно, что при мысли о планетарных кольцах мысли перескакивают на Сатурн, и сейсмология колец была использована там с большим успехом. Миссия «Кассини-Гюйгенс» на Сатурне зафиксировала множество случаев волн в кольцах планеты, один из которых вызван прохождением лун, а другой — перемещением материала внутри планеты. «Для Сатурна, — сказал А’Хирн, — кольцевая сейсмология смогла помочь нам найти стабильно стратифицированный слой внутри его; удалось обнаружить, что ядро ​​Сатурна диффузно; и он также смог ограничить скорость вращения Сатурна.Мы надеемся узнать нечто подобное об Уране и Нептуне».

Используя множество различных внутренних моделей Урана, А’Хирн и его команда рассчитали, где в пределах 13 известных колец Урана мы можем ожидать появления возмущений, вызванных внутренней динамикой. Их расчеты показали, что узкие внутренние кольца Урана имеют правильную ширину, правильную толщину и находятся на правильном расстоянии от планеты, чтобы поймать по крайней мере один или два резонанса, предсказанных наиболее правдоподобными внутренними структурами.A’Hearn представит эти результаты в пятницу, 17 декабря, на осеннем собрании AGU 2021.

«Очевидно, что у сейсмологии колец Урана и Нептуна есть большой потенциал», — сказал Равит Хеллед, планетарный астрофизик из Центра теоретической астрофизики и космологии Цюрихского университета, который не участвовал в этом исследовании. «Внутренности Урана и Нептуна плохо ограничены, и использование кольцевой сейсмологии может быть использовано для обнаружения внутренних колебаний и определения местоположения областей в глубине, которые являются конвективными, и тех, где конвекция запрещена.

Группа А’Хирна пока завершила расчеты только для Урана; результаты для Нептуна все еще в процессе. Перспектива использования кольцевой сейсмологии на меньшей ледяной планете-гиганте более неопределенна. «Нептун имеет более тонкие и немного более удаленные кольца [чем Уран], возможно, за областью резонансных положений волн, возникающих в стабильно стратифицированном Нептуне», — объяснила Надин Неттельманн, планетарный астрофизик из Института планетарных исследований Немецкого аэрокосмического центра в Берлине, который к этой работе не привлекался.Однако «Нептун имеет примерно в 10 раз больший тепловой поток, что может свидетельствовать о более сильных конвективных движениях. Его атмосфера также богаче облачными структурами, чем у Урана. Поскольку конвекция считается одной из основных движущих сил колебаний, они могут быть сильнее по амплитуде и, следовательно, их легче обнаружить на Нептуне, чем на более спокойном Уране».

«Убедительное обнаружение в кольцах Урана хотя бы одного внутреннего колебания планеты было бы значительным достижением и стоило бы согласованных поисков», — добавил Ричард Френч, астроном из колледжа Уэллсли в Уэлсли, штат Массачусетс., который не участвовал в этой работе. «Нептун еще более сложен, в значительной степени потому, что у нас очень мало наблюдений за его несколькими узкими кольцами».

«Скорее всего, нам понадобится орбитальный аппарат, чтобы найти эти волновые объекты».

В сочетании с тем, что мы знаем о структуре и динамике внутри Сатурна, сейсмология колец одной или обеих планет-ледяных гигантов может обеспечить лучшее понимание внутренней части газовых планет-гигантов, в том числе планет-гигантов за пределами Солнечной системы.«Внутренняя плотность, давление и температура являются ключевыми характеристиками недр планет, которые могут дать ценную информацию об условиях их формирования и внутренней структуре», — сказал Френч. «Размещение Урана и Нептуна в контексте с Юпитером и Сатурном не только поможет нам понять возможную историю формирования ледяных гигантов Солнечной системы, но также даст представление о многих экзопланетах сопоставимого размера и массы».

Можно ли провести кольцевую сейсмологию на Уране или Нептуне без расширенной миссии к планетам? Возможно, но маловероятно, сказал А’Хирн.«Люди искали эти сигналы в данных «Вояджера», но, поскольку «Вояджер» был всего лишь пролетом, он, вероятно, не собрал достаточно… чтобы мы могли определить эти структуры. Люди также искали данные с наземных телескопов. И поэтому вполне возможно, что мы сможем найти сигнал с ними, но более вероятно, что нам понадобится орбитальный аппарат, чтобы найти эти волновые особенности».

— Кимберли М. С. Картье (@AstroKimCartier), штатный писатель

Книги и фильмы — Тайны Солнечной системы

Тайны Солнечной системы

Секреты Солнечной системы — это документальный сериал, рассказанный Джимом Аль-Халили, который представляет собой полное руководство по исследованию человечеством нашей Солнечной системы, рассказанное страстными исследователями, отправлявшими космические корабли к каждому крупному небесному телу, которое когда-либо посещалось.От бушующего ада Солнца до ледяной красоты Плутона — откройте для себя секреты, которые планеты хранили миллиарды лет, проиллюстрированные потрясающими снимками из космоса. Но настоящая красота сериала заключается в личных историях людей, которые разрабатывали и выполняли миссии. Это Солнечная система, какой вы никогда раньше не видели.

Эпизод 1 Эпизод 2 Эпизод 3 Эпизод 4 Эпизод 5

Эпизод 6 Эпизод 7 Эпизод 8

Эпизод 1 — Большой тур
Новый эпический сериал открывается грандиозным путешествием по Солнечной системе, рассказанным ведущими учеными-космонавтами мира.От бушующего ада Солнца до ледяной красоты Плутона — откройте для себя секреты, которые планеты хранили миллиарды лет, проиллюстрированные потрясающими снимками из космоса.

