Συναρπαστικοί κόσμοι στο ηλιακό μας σύστημα (1ο)

Παράξενοι και συναρπαστικοί κόσμοι στο ηλιακό μας σύστημα(Μέρος 1ο)

Μιάς και οι μάχιμοι συνάδελφοι βρίσκονται σε δύσκολη φάση με επαναλήψεις, τράπεζες και την κβαντομηχανική, επέλεξα ένα θέμα για ευχάριστο διάλειμμα. Σε δύο συνέχειες θα γνωρίσουμε μερικές από τις παραξενιές του ηλιακού μας συστήματος, θα ταξιδέψουμε σε μαγευτικούς κόσμους, αλλά θα δούμε και τους κινδύνους που κρύβει το ηλιακό μας σύστημα.

Το ηλιακό μας σύστημα λοιπόν από μόνο του και σαν σύνολο είναι παράξενο. Με βάση τα εξωηλιακά πλανητικά συστήματα που έχουμε ανακαλύψει, ο κανόνας είναι να έχουμε πιό “σφικτές” τροχιές κοντά στον αντίστοιχο ήλιο, τροχιές έκκεντρες και όχι σχεδόν κυκλικές όπως στο δικό μας. Ακόμα και γίγαντες αερίου μεγαλύτεροι από τον Δία κινούνται σε τροχιές μικρότερες από αυτή του Ερμή. Είναι οι λεγόμενοι “καυτοί Δίες” κάτι που δε μπορούμε να διανοηθούμε για τον δικό μας Δία καθώς και στην τροχιά της γης να τον τοποθετήσουμε θα εξαϋλωθεί. Οι ανακαλύψεις νέων εξωηλιακών πλανητικών συστημάτων τα τελευταία χρόνια, απομακρύνουν την ιδέα να βρεθεί ζωή ίδια με αυτή στη γη από βιολογικής άποψης. Η διάταξη του ηλιακού μας συστήματος είναι μία από τις πολλές συμπτώσεις που οδήγησαν στο φαινόμενο της ζωής. Συνωμότησε επομένως το πολυπλοκότατο σύμπαν για να γεννηθούν οι αστροφυσικοί και να προσπαθούν να ξετυλίξουν το ατέρμονο κουβάρι της πολυπλοκότητας; Ας το πούμε έτσι. Ο Einstein είχε πεί ότι “αν ήμουν θεός δε θα έφτιαχνα ένα σύμπαν τόσο πολύπλοκο”.  Ας μην ξεχνάμε όμως ότι προσπαθούμε να ερμηνεύσουμε ένα σύμπαν που γεννήθηκε(αν γεννήθηκε) πριν από 14 δις χρόνια και ένα ηλιακό σύστημα που γεννήθηκε πριν 5 δις χρόνια και εμείς τρώγαμε βελανίδια στις σπηλιές μέχρι 10.000 χρόνια πριν. Ας έρθουμε όμως στις επιμέρους παραξενιές του ηλιακού μας συστήματος, αλλά και στους συναρπαστικούς κόσμους που κρύβει.

Γήινοι πλανήτες(Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης): O μικρός Ερμής είναι γεμάτος παραξενιές. Έχει μαγνητικό πεδίο πολύ μικρότερο από αυτό της γης, αλλά αρκετά μεγάλο για τα κυβικά του. Έχει μεγάλη εκκεντρότητα e = 0,2 όταν οι άλλοι πλανήτες κινούνται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές. Είναι παλιρροϊκά κλειδωμένος από τον ήλιο σε έναν περίεργο συντονισμό καθώς τρείς περιστροφές γύρω από τον άξονά του αντιστοιχούν σε δύο περιφορές γύρω από τον ήλιο. Τέλος η μετάθεση του περιήλιου της τροχιάς του χρειάστηκε τη ΓΘΣ για να γίνει κατανοητή. Πάντως έχει και ατραξιόν. Είναι το μοναδικό μέρος στο ηλιακό σύστημα που θα δείτε ανάδρομο ήλιο και αν είστε τυχεροί θα δείτε τον ήλιο να ανατέλλει, στη συνέχεια να αντιστρέφει την κίνησή του και να δύει στην ανατολή και τέλος να ανατέλλει ξανά. Όσον αφορά τα αξιοθέατα πέραν του γεγονότος ότι είναι γεμάτος κρατήρες, έχει το μεγαλύτερο λεκανοπέδιο πρόσκρουσης σε όλο το ηλιακό σύστημα. Πρόκειται για το “λεκανοπέδιο των θερμίδων” με διάμετρο 1400 km(εικ. κάτω). Εκτιμάται ότι σχηματίστηκε από πτώση αστεροειδούς διαμέτρου πάνω απο 100 km που έπεσε στην επιφάνεια του πλανήτη με ταχύτητα 500.000 km/h.

