A Naprendszer különleges titkai

Az elmúlt évtizedek tudománytörténeti jelentőségű bolygószondás expedíció, és az űrteleszkópos megfigyelések eredményei alapján sokan gondolhatják úgy, hogy közvetlen kozmikus szomszédságunkban már nem sok felfedeznivaló maradt. A bolygókutatás legfrissebb hírei azonban alaposan rácáfolnak e feltevésekre. Az új kutatási eredmények közül néhány egyenesen ellentétben állónak tűnik a fizika alapvető törvényszerűségeivel, illetve arra utal, hogy még napjainkban is intenzív változások zajlanak tágabb kozmikus hazánkban, a Naprendszerben.

 

Kereskedőisten hidegen forró világa

 A római mitológiában a szárnyas bokájú Mercurius a derék kereskedők, és a kevésbé becsületes tolvajok istensége volt. A modern kor asztronómusainak azonban a Merkúr egészen mást jelent, mint egy bohókás ókori isten. A Naprendszer legbelső és legkisebb bolygója – viszonylagos közelsége ellenére -, ugyanis egyike a legnehezebben tanulmányozható égitesteknek. Naphoz való közelsége okán, még az ultramodern, nagy teljesítményű, de hagyományos optikai távcsövekkel sem lehet jól megfigyelni, mivel pályasajátosságai miatt csak időnként mutatja meg magát rövid időre, az alkonyati, vagy hajnali horizont szélén. A Merkúr kutatásában a rádiócsillagászat fejlődése, de még inkább az űrszondák korszaka hozott áttörést.

A Naptól átlagosan 58 millió kilométeres távolságra keringő, és a Holdunknál nem sokkal nagyobb tömegű bolygó átmérője mindössze2 440 kilométer. A Merkúr a Naprendszer négy, ún. föld-típusú bolygóinak egyike. ( A másik három a Vénusz, a Föld, és a Mars. A föld-típusú, vagy kőzetbolygókat a kis tömeg, a nagy sűrűség, és a szilárd kéreg jellemzi.) A Merkúr tömegét 70%-ban fémek, 30%-ban pedig szilikátok alkotják. A parányi bolygó Földünk után a Naprendszer második legsűrűbb égiteste. A légkörrel nem rendelkező Merkúrról, a bolometrikus mérések alapján már korábban is tudott volt, hogy – központi csillagunk közelsége miatt -, nagyon magas a felszíni hőmérséklete.

A Merkúr átlagos hő-indexe +400 Celsiusfok. A hőmérsékleti szélsőségek miatt (a bolygó Naptól elforduló éjszakai oldalán a pokoli katlanra emlékeztető forróságot rövid idő alatt –170 Celsiusfokos dermesztő hideg váltja fel), sokáig senkinek meg sem fordult a fejében, hogy vizet keressen a Merkúron. Annak ellenére, hogy a teleszkópos megfigyelések alapján néhány kutatónak már korábban feltűntek a bolygó egyes részein észlelhető, és a jéghez hasonló, nagy albedót (fényvisszaverődést) mutató fényes pontok, abszurdnak tűnt a feltevés, hogy szilárd vízjégre bukkanjanak a Naprendszer egyik legforróbb bolygóján.

A rejtélyt csak tovább fokozta, amikor 1992-ben a rádiótávcsöves vizsgálatok szilárd vízjég jelenlétére utaló frekvenciákat azonosítottak, a bolygó felszínéről visszaverődő rádióhullámok között. Noha egy űrszonda, – az amerikai Mariner-10 -, 1975-ben már megvizsgálta a bolygót, az általa sugárzott nagyfelbontású felvételek csak a Holdhoz nagyon hasonló, becsapódási kráterek tömegével pettyezett kietlen felszínt mutattak, bármilyen jégre utaló nyom nélkül. Az Amerikai Űrkutatási Hivatal (NASA) 2004. augusztus 3.-án felbocsátott Messenger űrszondája – bonyolult manőverek sorozata után – 2008. június 14-én kerülte meg először a bolygót. 2011 áprilisában állt végleges pályára a Merkúr körül. A programba beépítették a korábbi hagyományos és rádiótávcsöves megfigyelések alapján „jéggyanús” pontokként nyilvántartott területek felderítését is.