Эпизод 2 — Солнце и Меркурий
Присоединяйтесь к команде ученых, которые запускают зонд, чтобы прикоснуться к Солнцу. Затем они делают удивительное открытие на крошечной планете Меркурий. Захватывающее космическое приключение в реальной жизни, раскрывающее, что наша ближайшая звезда может представлять серьезную угрозу для нашего современного образа жизни.

Эпизод 3 — Венера
Мы были загипнотизированы Венерой с древних времен. Был ли это райский мир, полный жизни? Этот фильм рассказывает замечательную историю о том, как космический корабль раскрыл истинную природу загадочного близнеца Земли, что это безжизненный ад, и что Земля может последовать его примеру.

Эпизод 4 — Марс
Драматическая, трогательная и мощная история о завоевании человечеством Марса, рассказанная людьми, которые рисковали своей карьерой, чтобы исследовать красную планету.Нашли ли мы доказательства существования жизни еще в 70-х годах? Некоторые считают, что мы это сделали.

Эпизод 5 — Юпитер
Юпитер — массивная и опасная планета, окруженная венком смертельной радиации. Это история о том, как люди построили машины, которые не только пережили опасности огромного газового гиганта, но и раскрыли его самые сокровенные секреты.

Эпизод 6 — Сатурн
Сатурн с его величественными кольцами — жемчужина в короне Солнечной системы.Этот фильм представляет собой эмоциональное исследовательское путешествие, рассказанное лучшими мировыми экспертами. Волшебный космический загадочный тур.

Эпизод 7 — Астероиды и кометы
Наша Солнечная система является домом для многих странников, астероидов и комет. Это путешествие в глубокий космос, чтобы посетить объекты, которые пережили невообразимые периоды времени, ожидая, чтобы раскрыть происхождение Солнечной системы и, следовательно, нас.

Эпизод 8 — Плутон
История о том, как подпольная группа ученых взялась за организацию, чтобы отправить космический корабль в самый далекий мир, который когда-либо видели с близкого расстояния.Это будет поразительное, но жизнеутверждающее путешествие для всех.

Планета 9: Секретный темный мир, который, возможно, скрывается в нашей Солнечной системе | The Independent

Огромная планета может находиться на краю нашей Солнечной системы, и ее никогда не увидят.

Мир, который может быть примерно в десять раз массивнее Земли, будет достаточно большим, чтобы стать девятой планетой нашей Солнечной системы.

Планета еще не была замечена учеными. Вместо этого они обнаружили его, наблюдая за тем, как движутся карликовые планеты и другие объекты во внешней Солнечной системе — их орбиты, кажется, нарушены чем-то огромным, но скрытым, сидящим там.

«Если в Солнечной системе и будет другая планета, то я думаю, что это она», — сказал Грег Лафлин из Калифорнийского университета в Санта-Круз в интервью National Geographic. «Было бы совершенно необычно, если бы он у нас был. Скрещенные пальцы. Это было бы потрясающе.»

Если планета существует, считается, что она примерно в десять раз массивнее или в три раза больше Земли. Планеты такого размера встречаются по всей Вселенной, но это явное упущение для нашей собственной.

«Это будет настоящая девятая планета», — говорит Браун, профессор планетарной астрономии Ричарда и Барбары Розенберг.«С древних времен было обнаружено только две настоящих планеты, и это будет третья. Это довольно существенный кусок нашей Солнечной системы, который еще предстоит найти, что довольно захватывающе».

Он будет примерно в 200-300 раз дальше от Солнца, чем мы, когда он приблизится к звезде, говорят ученые. Он проведет часть своего времени в четыре раза дальше, чем это, и полный оборот вокруг Солнца, вероятно, занимает около 20 000 лет.

Самые потрясающие космические снимки НАСА

1/30Самые потрясающие космические снимки НАСА

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Солнечная вспышка

Изображение из Обсерватории солнечной динамики (SDO) НАСА показывает солнечную нить длиной 200 000 миль, прорывающуюся сквозь солнечную корону в сентябре 2013 года

НАСА

Самые потрясающие снимки НАСА

НАСА празднует 50-летие выхода в открытый космос

В течение 50 лет НАСА «приготовлялось» к выходу в открытый космос.На этой фотографии, сделанной в 1984 году во время первого самостоятельного выхода в открытый космос, астронавт НАСА Брюс МакКэндлесс находится в разгар первой «полевой» проверки ранцевого устройства, приводимого в движение азотом, под названием Manned Maneuvering Unit (MMU)

NASA

космос

Космическая пара Хаббла

Впечатляющая космическая пара звезды Хен 2-427, более известной как WR 124, и туманности M1-67, которая ее окружает

ЕКА/Хаббл и НАСА

Самые потрясающие снимки НАСА космоса

Туманность Вуаль Остаток сверхновой

Космический телескоп НАСА «Хаббл» показал в ошеломляющих деталях небольшой участок туманности Вуаль — расширяющиеся остатки массивной звезды, взорвавшейся около 8000 лет назад

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Старт ракеты «Союз ТМА-15М»

Старт ракеты «Союз ТМА-15М» с космодрома Байконур в Казахстане в понедельник, 11 ноября.24 декабря 2014 года с тремя новыми астронавтами на Международную космическую станцию. Также взял икру, готовую для жителей спутника, чтобы отметить праздники

НАСА

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Земля с МКС

С Международной космической станции бортинженер Экспедиции 42 Терри В. Виртс сделал эту фотографию Мексиканского залива и побережья Мексиканского залива США на закате

