Nous nous sommes tous demandé à un moment ou à un autre quels mystères notre système solaire recèle. Après tout, les huit planètes (plus Pluton et tous ces autres planètes naines) orbitent dans un très petit volume de l'héliosphère (le volume de l'espace dominé par l'influence du Soleil), que se passe-t-il dans le reste du volume que nous appelons notre maison? Alors que nous poussons plus de robots dans l'espace, améliorons nos capacités d'observation et commençons à expérimenter l'espace par nous-mêmes, nous en apprenons de plus en plus sur la nature d'où nous venons et comment les planètes ont évolué. Mais même avec nos connaissances avancées, nous serions naïfs de penser que nous avons toutes les réponses, tant reste à découvrir. Donc, d'un point de vue personnel, que considérerais-je comme les plus grands mystères de notre système solaire? Eh bien, je vais vous dire mon dix premiers favoris de quelques énigmes plus perplexes que notre système solaire nous a lancées. Donc, pour faire rouler la balle, je vais commencer au milieu, avec le Soleil. (Aucun des éléments suivants ne peut être expliqué par la matière noire, au cas où vous vous poseriez la question… en fait, c'est possible, mais seulement un peu…)
10. Disparité de la température du pôle solaire
Pourquoi le pôle Sud du Soleil est-il plus froid que le pôle Nord? Depuis 17 ans, la sonde solaire Ulysse nous offre une vue sans précédent sur le Soleil. Après avoir été lancé sur la navette spatiale Discovery en 1990, l'explorateur intrépide a fait un voyage peu orthodoxe à travers le système solaire. En utilisant Jupiter pour une fronde gravitationnelle, Ulysse a été projeté hors du plan écliptique pour pouvoir passer plus de le Soleil sur une orbite polaire (les vaisseaux spatiaux et les planètes tournent normalement autour de l'équateur du Soleil). C'est là que la sonde a voyagé pendant près de deux décennies, prenant sans précédent in situ observations du vent solaire et révélant la vraie nature de ce qui se passe aux pôles de notre étoile. Hélas, Ulysse est en train de mourir de vieillesse, et la mission s'est effectivement terminée le 1er juillet (bien qu'il reste une communication avec l'engin).
Cependant, l'observation de régions inconnues du Soleil peut créer des résultats déconcertants. Un tel résultat mystérieux est que le pôle Sud du Soleil est plus froid que le pôle Nord de 80 000 Kelvin. Les scientifiques sont confus par cette divergence car l'effet semble être indépendant de la polarité magnétique du Soleil (qui fait basculer le nord magnétique vers le sud magnétique tous les 11 ans). Ulysse a pu mesurer la température solaire en échantillonnant les ions du vent solaire à une distance de 300 millions de kilomètres au-dessus des pôles Nord et Sud. En mesurant le rapport des ions oxygène (O6+/ O7+), les conditions plasmatiques à la base du trou coronal ont pu être mesurées.
Cela reste une question ouverte et la seule explication que les physiciens solaires peuvent actuellement trouver est la possibilité que la structure solaire dans les régions polaires diffère d'une manière ou d'une autre. Dommage qu'Ulysse ait mordu la poussière, on pourrait faire avec un orbiteur polaire pour obtenir plus de résultats (voir Un vaisseau spatial Ulysse meurt de causes naturelles).
9. Mystères de Mars
Pourquoi les hémisphères martiens sont-ils si radicalement différents? C'est un mystère qui a frustré les scientifiques pendant des années. L'hémisphère nord de Mars est principalement composé de basses terres sans relief, tandis que l'hémisphère sud est rempli de chaînes de montagnes, créant de vastes hauts plateaux. Très tôt dans l'étude de Mars, la théorie selon laquelle la planète avait été touchée par quelque chose de très grand (créant ainsi les vastes plaines ou un énorme bassin d'impact) a été rejetée. Cela était principalement dû au fait que les plaines ne comportaient pas la géographie d'un cratère d'impact. Pour commencer, il n'y a pas de «bord» de cratère. De plus, la zone d'impact n'est pas circulaire. Tout cela a indiqué une autre explication. Mais des chercheurs aux yeux d'aigle de Caltech ont récemment revu la théorie de l'impacteur et calculé qu'une énorme roche d'un diamètre compris entre 1 600 et 2 700 km pouvez créer les plaines de l'hémisphère nord (voir Deux visages de Mars expliqués).