Az űrszonda 2012 novemberétől, – amióta többször áthaladt a Merkúr északi pólusa felett – kezdte el a Földre sugározni a fedélzetébe épített neutron-spektrométer mérési adatait. A mérések a pólus körüli területen, a felszín alatt néhány méteres mélységben nagy tömegű hidrogént detektáltak, amely a szakemberek szerint egyértelműen a víz jelenlétére utal. A Messenger legfrissebb lézeres vizsgálatai ugyanezt az eredményt támasztják alá. A NASA Goddard Űrrepülési Központjának kutatói az eddigi mérési adatsorból kiszámították, hogy az északi pólust övező vidéken a felszín alatt hozzávetőleg 100 000 négyzetkilométeres területen legalább10 métervastag, vízjégből álló takaró húzódik. Ami még sokkal érdekesebb, hogy a vízjeget eltakaró talajban meglepően nagy mennyiségű szerves anyagot mutattak ki a Messenger műszerei.

David Paige, és Gregory Neumann, a Goddard Űrkutatási Központ tudósai szerint az sem elképzelhetetlen, hogy apró üregekben akár folyékony halmazállapotban is létezhet kisebb mennyiségű víz. Mint azonban Gregory Neumann hangsúlyozta, a megtalált víz és szerves anyagok ellenére sem valószínű, hogy életnyomokra bukkanjunk a Naprendszer eddig egyik legkietlenebbnek tartott bolygóján. Ennek ellenére, szenzációnak számít a merkúri vízjég felfedezése. Hogy miként kerülhetett víz és szerves anyag a Naprendszer egyik leggyilkosabb katlanjába, még megalapozott tudományos válaszra váró, izgalmas kérdés.

 Dermesztő jégvilág a kozmikus pokolban

 

Hogy a hideg és meleg egyaránt relatív fogalmak, azt eddig is tudtuk. Arra azonban nincs még  megnyugtató magyarázat, hogy a Merkúr mellett a Naprendszer legforróbb bolygójának pokoli légkörében, hogyan létezhet egy felfoghatatlanul hideg, -175 Celsius fokos atmoszferikus réteg. Márpedig az Európai Űrügynökség (ESA) Venus Express bolygókutató szondája által készített spektroszkópiai felvételsorozat kiértékelése során, 2012 őszén, a kutatók megdöbbenve szembesültek azzal, hogy a légkörbe egy vékony, extrém hideg légréteg ékelődik be. A szerelem istennőjéről elnevezett Vénuszt – a Földével majdnem teljesen azonos mérete, és hasonló tömege miatt – szokás Földünk testvérbolygójának is nevezni.

A hasonlóságok azonban ezzel lényegében ki is merülnek, mivel a Vénusz felszínén számunkra gyilkos állapotok uralkodnak. A Naphoz második legközelebbi bolygót rendkívül sűrű, és nagy fényvisszaverő képességgel rendelkező atmoszféra burkolja. Azt, hogy az égbolt harmadik legfényesebb égiteste légkörrel rendelkezik, Johann Schröter német csillagász már 1790-ben felfedezte. A Vénusz atmoszférájának rejtett sajátosságairól azonban csak a bolygókutató űrszondák lebbentették fel a fátylat.  A Vénusz légköre kereken 98-szor sűrűbb a Föld atmoszférájánál, és a felszínen mért légnyomás 92-szerese a földiének. A Vénusz felszínén uralkodó légnyomás hozzávetőleg akkora, mint az óceánok 1000 méteres mélységében uralkodó hidrosztatikus nyomás…