Για την Αφροδίτη τι να πει κανείς. Ο ορισμός της κόλασης του Δάντη. Μία επιφάνεια που “ψήνεται” στους 450 ⁰C μέρα-νύχτα λόγω του φαινομένου θερμοκηπίου από μία υπέρπυκνη ατμόσφαιρα CO₂ και “στενάζει” κάτω από μιά ατμοσφαιρική πίεση 92 atm. Όποιες γνώσεις έχουμε για τον αφιλόξενο πλανήτη οφείλονται στο πρόγραμμα Venera της τότε Σοβιετικής Ένωσης.Το Venera 7 (Δεκέμβριος 1970) πέτυχε την πρώτη “μαλακή” (ελεγχόμενη) προσεδάφιση σε άλλο πλανήτη και άντεξε μόλις 23 λεπτά. Το ιστορικό Venera 9 (Οκτώβριος 1975) μετέδωσε φωτογραφίες από την επιφάνεια του πλανήτη και άντεξε περίπου 1 ώρα. Τον Οκτώβριο του 1975 η ανθρωπότητα αντίκρυζε για πρώτη φορά την επιφάνεια ενός άλλου πλανήτη μέσα από την ιστορική φωτογραφία(κάτω) από το Venera 9.  Τέλος το  Venera 15 (Ιούνιος 1983) άντεξε περίπου 2 ώρες και εκτέλεσε υψηλής ανάλυσης χαρτογράφηση της Αφροδίτης με σάρωση από ραντάρ. Κατά τα άλλα η Αφροδίτη έχει την παραξενιά να περιστρέφεται ανάδρομα. Όταν έχει ένα νέφος που καταρρέει και στροβιλίζεται από τη δύση προς την ανατολή περιμένεις να σχηματιστούν αντικείμενα που επίσης περιστρέφονται από την δύση προς την ανατολή. Τι ήταν αυτό που άλλαξε τη φορά περιστροφής ενός ολόκληρου πλανήτη; Μία γιγαντιαία σύγκρουση; Μπορεί ναι μπορεί και όχι. Υπάρχουν κι άλλα αντικείμενα που περιστρέφονται ανάδρομα αλλά αυτά είναι μικροί βράχοι-δορυφόροι των εξωτερικών πλανητών κάτι που μπορεί να δικαιολογήσει την ανάδρομη περιστροφή μέσω συγκρούσεων. Ένα τελευταίο στοιχείο για την Αφροδίτη. Είναι το πιό αργά περιστρεφόμενο αντικείμενο του ηλιακού συστήματος με περίοδο περιστροφής 243 ημέρες. Αν λάβουμε υπόψη ότι η περιφορά της γύρω από τον ήλιο διαρκεί 224 ημέρες τότε μία ημέρα Αφροδίτης είναι μεγαλύτερη από ένα έτος Αφροδίτης. Για να μη μένουμε μόνο στις παραξενιές, η Αφροδίτη είναι το πιό λαμπρό ουράνιο αντικείμενο μετά τον ήλιο και το φεγγάρι. Αυτές τις ημέρες λάμπει ψηλά νοτιοδυτικά αμέσως μετά τη δύση του ήλιου και ο λαός μας την ονομάζει “αποσπερίτη”. Σε 8 μήνες περίπου θα λάμπει στον ανατολικό ουρανό λίγο πριν ανατείλει ο ήλιος και είναι σύμφωνα με τη λαϊκή παράδοση ο “Αυγερινός”.

Για το σπίτι μας τη γη, να πω το εξής. Το μεγαλύτερο μέρος από τα υπέρογκα ποσά που δαπανώνται παγκοσμίως για την εξερεύνηση του διαστήματος και την αναζήτηση απαντήσεων για τις παραξενιές στο ηλιακό μας σύστημα, πέραν του καθαρά επιστημονικού ενδιαφέροντος, αποσκοπούν στο να κάνουν τη ζωή μας πιό εύκολη και πιό ασφαλή, στην εξεύρεση ενεργειακών πόρων και στην προστασία του πλανήτη από μελλοντικές καταστροφές. Θα μείνω στο τελευταίο. Πέντε γεγονότα που μπορούν να φέρουν τον πολιτισμό μας στην εποχή των σπηλαίων είναι μία γεωμαγνητική καταιγίδα, μία αναστροφή των μαγνητικών πόλων της γης,  μία σφοδρή σύγκρουση με αστεροειδή, μία οικολογική καταστροφή και μια κοντινή έκρηξη supernova ή έκλαμψη ακτίνων γ.