НАСА

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Черная дыра в пятницу

НАСА отпраздновало Черную пятницу, заглянув в космос — вместо этого поделившись фотографиями черных дыр

НАСА

НАСА самые потрясающие снимки космоса

NuSTAR

Рентгеновские лучи исходят от солнца на этом изображении, показывающем наблюдения с массива ядерных спектроскопических телескопов НАСА, или NuSTAR, наложенные на изображение, сделанное обсерваторией солнечной динамики НАСА (SDO)

НАСА

Самые потрясающие космические снимки НАСА

Cassiopeia A c

Изображение Ca в искусственных цветах ssiopeia A, состоящая из данных космических телескопов Spitzer и Hubble и рентгеновской обсерватории Chandra

NASA

Самые потрясающие снимки космоса NASA

Капсула Orion падает вниз

Капсула Orion взлетела в космос, прежде чем отправиться обратно несколько часов спустя, доказав, что однажды его можно будет использовать для доставки людей на Марс Банк был сделан во время миссии Gemini IV на орбите № 1.19 в 1965 году. Экипаж Джемини IV проводил научные эксперименты, включая фотографирование погоды и рельефа Земли, до конца своей четырехдневной миссии после исторического выхода Эда Уайта в открытый космос 3 июня

Самые потрясающие снимки космоса, сделанные НАСА Марс

На этом снимке участка поверхности Марса размером примерно 1,5 на 3 километра видны покрытые инеем овраги на южном склоне внутри кратера. Изображение было получено камерой HiRISE НАСА, которая установлена ​​на Марсианском разведывательном орбитальном аппарате

НАСА

Самые потрясающие космические снимки НАСА

Йеллоустоун из космоса

НАСА

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Сатурн

На этом цветном изображении в ближнем инфракрасном диапазоне видно зеркальное отражение или солнечный отблеск углеводородного озера Киву Лакус на спутнике Сатурна Титане

НАСА

Самые потрясающие снимки НАСА space

Worlds Apart

Хотя Мимас и Пандора, показанные здесь, оба вращаются вокруг Сатурна, это очень разные спутники.Пандора, «маленькая» по меркам Луны (50 миль или 81 километр в поперечнике), имеет вытянутую форму и неправильную форму. Мимас (246 миль или 396 километров в поперечнике), спутник «среднего размера», сформировавшийся в сферу из-за собственной гравитации, вызванной его более высокой массой Солнечная вспышка класса X1.6 вспыхивает в центре Солнца на этом снимке, сделанном 10 сентября и полученном Обсерваторией солнечной динамики НАСА

НАСА

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Большая галактика Магелланово Облако

Изображение Большого Галактика Магелланово Облако, видимая в инфракрасном свете космической обсерваторией Гершеля.В таких регионах космоса новые звезды рождаются из смеси элементов и космической пыли. со связью началось на неделю раньше. На изображении показана роботизированная рука, вытянутая к скале под названием Адирондак. Космическая станция

НАСА/Скотт Келли

Самые потрясающие снимки космоса, сделанные НАСА

Исторический запуск — запуск STS-41G в 1984 году

Космический шаттл «Челленджер» стартует из Флориды на рассвете.В этой миссии Кэтрин Салливан стала первой американкой, совершившей выход в открытый космос, а Марк Гарно стал первым канадцем в космосе. В то время экипаж из семи человек был самым большим на космическом корабле, а STS-41G стал первым полетом с двумя женщинами-астронавтами

Самые потрясающие космические снимки НАСА

Свежий взгляд на необычное скопление галактик

Скопления галактик часто описываются в превосходной степени. В конце концов, они представляют собой огромные конгломераты галактик, горячего газа и темной материи и представляют собой крупнейшие структуры во Вселенной, удерживаемые вместе гравитацией

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Хаббл видит галактический подсолнух

Расположение спирали рукава в галактике Мессье 63, видимые здесь на изображении, полученном космическим телескопом НАСА Хаббл, напоминают узор в центре подсолнуха

ESA/Hubble & НАСА

Самые потрясающие снимки космоса, сделанные НАСА

Изображение Плутона

Четыре изображения, полученные с помощью дальнего разведывательного сканера дальнего действия (LORRI) спутника New Horizons, были объединены с данными о цвете, полученными с помощью прибора Ральф, для создания этого расширенного цветного глобального изображения Плутона

потрясающие снимки космоса

Свежий кратер вблизи области Сиренум Фоссе на Марсе

Камера HiRISE на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата НАСА получила это крупное изображение «свежего» (в геологическом масштабе, хотя и довольно старого по человеческим меркам) ударного кратера в область Sirenum Fossae на Марсе.Этот ударный кратер выглядит относительно недавно, так как имеет острый край и хорошо сохранившийся выброс

Самые потрясающие космические снимки НАСА

Хаббл всматривается в самое густонаселенное место Млечного Пути

На этом снимке, полученном космическим телескопом Хаббла НАСА, показано скопление Арки , самое плотное известное звездное скопление в Млечном Пути

NASA & ESA

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Взгляд астронавта из космоса

Астронавт НАСА Рейд Уайзман написал в твиттере эту фотографию с Международной космической станции 2 сентября 2014 года

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Giant Landform на Марсе На Марсе мы можем наблюдать четыре класса песчаных форм рельефа, сформированных ветром, или эоловых гряд: рябь, поперечные эоловые хребты, дюны и так называемые «драа»

Самые потрясающие снимки космоса НАСА

Экспедиция 39 Посадка

Шлем скафандра «сокол» можно увидеть на фоне окна капсулы корабля «Союз ТМА-11М» вскоре после приземления космического корабля с командиром 39-й экспедиции Коити Ваката из Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), командиром корабля «Союз» Михаилом Тюриным из Роскосмоса и бортинженером Риком Мастраккио. НАСА возле города Жезказган, Казахстан