A szovjet Venyera-11 és Venyera-12-es Vénusz-szondák észlelései tudósítottak először az atmoszférában igen gyakori elektromos kisülésekről, sőt, a Venyera-12 még a földi viharokhoz hasonló mennydörgéseket is detektált. A legnagyobb részt széndioxidból álló légkör miatt a Vénusz a Naprendszer legerősebb üvegházhatású bolygója. Ezzel hozható összefüggésbe, hogy a Vénuszon még nagyobb a forróság, mint a Naphoz sokkal közelebb keringő Merkúron. A Vénusz felszín közeli hő indexe + 450, 480 Celsius fok között ingadozik. Nagyobb magasságban kéndioxid keveredik a légkör meghatározó üvegházgázaival, illetve kellemetlen kénsav szuszpenzió lebeg az atmoszférában. A magaslégkörben gyakoriak a kénsavas esők is, az esőcseppek azonban sohasem érik el a Vénusz felszínét, mivel még jóval felette, egyszerűen elpárolognak. A bolygó körül keringő Venus Express spektroszkópiai mérései kimutatták, hogy 125 kilométeres magasságban hirtelen lecsökken a hőmérséklet, és egy vékony légrétegben stabil, – 175 fokos hőmérséklet uralkodik. ( A széndioxid koncentrációjából, és az adott atmoszférikus nyomás értékéből lehet kiszámítani a vizsgált légréteg hőmérsékletét.)

A megdöbbentően alacsony hőmérséklet jóval kisebb, mint a Vénusznál sokkal hidegebb Föld, illetve még inkább dermesztő Mars atmoszférájának hasonló magasságban mért értéke. Mivel a légkör 93%-át alkotó széndioxid fagyáspontja jóval magasabb a frissen felfedezett légrétegben mért –175 Celsius fokos hőmérsékletnél, a kutatók feltételezése szerint ebben az atmoszférikus rétegben a széndioxid hópelyhek, illetve jégkristályok formájában van jelen. A Venus Express más érdekes felfedezést is tett. Már korábban ismert volt, hogy a bolygó monoton sík felszínét vulkáni eredetű kőzetek alkotják. A kiterjedt síkságok a föld-típusú bolygók, így különösen a Merkúr és a Mars több milliárd éves felszíni alakzataitól eltérően viszonylag fiatalok, „alig” 500 millió évesek. A Venus Expressnek legutóbb sikerült azonosítania egy olyan nagy kiterjedésű lávafolyást, amely mindössze 2,5 millió éves. A kutatók szerint a felfedezés arra utal, hogy a szerelem istennőjének bolygója, vulkánilag még jelenleg is aktív lehet.

 

Globális klímaváltozás, nemcsak a Földön…

 Úgy tűnik, hogy a globálisan változó, szeszélyes időjárás nem csak Földünk kiváltsága. Legalább is erre utalnak annak a hároméves (2009 és 2012 között végrehajtott) Jupiter megfigyelési programnak az eredményei, amelyet a múlt év végén hoztak nyilvánosságra.

Az Amerikai Űrkutatási Hivatal (NASA) infravörös teleszkópjával, valamint a Hawaii-szigeteken működő Mauna Kea Obszervatórium távcsövével készített felvételeket összehasonlították az adott időszakban a látható fény tartományában készített felvételekkel. A hároméves program egyik különlegessége, hogy a megfigyelésekbe nagy számba vontak be amatőrcsillagászokat is. Naprendszerünk legnagyobb bolygójának egyenlítői övében már kis távcsövekkel is jól megfigyelhető két markáns, sötét, központi felhősáv.  A vizsgált időszakban a bolygó egyenlítőjétől a fogástengellyel párhuzamosan húzódó Déli Egyenlítői Öv rövid idő alatt teljesen elhalványodott, majd ezt a jelenséget egy intenzív, gyors lefolyású visszafényesedési periódus követte. Ezzel párhuzamosan hasonló folyamat játszódott le az Északi Egyenlítői Övben is. Ez utóbbi terület 2011-ben teljesen kivilágosodott, kisebb távcsövekben gyakorlatilag eltűnt.