Η γεωμαγνητική καταιγίδα προκαλείται από μία τεραστίων διαστάσεων ηλιακή έκλαμψη που θα κατευθυνθεί στη γη και ακόμα χειρότερα από τις λεγόμενες στεφανιαίες εκτοξεύσεις μάζας (CME’s) όπου 1 περίπου δισεκατομμύριο τόνοι πλάσματος εκτοξεύεται από το στέμμα του ήλιου. Μία CME μπορεί να φτάσει στη γη ανάλογα με την ισχύ της από 18 ώρες έως 3 ημέρες και εδώ είναι το κρίσιμο σημείο του εντοπισμού της εν τη γενέσει. Τι γίνεται όταν μία CME φτάσει στη γη; Συνοπτικά: Διαρρηγνύεται η γήινη μαγνητόσφαιρα και τα φορτισμένα ιόντα του πλάσματος διεισδύουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα σχηματίζοντας χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα Ι(t) που συνοδεύονται με διαταραχές του γήινου μαγνητικού πεδίου. Σύμφωνα δε με τον νόμο της επαγωγής του Faraday επάγονται μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία στη γη και άρα επαγωγικά ρεύματα GIC(Geomagneticaly Induced Currents). Οι συνέπειες; Πολλές και ποικίλες ανάλογα και με την ένταση του φαινομένου. Να ξεκινήσουμε από τα καλά που είναι ένα εντυπωσιακό σέλας ακόμα και σε μικρά γεωγραφικά πλάτη(γιατί όχι και στην Αθήνα). Όσον αφορά τις καταστροφικές συνέπειες τώρα. Ο εμπλουτισμός της ιονόσφαιρας με ιόντα(πρωτόνια κατά κύριο λόγο) μπορεί να προκαλέσει χάος στις τηλεπικοινωνίες. Οι διαταρραχές του γήινου μαγνητικού πεδίου μπορεί να προκαλέσουν βλάβες στα δορυφορικά συστήματα GPS και στην επικοινωνία μεταξύ δορυφόρων και δορυφόρων με επίγειους σταθμούς. Τα επαγωγικά ρεύματα στη γη ρεουν σε σιδηροδρομικές γραμμές και σε υπόγειες μεταλλικές σωληνώσεις με απρόβλεπτες συνέπειες. Το χειρότερο όλων όμως είναι τα επαγωγικά ρεύματα στα δίκτυα ηλεκτροδότησης που μπορεί να οδηγήσουν στην ακραία τους μορφή σε γενικό μπλακ άουτ το οποίο σύμφωνα με την NASA θα φέρει τον πολιτισμό μας 400 χρόνια πίσω. Τα τελευταία 3000 χρόνια είχαμε 3 σημαντικά περιστατικά γεωμαγνητικών καταιγίδων και πάρα πολλά μικρού κινδύνου. Πιό ισχυρό φαίνεται να ήταν το επισόδειο του 660 πχ αλλά τότε τι συνέπειες να είχε. Το 1859 είχαμε το “συμβάν Κάρινγκτον” που κατέγραψε ο Άγγλος αστρονόμος Ρόμπερτ Κάρινγκτον. Θεωρείται η πιό ισχυρή γεωμαγνητική καταιγίδα που έχει καταγραφεί μέχρι σήμερα. Κατά τη διάρκειά της πήραν φωτιά γραμμές τηλεγράφου, υπήρξαν περιπτώσεις ηλεκτροπληξίας χειριστών τηλεγράφου, αλλά είχαμε και έντονο σέλας στη Ρώμη. Τέλος το 1989 γεωμαγνητική υποκαταιγίδα προκάλεσε ΄9ωρο μπλακ άουτ στην επαρχία Κεμπέκ του Καναδά. Στην εικόνα κάτω βλέπετε μία συνοπτική αφίσα της NASA για τις γεωμαγνητικές καταιγίδες.