(NASA/Bill Ingalls)

Самые потрясающие снимки НАСА космоса

Большое красное пятно Юпитера. Вид с борта «Вояджера-1»

Юпитер — самая большая планета Солнечной системы и, возможно, самая величественная.Яркие полосы облаков, переносимые ветрами, скорость которых может превышать 400 миль в час, непрерывно кружат вокруг атмосферы планеты

Самые потрясающие космические снимки НАСА

Обсерватория Чандра видит сердце во тьме

Это изображение молодого звездного скопления NGC, полученное рентгеновской обсерваторией Чандра 346 показывает сердцевидное облако газа с температурой 8 миллионов градусов по Цельсию в центральной области

Планета могла пробиться к краю Солнечной системы, когда она была отброшена туда гравитацией Юпитера или Сатурна, предполагают ученые.

На таком расстоянии планету невозможно обнаружить — даже с помощью двух огромных телескопов, которые сейчас ее ищут. Издалека возвращается так мало света, что он может никогда не вернуться, чтобы мы его увидели.

Он окружен гораздо более яркими огнями — даже далекий Плутон может быть примерно в 10 000 раз ярче — и поэтому ученые должны быть уверены, что они направляют телескопы точно в нужную точку и выделяют и без того очень маловероятное пятнышко света.

Вот почему ученые обнаружили потенциальную планету, увидев возмущения, которые она вызывает в гравитационном поле далекой звездной системы.По-видимому, существует «большой возмущающий фактор», нарушающий движение других объектов в этом далеком регионе, и в новой статье, написанной Майклом Брауном и Константином Батыгиным и опубликованной в Astronomical Journal, утверждается, что это вызвано таинственным, неизвестным явлением. Мир.

Солнечная система не часто меняется. Единственным недавним дополнением был Плутон, который был обнаружен в 1930 году и провел большую часть 21-го века в качестве своей самой далекой и самой маленькой планеты — пока он не был понижен до уровня карликовой планеты, а Солнечная система снова стала состоять из восьми членов.

Если новая планета настоящая, то это точно будет планета, считают ученые. По словам Брауна, поскольку она доминирует над большей областью, чем любая другая планета, она будет «самой планетной из планет во всей Солнечной системе».

Понижение статуса Плутона частично стало результатом работы астронома Майкла Брауна, который стал соавтором новой статьи. Он обнаружил, что Плутон окружен огромным количеством планет одинакового размера, и Международный астрономический союз решил, что Плутон будет исключен из нового определения.

Два астронома нашли новую потенциальную планету, глядя на эти маленькие камни. Казалось, что они летают по орбитам, которые не могли происходить случайно, и вместо этого лучше всего объяснялись тем, что рядом с ними находилась большая девятая планета.

Долгое время выдвигалась гипотеза о девятой планете, которая стала основой для некоторых теорий заговора. Первоначально она называлась Планетой X. Впервые о ней заговорили более века назад, и поиски этой планеты привели астрономов к поиску Плутона. .

Ученые исследуют тайны внутреннего ядра Земли и то, как оно спасло жизнь на нашей планете | Наука

Версия этой истории появилась в Science, Vol 376, Issue 6588.

Магнитное поле Земли, старое почти как сама планета, защищает жизнь от вредного космического излучения. Но 565 миллионов лет назад поле распылялось, упав до 10% от сегодняшней силы, согласно недавнему открытию. Затем, почти чудесным образом, всего за несколько десятков миллионов лет, он восстановил свою силу — как раз вовремя для внезапного появления сложной многоклеточной жизни, известного как кембрийский взрыв.

Что могло послужить причиной быстрого возрождения? Ученые все чаще полагают, что это было рождение внутреннего ядра Земли, сферы из твердого железа, которая находится внутри расплавленного внешнего ядра, где взбалтывающийся металл генерирует магнитное поле планеты. Как только внутреннее ядро ​​родится, возможно, через 4 миллиарда лет после самой планеты, его древовидный рост, увеличивающийся на несколько миллиметров в год на поверхности, вызовет ускоренные движения во внешнем ядре, оживляя прерывистое магнитное поле и обновляя защитный щит. жизнь.«Внутреннее ядро ​​регенерировало магнитное поле Земли в действительно интересное время эволюции», — говорит Джон Тардуно, геофизик из Университета Рочестера. «Что случилось бы, если бы он не сформировался?»

Почему и как именно в этот момент зародилось внутреннее ядро, является одной из многих давних загадок, связанных с шаром размером с Плутон, находящимся на глубине 5000 километров под ногами. «Внутреннее ядро ​​— это планета внутри планеты, — говорит Хрвое Ткалчич, сейсмолог из Австралийского национального университета (АНУ), — со своей топографией, собственной скоростью вращения, собственной структурой.«Это у нас под ногами, и все же мы до сих пор не понимаем некоторые важные вопросы», — говорит Ткалчич.

Но исследователи начинают отходить от этих вопросов. Используя редкие сейсмические волны от землетрясений или ядерных испытаний, которые проникают во внутреннее ядро ​​или отражаются от него, сейсмологи обнаружили, что оно вращается независимо от остальной части планеты. Вооружившись сложными компьютерными моделями, теоретики предсказали структуру и странное поведение железных сплавов, раздавленных весом мира.И экспериментаторы близки к тому, чтобы подтвердить некоторые из этих предсказаний в лаборатории, воссоздав экстремальные температуры и давления во внутреннем ядре.