Mystère bonus: La malédiction de Mars existe-t-elle? Selon de nombreuses émissions, sites Web et livres, il y a quelque chose (presque paranormal) dans l'espace qui mange (ou altère) nos explorateurs robotiques de Mars. Si vous regardez les statistiques, vous seriez pardonné d'être un peu choqué: près des deux tiers de toutes les missions sur Mars ont échoué. Des roquettes russes à destination de Mars ont explosé, des satellites américains sont morts en plein vol, des atterrisseurs britanniques ont marqué le paysage de la planète rouge; aucune mission sur Mars n'est à l'abri du «Triangle de Mars». Y a-t-il donc une "Goule Galactique" qui joue avec nos "bots?" Bien que cela puisse être attrayant pour certains d'entre nous, les gens superstitieux, la grande majorité des engins spatiaux ont perdu à cause de La malédiction de Mars est principalement due à de lourdes pertes lors des missions pionnières sur Mars. Le taux de perte récent est comparable aux pertes subies lors de l'exploration d'autres planètes du système solaire. Bien que la chance puisse avoir un petit rôle à jouer, ce mystère est plus une superstition que n'importe quoi mesurable (voir La «malédiction de Mars»: pourquoi tant de missions ont-elles échoué?).
8. L'événement Tunguska
Qu'est-ce qui a causé l'impact de Tunguska? Oubliez Fox Mulder trébucher à travers les forêts russes, ce n'est pas un épisode X-Files. En 1908, le système solaire a jeté quelque chose à nous… mais nous ne savons pas quoi. Cela a été un mystère durable depuis que des témoins oculaires ont décrit un flash lumineux (qui pouvait être vu à des centaines de kilomètres) au-dessus de la rivière Podkamennaya Tunguska en Russie. Après enquête, une immense zone a été décimée; quelque 80 millions d'arbres ont été abattus comme des allumettes et plus de 2 000 kilomètres carrés ont été aplatis. Mais il n'y avait pas de cratère. Qu'est-ce qui était tombé du ciel?
Ce mystère est toujours un cas ouvert, bien que les chercheurs épinglent leurs paris d'une certaine forme d '«explosion aérienne» lorsqu'une comète ou une météorite est entrée dans l'atmosphère, explosant au-dessus du sol. Une récente étude médico-légale cosmique a retracé les étapes d'un éventuel fragment d'astéroïde dans l'espoir de trouver son origine et peut-être même de trouver l'astéroïde parent. Ils ont leurs suspects, mais ce qui est intriguant, c'est qu'il n'y a pratiquement aucune preuve de météorite autour du site d'impact. Jusqu'à présent, il ne semble pas y avoir beaucoup d'explications à cela, mais je ne pense pas que Mulder et Scully doivent être impliqués (voir Cousins de météorites de Tunguska trouvés?).
7. Inclinaison d'Uranus
Pourquoi Uranus tourne-t-il sur le côté? Une étrange planète est Uranus. Alors que toutes les autres planètes du système solaire ont plus ou moins leur axe de rotation pointé «vers le haut» du plan écliptique, Uranus est couché sur le côté, avec une inclinaison axiale de 98 degrés. Cela signifie que pendant de très longues périodes (42 ans à la fois), son pôle Nord ou Sud pointe directement vers le Soleil. La majorité des planètes ont une rotation "prograde"; toutes les planètes tournent dans le sens antihoraire lorsqu'elles sont vues de dessus le système solaire (c'est-à-dire au-dessus du pôle Nord de la Terre). Cependant, Vénus fait exactement le contraire, elle a une rotation rétrograde, ce qui conduit à la théorie qu'elle a été expulsée hors axe au début de son évolution en raison d'un impact important. Est-ce que cela est également arrivé à Uranus? At-il été touché par un corps massif?
Certains scientifiques pensent qu'Uranus a été victime d'un délit de fuite cosmique, mais d'autres pensent qu'il pourrait y avoir une façon plus élégante de décrire l'étrange configuration du géant gazier. Au début de l'évolution du système solaire, les astrophysiciens ont effectué des simulations qui montrent que la configuration orbitale de Jupiter et Saturne peut avoir traversé une résonance orbitale 1: 2. Au cours de cette période de bouleversements planétaires, l'influence gravitationnelle combinée de Jupiter et de Saturne a transféré une impulsion orbitale à la plus petite géante gazeuse Uranus, la faisant décoller. Des recherches supplémentaires doivent être menées pour voir s'il était plus probable qu'un rocher de la taille de la Terre ait impacté Uranus ou si Jupiter et Saturne sont à blâmer.