Μία σειρά από διαστημικά τηλεσκόπια, δορυφόροι και επίγειοι σταθμοί παρακολουθούν την ηλιακή δραστηριότητα καθώς και τις επιπτώσεις από υποκαταιγίδες. Τελευταία λέξη είναι το υπερ-όπλο Parker Solar Probe. Ένα διαστημόπλοιο που λένε οι υπεύθυνοι “θα ακουμπίσει τον ήλιο” καθώς το πιό κοντινό περιήλιο της τροχιάς του γύρω από τον ήλιο θα είναι 6,16 εκατομμύρια km από τη φωτόσφαιρα.  Βασικό του εργαλείο η θερμική ασπίδα προστασίας που έχει πάχος 11,43 cm και είναι κατασκευασμένη από ενισχυμένο σύνθετο υλικό ινών άνθρακα σε υπόστρωμα γραφίτη. Το υλικό αυτό χρησιμοποιείται ακόμα στα δισκόφρενα των αγωνιστικών αυτοκινήτων της Φόρμουλα 1. Στην περίπτωση του Parker Solar Probe είναι σχεδιασμένο για να αντέξει σε θερμοκρασίες μέχρι περίπου 1377 ⁰C , με τη θερμοκρασία στη σκιά να φτάσει μόλις τους 35 ⁰C. Το διαστημόπλοιο θα κάνει 5 gravity asist στην Αφροδίτη και κάθε φορά θα αυξάνει την ταχύτητά του πλησιάζοντας όλο και περισσότερο στον ήλιο. Το πιό κοντινό πέρασμα θα γίνει στις 19 Δεκεμβρίου 2024 με ταχύτητα 200 km/s ή 720.000 km/h που είναι η μεγαλύτερη ταχύτητα διαστημικού οχήματος μέχρι σήμερα. Η τροχιά του πιό κοντινού περάσματος, όπως κάθε τροχιά γύρω από γιγάντια σώματα, θα είναι κλειστή έλλειψη(e = 0,882) με το αφήλιο στα 110 εκατομμύρια km(μεγάλη δυναμική ενέργεια, πολύ μικρή κινητική). Σκοπός της αποστολής είναι η μελέτη της δομής και της δυναμικής των μαγνητικών πεδίων από τη φωτόσφαιρα μέχρι το στέμμα. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι όλα τα αναπάντητα ερωτήματα(πολύ υψηλή θερμοκρασία στέμματος, επιτάχυνση πλάσματος παρά την έλξη του ήλιου, στεφανιαίες εκτοξεύσεις μάζας, ηλιακές εκλάμψεις) σχετίζονται με τη δράση μαγνητικών πεδίων. Προφανώς απώτερος σκοπός είναι η κατανόηση όλων των φαινομένων που σχετίζονται με τον διαστημικό καιρό στην ατμόσφαιρα της γης και τις γεωμαγνητικές καταιγίδες.

Αναστροφή μαγνητικών πόλων φαίνεται να έγινε πριν 42.000 χρόνια και διήρκεσε 1000 χρόνια. Είναι πιθανόν ο πλανήτης μας να βρίσκεται σε διαδικασία αναστροφής καθώς τα τελευταία χρόνια το μαγνητικό πεδίο της γης μειώνεται και οι πόλοι μετακινούνται αργά αλλά σταθερά. Δεν έχει αποσαφηνιστεί η αιτία της αναστροφής, ξέρουμε πολύ καλά όμως ότι όσο διαρκεί η αναστροφή το μαγνητικό πεδίο θα περάσει από πολύ χαμηλές τιμές και δύο μηδενισμούς. Οι συνέπειες; Απρόβλεπτες. Με αποδυναμωμένη την ασπίδα προστασία μας από την ηλιακή(κυρίως την “σκληρή” υπεριώδη) και κοσμική ακτινοβολία όλα τα σενάρια είναι ανοιχτά.

Η σύγκρουση με αστεροειδή μάλλον συγκεντρώνει τις μικρότερες πιθανότητες, όμως ήδη ξεκίνησε πρόγραμμα αλλαγής τροχιάς αστεροειδούς με σύγκρουση.

Η οικολογική καταστροφή έχει να κάνει με την κλιματική αλλαγή, τη διαχείρηση απορριμάτων, την αύξηση του πληθυσμού και την ασιτία, την εξάντληση ενεργειακών πόρων. Η οικολογική καταστροφή μπορεί να επιβραδυνθεί σημαντικά, όμως είναι αναπόφευκτη. Επειδή τα σενάρια μετοίκησης εντός του ηλιακού μας συστήματος ή σε εξωηλιακούς πλανήτες φαντάζουν αδύνατα, καλό είναι να προσέξουμε τον πλανήτη μας όσο καλύτερα μπορούμε.