Арвен Деусс, геофизик из Утрехтского университета, испытывает чувство предвкушения, которое может напоминать настроение 1960-х годов, когда исследователи наблюдали расширение морского дна и были на пороге открытия тектоники плит — теории, объясняющей земную поверхность. «Теперь у нас есть все эти наблюдения, — говорит она. Это просто вопрос соединения их всех вместе.

Древние думали, что центр Земли был полым: дом Аида или адского пламени, или царство туннелей, нагревающих океанские воды. Позже, после ошибочных оценок плотности Луны и Земли Исааком Ньютоном, Эдмонд Галлей предположил в 1686 году, что Земля представляет собой серию вложенных друг в друга оболочек, окружающих вращающуюся сферу, которая управляет магнетизмом, наблюдаемым на поверхности.

Основные принципы формирования планет дали более реалистичную картину. Около 4,5 миллиардов лет назад Земля, вероятно, родилась в результате столкновений многих астероидоподобных «планетезималей».Плотное железо в планетезималях должно было погрузиться в ядро ​​расплавленной протоземли, в то время как более легкие силикатные породы поднялись, как масло на воде, сформировав мантию. При температуре в тысячи градусов и давлении в миллионы атмосфер ядро ​​оставалось бы расплавленным, даже когда земная мантия и кора охлаждались и затвердевали.

Сейсмологи начала 20-го века подтвердили эту точку зрения ключевым доказательством: тенью землетрясения. Когда происходит землетрясение, разрыв испускает первичные волны, или волны давления (P-волны), которые распространяются во всех направлениях.Далее следуют вторичные, или поперечные, волны (S-волны). Для сильных землетрясений сейсмологи смогли обнаружить P-волны на другой стороне планеты после того, как они были изогнуты и преломлены внутренними слоями Земли. Но странно, что зубцы S отсутствовали. Это имело бы смысл только в том случае, если бы железное ядро ​​было жидким, потому что жидкости не обладают жесткостью, позволяющей S-волнам проникать сквозь них.

Только в начале 1930-х годов Инге Леманн, датский сейсмолог-новатор, заметила другую породу Р-волн, которые показали, что ядро ​​не было полностью жидким.Эти волны прибывали под углами, которые были бы возможны только в том случае, если бы они отскакивали от чего-то плотного. К 1936 году она пришла к выводу о существовании твердого внутреннего ядра, диаметр которого в конечном итоге составил около 2440 километров: планета внутри.

Южные Сандвичевы острова представляют собой негостеприимные вулканические утесы в далекой южной части Атлантического океана. Они также являются фабриками землетрясений благодаря близлежащей субдукции южноамериканской тектонической плиты. Сейсмологам они нравятся по другой, геометрической причине: волны землетрясений, которые устремляются от островов к одинокой сейсмической станции на Аляске, пронзают внутреннее ядро.

Почти 30 лет назад Сяодун Сун и Пол Ричардс — сейсмологи в то время из Колумбийского университета — думали, что смогут использовать эти волны, чтобы управлять вращением внутреннего ядра, которое, будучи подвешенным в жидкости, не обязано вращаться в синхронизироваться с остальной частью планеты. Просматривая архивные сейсмические записи, они искали тонкие вариации во времени прохождения P-волн для нескольких десятков землетрясений Южного Сэндвича в течение десятилетий. Как и ожидалось, время их прохождения через внешнее ядро ​​и мантию оставалось постоянным.Но с каждым годом Р-волны, проходящие через внутреннее ядро, немного ускоряются. «Это было деликатно, но вы могли видеть изменения», — говорит Сонг.

Он и Ричардс могли объяснить эту загадочную тенденцию только одним способом: внутреннее ядро ​​вращалось быстрее, чем остальная часть планеты, примерно на 1° в год. Это сверхвращение постепенно перестраивало пути сейсмических волн с осью север-юг во внутреннем ядре, что, как известно, увеличивает скорость продольных волн. В статье 1996 года Nature они предположили, что каждые 400 лет внутреннее ядро ​​совершает дополнительный оборот внутри Земли.

Несколько лет спустя Джон Видейл, сейсмолог из Университета Южной Калифорнии, подтвердил результат, используя несколько иной метод. Видейл специализируется на использовании записей Большой апертурной сейсмической решетки (LASA), объекта ВВС США в Монтане, закрытого в 1978 году, который использовал более 500 датчиков в глубоких скважинах для обнаружения испытаний атомной бомбы. «Это по-прежнему лучшие данные, лучше, чем самые лучшие массивы на сегодняшний день», — говорит он. Сейсмические волны от ядерных испытаний были идеальными, потому что, в отличие от землетрясений, их источник можно точно определить.

Видале использовал волны от двух советских подземных испытаний бомб, взорванных в 1971 и 1974 годах под Новой Землей, отдаленным арктическим архипелагом. Вместо того чтобы искать волны, прошедшие через внутреннее ядро, как это делали Сонг и Ричардс, Видейл выбрал те, которые рикошетировали от него, регистрируя его вращение, как луч радара. «Мы могли видеть, как одна сторона внутреннего ядра становится ближе, а другая — дальше», — говорит он.

Он обнаружил, что за 3 года между испытаниями внутреннее ядро ​​повернулось на 0.на 15° в год быстрее, чем остальная часть планеты — намного меньше, чем первая оценка Сонга. Но последующая работа Сонга в 2005 году с использованием 18 пар землетрясений Южного Сандвича, которые повторялись в одном и том же месте в течение десятилетий, совпала с заниженной оценкой Видейла.