 A Jupiter észlelések bő 400 éves történetében ilyen jelenséget eddig még sohasem sikerült megfigyelni. G. Orton, a NASA kutatója szerint, az elmúlt három évben a Jupiter egyre furcsábban viselkedik, amit ezek az észlelések is kiválóan dokumentálnak. A központi felhősávok oszcillációjának hátterében a felhőrétegek gyors megvastagodása, illetve elvékonyodása állhat, a megfigyeléseket kiértékelő szakemberek szerint. A Jupiter felhősávjait először a híres olasz csillagász, Galileo Galilei figyelte meg, 1610-ben. A több évszázadra visszanyúló észlelések azt mutatták, hogy a két központi egyenlítői sáv stabil képződmény. Emiatt rendkívül furcsa az elmúlt három évben megfigyelt hektikus változások sokasága, amelyek okára egyelőre még nincs megalapozott tudományos magyarázat. Egy biztos, hogy a Jupiter légkörében ismeretlen eredetű változások kezdődtek el.

A Jupiter a legnagyobb, a Naprendszer gáznemű óriásbolygói között. ( A gáznemű óriásbolygókat, – a Jupiter mellett még a Szaturnuszt, Uránuszt valamint a Neptunuszt –  a nagy tömeg, kis sűrűség, és az jellemzi, hogy nem rendelkeznek szilárd felszínnel, anyaguk legnagyobb részt gázokból és cseppfolyós szénhidrogén vegyületekből áll.) A Jupiter tömege egymagában két és félszerese az összes többi bolygó tömegének. Hatalmas mérete ellenére, rendkívül gyors a tengelyforgási ideje, mindössze 9 óra 27 perc. A sebes tengelykörüli forgás miatt a bolygó a pólusoknál belapult, kis távcsövekkel is jól észlelhető elliptikus formával rendelkezik. A Jupitert az asztronómusok egy része „sikerületlen csillagnak”, azaz egy olyan rendszeren belüli gravitációs centrumnak tartja, amely a Naprendszer keletkezésekor, a kialakuló Nap „konkurenseként”, egy másik csillagcsíra lehetett.

Tény, hogy a bolygó hatalmas gravitációs ereje és gáznemű állapota miatt folyamatosan zsugorodik, ugyanúgy, mint a keletkező, ún. protocsillagok. A zsugorodás mértéke évente 2 centiméter. Ennek ellenére sem kell attól tartanunk, hogy a Jupiter egyszer majd a távoli jövőben, csillagként fog lángra lobbanni. Ha a többi bolygóéhoz képest hatalmas is a tömege, ahhoz azonban még nem elég nagy, hogy a zsugorodás hatására a Jupiter belsejében beinduljon a csillagokat éltető  termonukleáris fúzió. A Naprendszer bolygói között egyedülálló módon, a Jupiter termikus sugárzással is rendelkezik, azaz több hőenergiát sugároz ki, mint amennyit a Naptól kap. Az óriásbolygó tömegének majd háromnegyedét a hidrogén, az Univerzum ősanyaga alkotja. A tömegkomponensek között viszonylag jelentős a hélium aránya, kisebb mennyiségben emellett még víz, ammónia, metán, és különböző szénhidrogén vegyületek mutathatók ki az óriásbolygó légkörében.

A kisebb nagyítású távcsövekben is feltűnik a környezetüknél sötétebb, és a Jupiter egyenlítőjével párhuzamosan futó két nagy központi felhősáv, amelyek rendkívül erős viharokat, és folyamatos légköri turbulenciákat generálnak. A mérések szerint, a zónaövekben igen erős, 360-400 km/óra sebességű állandó szelek fújnak, és nagyon gyakoriak a földi villámok energiájánál ezerszer erősebb elektromos kisülések. A légkörben kialakuló stabil viharzónák közül a leghíresebb a négyszeres földátmérőjű ún. nagy vörös folt, amely a 17. század közepén kialakult, és lassan négyszáz éve egyfolytában tomboló hatalmas vihar. A Jupiter atmoszférájában a közelmúltban elkezdődött intenzív változások a bolygókutatást új, izgalmas feladatok elé állítják. A Naprendszer csak nehezen adja ki döbbenetes titkait nekünk, kíváncsi embereknek…

Képek: NASA, ESA