Μία έκρηξη supernova σε σχετικά κοντινή απόσταση από το ηλιακό μας σύστημα θα ήταν καταστροφική, όμως προς το παρόν δεν φαίνεται στον ορίζοντα τέτοιο σενάριο. Οι εκλάμψεις ακτίνων γ είναι πιό βίαια γεγονότα από τους supernova. Μία έκλαμψη ακτίνων γ οπουδήποτε στον γαλαξία μας θα είχε δραματικές συνέπειες για τον πλανήτη μας. Ευτυχώς ο γαλαξίας μας ανήκει στην κατηγορία γαλαξιών που η πιθανότητα εμφάνησης εκλάμψεων ακτίνων γ είναι κάτω απο 1%. Μία έκλαμψη ακτίνων γ που θα χτυπούσε τη γη για 10 sec θα προκαλούσε μαζική εξαφάνιση ειδών από τον πλανήτη μας και άμεσα λόγω των υψηλών ενεργειών των ακτίνων γ και έμμεσα μέσω της καταστροφής της οζονόσφαιρας.

  Η παραπάνω ανάλυση καθιστά σαφές το γιατί μας απασχολεί η εξέλιξη των μαγνητικών πεδίων και ατμοσφαιρών άλλων πλανητών, γιατί μας απασχολεί η δραστηριότητα του ήλιου μας, γιατί αναζητούμε πιθανούς προορισμούς για μετοίκηση και γιατί τελικά επενδύουμε τόσα πολλά στη διαστημική τεχνολογία.

Ας ρίξουμε και μιά αισιόδοξη ματιά στον πλανήτη μας μέσα απο δύο ιστορικές φωτογραφίες. Η πρώτη είναι απο αστροναύτη του “Απόλλων 8” το 1968 όπου απεικονίζεται μπλε η γη και η επιφάνεια της σελήνης. Η δεύτερη είναι από το Voyager 1 και από την τροχιά του Κρόνου. To 1990 και πριν το διαστημόπλοιο εγκαταλείψει το ηλιακό σύστημα, ο μεγάλος αστροφυσικός και εκλαϊκευτής Carl Sagan έπεισε τη NASA να στρέψει την κάμερα του Voyager 1 προς το εσωτερικό ηλιακό σύστημα. Το αποτέλεσμα ήταν αυτή η χλωμή μπλε κουκίδα σε μια δέσμη φωτός.  Αξίζει να δείτε την παρουσίαση της φωτογραφίας από τον Sagan: “Η αχνή μπλε κουκίδα” https://youtu.be/CTnqIu4PdD4.

ΑΡΗΣ Με περίοδο περιφοράς 686 ημέρες, περίοδο περιστροφής 1,028 ημέρες, επιφανειακή βαρύτητα 3,72 m/s² και θερμοκρασίες -143 ⁰C έως 35 ⁰C , θεωρείται η πιό φιλόξενη περιοχή του ηλιακού μας συστήματος. Ας αφήσουμε για άλλη ανάρτηση του κατά πόσο φιλόξενος είναι τελικά. Ο πλανήτης έχει δύο εντυπωσιακά αξιοθέατα. Πρώτο και καλύτερο το μεγαλύτερο  φαράγγι στο ηλιακό σύστημα, το Vales Marineris. Το φαράγγι έχει μήκος 4000 km δηλαδή 10 φορές περισσότερο από το grand canyon, πλάτος έως και  200 km έναντι 29 του grand canyon και πέντε φορές μεγαλύτερο βάθος που φτάνει και τα 10 km. Κάτω βλέπουμε μία από τις πολλές εκπληκτική φωτογραφία του φαραγγιού από το διαστημόπλοιο σε τροχιά Mars Express του Ευρωπαϊκού οργανισμού διαστήματος(ESA).

Δεύτερο αξιοθέατο το μεγαλύτερο βουνό – ηφαίστειο στο ηλιακό σύστημα, το Olympus Mons. To ηφαίστειο έχει ύψος 25 km 3 φορές πιό ψηλό από το Έβερεστ. Ο λόγος για το μεγάλο του ύψος είναι ότι ο Άρης δεν έχει τεκτονικές πλάκες έτσι το υλικό από το εσωτερικό του έβγαινε από το ίδιο σημείο για εκατομμύρια χρόνια. Η φωτογραφία κάτω είναι πάλι από το Mars Express και απεικονίζει την καλδέρα του ηφαιστείου.

H ΣΥΝΕΧΕΙΑ προσεχώς με το συναρπαστικό εξωτερικό ηλιακό σύστημα.