Открытие сверхвращения внутреннего ядра потрясло многих геофизиков, которые предполагали, что оно вращается с той же скоростью, что и мантия. Их это тоже забавляло. Вращение может дать ключ к пониманию того, как внутреннее ядро ​​соединяется с внешним ядром и влияет на магнитное динамо.Некоторые думали, что это может даже помочь объяснить, почему магнитные полюса Земли время от времени блуждают и переворачиваются.

Но почти так же быстро, как появилась эта картина вращения внутреннего ядра, она стала более сложной и загадочной. «То, о чем мы думали 10 лет назад, не сходится, — говорит Видейл.

Недавно Сун, работающий сейчас в Пекинском университете, решил вернуться к своей ротационной работе. Его постдоктор Йи Ян составил самую обширную в мире базу данных повторяющихся землетрясений с источниками не только на Южных Сандвичевых островах, но и в таких местах, как Чили и Казахстан.Анализируя более 500 пар источник-детектор с различными путями через ядро, Сонг и Йи обнаружили, что супервращение сразу прекратилось десять лет назад, и с тех пор внутреннее ядро ​​вращается с той же скоростью, что и мантия. Изменения «все исчезают одновременно», — говорит Сонг, представивший работу на собрании Американского геофизического союза (AGU) в конце прошлого года.

Тем временем Видейл пытался отодвинуть свою тенденцию еще дальше назад во времени, используя данные LASA. Он сосредоточился на двух землетрясениях, вызванных бомбами, оба были вызваны правительством США под дальним концом Алеутских островов Аляски в 1969 и 1971 годах. Испытания вызвали споры; второе, Cannikin, на 5 мегатонн, было крупнейшим подземным испытанием в истории США, и оно столкнулось с противодействием со стороны активистов-экологов, которые зафрахтовали рыболовное судно, окрестили его Greenpeace и в знак протеста отправили его на остров.Несмотря на апелляции в Верховный суд, испытание прошло по плану: на поверхности острова образовалось кратерное озеро, несмотря на то, что взрыв произошел на глубине 1800 метров.

Два теста вызвали еще один, сильно запоздалый всплеск в прошлом году на собрании AGU. Видейл сообщил, что волны от взрывов выявили не супервращение, а субвращение: в период между двумя испытаниями в США внутреннее ядро ​​вращалось медленнее, чем остальная часть планеты, примерно на 0,05 ° в год. Однако ко времени советских испытаний внутреннее ядро ​​каким-то образом изменило курс и ускорилось.«Наблюдения действительно потрясающие», — говорит Барбара Романович, сейсмолог из Калифорнийского университета (UC) в Беркли.

Для Видаля, модель с 1969 по 1974 год, от медленного к быстрому, может указывать на фундаментальный ритм внутреннего ядра. На протяжении десятилетий радиоастрономы отслеживали мельчайшие изменения в вращении поверхности Земли — длительность суток — относительно космической системы отсчета: фиксированного положения далеких космических маяков, называемых квазарами. Хотя большая часть годового дрожания вызвана такими событиями, как ураганы и землетрясения, появилось крошечное, но регулярное 6-летнее колебание продолжительности дня.«Никто не может сказать, чем это вызвано, — говорит Бенджамин Чао, геодезист из Academia Sinica. «Но все делают ставку на ядро».

Чао говорит, что одним из возможных объяснений 6-летнего цикла является гравитационное взаимодействие между мантией и внутренним ядром. Внутреннее ядро, вероятно, будет бугристым, с холмами высотой в сотни метров, а на дне мантии сейсмологи обнаружили два сверхплотных пятна размером с континент. По словам Чао, рывки сгустков на холмах могут создать слабую связь между мантией и внутренним ядром — достаточную, чтобы «тянуть внутреннее ядро ​​вперед и назад» в циклах сверхвращения и субвращения.

Песня, однако, видит только замедление без каких-либо признаков колебаний. Он связывает свой рекорд с более долгосрочной тенденцией продолжительности дня, когда планета вращалась все быстрее с 1970-х годов, прежде чем успокоиться в начале 2000-х. Сонг считает, что гравитационные силы мантии могли тянуть за собой внутреннее ядро, но с отставанием.

Учитывая, что ни одна из находок еще не опубликована, трудно сказать, как они сочетаются друг с другом. «Все ли правы? Все ошибаются?» — спрашивает Романович.В любом случае переменное вращение кажется более правдоподобным, чем постоянное сверхвращение, говорит Миаки Исии, сейсмолог из Гарвардского университета. «Это имеет больше смысла, чем то, что мы имеем сейчас».

Внутреннее ядро ​​— самое металлическое место на Земле — даже больше, чем внешнее ядро. Оба сделаны в основном из железа, а также небольшого количества никеля. Но считается, что железо также содержит следы более легких элементов, таких как кислород, углерод и кремний. Когда железо кристаллизуется на растущей поверхности внутреннего ядра, оно выплевывает некоторые из этих элементов, оставляя после себя почти чистое железо, подобно тому, как лед, замерзая в ведре с соленой водой, вытесняет соль и становится в значительной степени свежим.Выброшенные элементы, более легкие, чем железо, поднимаются и проносятся по окружающей жидкости, вызывая до 80% конвекции, создающей магнитное поле Земли.

Природа оставшегося железа является предметом непрекращающихся споров. Атомы железа на поверхности Земли — например, в вашей чугунной сковороде — упаковываются в кубические формы. Но когда крошечные образцы железа сжимаются между двумя алмазами до давления, подобного внутреннему ядру, атомы перестраиваются в шестиугольники. Трудный вопрос заключается в том, что происходит, когда железо одновременно раздавливается и нагревается до тысяч градусов, говорит Лидунка Вочадло, физик-вычислитель минералов из Университетского колледжа Лондона.Эти условия трудно воссоздать в лаборатории, потому что углерод в алмазах часто загрязняет железо при нагревании аппарата. Но в компьютерных моделях, говорит Вочадло, «нет предела давлению и температуре, которые вы можете получить».

Моделирование, проведенное Вочадло и ее сотрудниками, предполагает, что гексагональная упаковка является наиболее стабильной компоновкой в ​​условиях внутреннего ядра. Модели также обнаружили, что чистое железо становится мягким, когда его температура плавления составляет 98%, как это происходит на большей части внутреннего ядра.Этот «эффект предварительного плавления», как его называют, может объяснить, почему S-волны распространяются намного медленнее, чем ожидалось, в предположительно твердом внутреннем ядре.

Однако для кубического железа история не закрыта. Точно так же, как вода должна остыть ниже точки замерзания, прежде чем лед сможет зародиться, исследователи предположили, что железо не может затвердеть непосредственно в своей гексагональной форме, если только оно не будет почти на 1000 К холоднее, чем внутреннее ядро. Моделирование в атомном масштабе, опубликованное в начале этого года группой под руководством Ян Суна, физика-минералологов из Колумбийского университета, предлагает решение: железо, срастающееся с внутренним ядром, может сначала кристаллизоваться в свою кубическую форму, прежде чем перейти в гексагональное конечное состояние.

Хотя дискуссия о кубической и гексагональной формах может показаться академической, структура может определять, как выровнены кристаллы железа, сколько никеля и других легких элементов может смешаться с железом, сколько тепла оно выделяет при кристаллизации и даже его температура плавления. «Фундаментальные свойства железа меняются в зависимости от того, на какой фазе вы находитесь», — говорит Вочадло.

Новая волна лабораторных исследований может помочь решить этот вопрос. После многих лет остановки прогресса исследователи находятся на грани регулярного воссоздания и наблюдения внутренних условий ядра. Одна из стратегий состоит в том, чтобы прессовать и нагревать железо в ячейках с алмазными наковальнями, как и раньше, но быстро увидеть его структуру, прежде чем она загрязнится углеродом. Новые мощные источники рентгеновского излучения, такие как Чрезвычайно яркий источник на Европейском центре синхротронного излучения, который был запущен в 2020 году, могут делать такие фотографии со вспышкой.

Другой — использовать массивные лазеры Национального центра зажигания (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), которые обычно нацелены на гранулы изотопов водорода, чтобы вызвать крошечные реакции ядерного синтеза. В исследовании, опубликованном ранее в этом году, исследователи NIF вместо этого направили некоторые из этих лучей на железо, нагревая и повышая давление до уровней, намного превышающих те, которые наблюдаются в ядре Земли. Каждый раз, когда они исследовали структуру железа с помощью рентгеновского снимка, она оказывалась одинаковой — как у гексагонального железа, — говорит Ричард Краус, научный сотрудник LLNL, руководивший исследованием.

Третий способ воссоздания внутреннего ядра — эксперименты с ударными волнами. Юнг-Фу Лин, физик-экспериментатор минералов из Техасского университета в Остине, сотрудничает с китайскими исследователями, которые используют взрывы газа для запуска снарядов в железо со скоростью, в 10 раз превышающей скорость винтовочной пули, создавая температуру и давление, подобные сердечнику. Они уже видят намеки на эффект предварительного плавления, обнаруженный Вочадло и предсказанный другими. Если результаты подтвердятся, они могут предположить, что «твердое» внутреннее ядро ​​в конце концов не такое твердое.«Это как коктейль», — говорит Лин. «Очень мягкий.»

Если внутреннее ядро ​​— это тайна, то «самое сокровенное» внутреннее ядро ​​— это загадка, окутанная тайной. С 1980-х годов сейсмологи знали, что сейсмические волны быстрее проходят через внутреннее ядро ​​вдоль оси север-юг, возможно, потому, что кристаллы железа имеют общую ориентацию, предположительно вдоль преобладающего направления магнитного поля Земли. Но в 2002 году Исии и Адам Дзевоньски из Гарварда обнаружили, что в сфере диаметром примерно 600 километров эта скоростная полоса наклонена на 45°.Исии говорит, что аномалия может быть реликтом древнего наклонного магнитного поля или ядром кубического, а не шестиугольного железа. Несмотря ни на что, говорит она, «в центре Земли происходит что-то другое».

Исследователи готовы превратить эти намеки в нечто более строгое. За последнее десятилетие в Антарктиде была установлена ​​группа высококачественных сейсмометров, позволяющих исследователям улавливать гораздо больше волн землетрясений, которые проходят через скоростные полосы внутреннего ядра с севера на юг.Вооружившись улучшенным разрешением, обеспечиваемым этими и многими другими волнами по всему миру, Дейсс из Утрехта и ее аспирант Генри Бретт использовали технологию, основанную на суперкомпьютерах, для создания первого трехмерного изображения внутреннего ядра — что-то вроде компьютерной томографии в больнице.

Эта работа, которую скоро опубликуют, подтверждает существование внутреннего ядра, но обнаруживает, что оно немного смещено от центра планеты. Он также показывает разницу в скорости между скоростными полосами, наблюдаемыми в западном и восточном полушариях внутреннего ядра.Это говорит о том, что история с быстрыми полосами более сложна, чем кристаллы железа, ориентированные на доминирующее магнитное поле, которое будет иметь более равномерный сигнал. Это все еще первые дни, как и изображения мантии в 1980-х годах, но Бретт говорит, что скоро появятся более подробные модели. «Мы сможем задавать более интересные вопросы».

Вся эта сложность представляется геологически недавней. Однажды ученые поместили зарождение внутреннего ядра рядом с формированием планеты.Но десять лет назад исследователи обнаружили, используя алмазные наковальни во внешнем ядре, что железо проводит тепло как минимум в два раза быстрее, чем считалось ранее. Охлаждение стимулирует рост внутреннего ядра, поэтому быстрая потеря тепла в сочетании с нынешним размером внутреннего ядра означала, что оно вряд ли сформировалось более 1 миллиарда лет назад, а, скорее всего, произошло даже позже. «Невозможно обойти относительно недавнее появление внутреннего ядра», — говорит Брюс Баффет, геодинамик из Калифорнийского университета в Беркли.

Динамо-машина могла быть на грани смерти.

• Питер Дрисколл
• Институт науки Карнеги

Тардуно понял, что породы того времени могут отражать драматические изменения магнитного поля, ожидаемые при рождении внутреннего ядра. До недавнего времени палеомагнитные данные от 600 миллионов до 1 миллиарда лет назад были скудными. Поэтому Тардуно отправился на поиски пород подходящего возраста, содержащих крошечные игольчатые кристаллы минерала титаномагнетита, которые регистрируют силу магнитного поля во время их кристаллизации.В вулканическом образовании возрастом 565 миллионов лет на северном берегу реки Святого Лаврентия в Квебеке его команда обнаружила кристаллы и убедительные доказательства того, что магнитное поле того времени составляло одну десятую силы сегодняшнего дня. сообщалось в 2019 году. С тех пор хрупкость области в то время была подтверждена многочисленными исследованиями.

Вероятно, это было признаком того, что быстрая потеря тепла из внешнего ядра ослабляла конвективные движения, создающие магнитное поле, говорит Питер Дрисколл, геодинамик из Научного института Карнеги.«Динамо могло быть на грани смерти, — говорит он. Его смерть могла привести к тому, что развивающаяся жизнь на Земле, которая в основном жила в океане в виде микробов и протомедуз, подверглась гораздо большему излучению солнечных вспышек. По словам Тардуно, в атмосфере Земли, где уровень кислорода повышался, повышенная радиация могла ионизировать часть этого кислорода, позволяя ему уйти в космос и истощив ценный ресурс для жизни. «Потенциал потери нарастал».

Всего 30 миллионов лет спустя ситуация изменилась в пользу жизни.Команда Тардуно отправилась в карьеры и вырубки дорог в горах Уичито в Оклахоме и добыла вулканические породы возрастом 532 миллиона лет. Проанализировав напряженность поля, застывшего в крошечных магнитных иглах, они обнаружили, что его напряженность уже подскочила до 70% от нынешних значений, сообщили они на заседании AGU. «Такого рода гвозди сейчас», — говорит Тардуно. Он приписывает рост внутреннего ядра скачку поля, который, по его словам, является «истинным признаком зарождения внутреннего ядра».

Примерно в то же время жизнь пережила собственную революцию: кембрийский взрыв, быстрое разнообразие жизни, породившее большинство групп животных и в конечном итоге приведшее к появлению первых наземных животных, протомногоножек, которые отважились выйти на сушу около 425 миллионов лет назад.

Вполне возможно, что найденный ими мягкий мир во многом обязан внутренней железной планете, которую мы никогда не увидим, находящейся на 5000 километров ниже.

Солнечная система пришельцев раскрывает новые секреты

Теперь известны орбиты всех семи планет размером с Землю в системе TRAPPIST-1.

Астрономы проследили путь TRAPPIST-1h, самой удаленной планеты в системе, и обнаружили, что этому миру требуется чуть менее 19 земных дней, чтобы совершить один оборот вокруг своей маленькой, слабой звезды-хозяина.

Новый результат предполагает, что TRAPPIST-1h слишком холоден для существования жизни в том виде, в каком мы его знаем, и подтверждает, что все семь миров TRAPPIST-1 вращаются вокруг своей звезды в своего рода гравитационном ритме друг с другом, заявили члены исследовательской группы.

Связано: Exoplanet Tour: знакомство с 7 планетами размером с Землю из TRAPPIST-1

«Это невероятно захватывающе, что мы узнаем больше об этой планетной системе в другом месте, особенно о планете h, о которой у нас почти не было информации до сейчас», — Томас Зурбухен, заместитель администратора Управления научной миссии НАСА в штаб-квартире агентства в Вашингтоне, округ Колумбия.С., — говорится в сообщении.

«Эта находка — отличный пример того, как научное сообщество высвобождает силу дополнительных данных из наших различных миссий, чтобы делать такие захватывающие открытия», — добавил Зурбухен.

TRAPPIST-1 — тусклая карликовая звезда, масса которой составляет всего 8 процентов массы Солнца и находится примерно в 40 световых годах от Земли. В мае 2016 года астрономы, использующие инструмент TRAPPIST (малый телескоп для транзитных планет и планетозималей) в Чили, объявили об открытии в системе трех планет размером примерно с Землю. Это число подскочило до семи с дальнейшими наблюдениями с помощью космического телескопа НАСА Spitzer, TRAPPIST и других наземных телескопов.

Связанный: Поиск внеземной жизни получает помощь от новых мощных инструментов знаю это, на их поверхностях.

Несмотря на такую ​​работу, астрономы не смогли определить путь TRAPPIST-1h. Но они заметили, что шесть других планет в системе находятся в «орбитальном резонансе». То есть миры вытянули друг друга на устойчивые орбиты, периоды которых связаны друг с другом отношением двух малых целых чисел.