6. Atmosphère de Titan
Pourquoi Titan a-t-il une atmosphère? Titan, l'une des lunes de Saturne, est le seulement lune dans le système solaire avec une atmosphère importante. C'est la deuxième plus grande lune du système solaire (juste derrière la lune de Jupiter, Ganymède) et environ 80% plus massive que la Lune de la Terre. Bien que petit par rapport aux normes terrestres, il ressemble plus à la Terre que nous ne le croyons. Mars et Vénus sont souvent cités comme frères et sœurs de la Terre, mais leurs atmosphères sont respectivement 100 fois plus fines et 100 fois plus épaisses. L'atmosphère de Titan, en revanche, n'est qu'une fois et demie plus épaisse que celle de la Terre, et elle est principalement composée d'azote. L'azote domine l'atmosphère terrestre (à 80% de composition) et il domine l'atmosphère des Titans (à 95% de composition). Mais d'où vient tout cet azote? Comme sur Terre, c'est un mystère.
Titan est une lune tellement intéressante et devient rapidement la cible privilégiée pour rechercher la vie. Non seulement il a une atmosphère épaisse, mais sa surface est pleine à craquer d'hydrocarbures qui regorgent de «tholines» ou de produits chimiques prébiotiques. Ajoutez à cela l'activité électrique dans l'atmosphère du Titan et nous avons une lune incroyable avec un énorme potentiel de vie pour évoluer. Mais quant à la provenance de son atmosphère… nous ne savons tout simplement pas.
5. Chauffage coronal solaire
Pourquoi l'atmosphère solaire est-elle plus chaude que la surface solaire? Maintenant, c'est une question qui a rongé les physiciens solaires depuis plus d'un demi-siècle. Les premières observations spectroscopiques de la couronne solaire ont révélé quelque chose d’étonnant: l’atmosphère du Soleil est plus chaud que la photosphère. En fait, il fait tellement chaud qu'il est comparable aux températures trouvées au cœur du Soleil. Mais comment cela peut-il arriver? Si vous allumez une ampoule, l'air entourant l'ampoule en verre ne sera pas plus chaud que le verre lui-même; lorsque vous vous rapprochez d'une source de chaleur, elle devient plus chaude, pas plus froide. Mais c'est exactement ce que fait le Soleil, la photosphère solaire a une température d'environ 6000 Kelvin tandis que le plasma à quelques milliers de kilomètres au-dessus de la photosphère est terminé 1 million Kelvin. Comme vous pouvez le constater, toutes sortes de lois sur la physique semblent être violées.
Cependant, les physiciens solaires se rapprochent progressivement de ce qui pourrait être à l'origine de ce mystérieux échauffement coronal. À mesure que les techniques d'observation s'améliorent et que les modèles théoriques deviennent plus sophistiqués, l'atmosphère solaire peut être étudiée plus en profondeur que jamais auparavant. On pense maintenant que le mécanisme de chauffage coronal peut être une combinaison d'effets magnétiques dans l'atmosphère solaire. Il existe deux principaux candidats pour le chauffage corona: les nanoflares et le chauffage par vagues. Pour ma part, j'ai toujours été un ardent défenseur des théories sur le chauffage des vagues (une grande partie de mes recherches a été consacrée à la simulation des interactions des ondes magnétohydrodynamiques le long des boucles coronales), mais il existe des preuves solides que les nanoflares influencent également le chauffage coronal, travaillant éventuellement en tandem avec les vagues chauffage.
Bien que nous soyons à peu près certains que le chauffage des vagues et / ou les nanoflares peuvent être responsables, jusqu'à ce que nous puissions insérer une sonde profondément dans la couronne solaire (qui est actuellement prévue avec la mission Solar Probe), en prenant in situ mesures de l'environnement coronal, nous ne saurons pas avec certitude quoi chauffe la couronne (voir Les boucles coronales chaudes peuvent détenir la clé de l'atmosphère solaire chaude).
4. Poussière de comète
Comment la poussière formée à des températures intenses est-elle apparue dans les comètes gelées? Les comètes sont les nomades glacés et poussiéreux du système solaire. Pensés pour avoir évolué dans les confins ultérieurs de l'espace, dans la ceinture de Kuiper (autour de l'orbite de Pluton) ou dans une région mystérieuse appelée le nuage d'Oort, ces corps sont parfois frappés et tombent sous la faible attraction gravitationnelle du Soleil. Alors qu'ils tombent vers le système solaire intérieur, la chaleur du soleil fera vaporiser la glace, créant une queue cométaire connue sous le nom de coma. De nombreuses comètes tombent directement dans le soleil, mais d'autres sont plus chanceuses, accomplissant une orbite courte (si elles proviennent de la ceinture de Kuiper) ou longue (si elles proviennent du nuage d'Oort).
Mais quelque chose d'étrange a été trouvé dans la poussière collectée par la mission Stardust de la NASA en 2004 sur la comète Wild-2. Les grains de poussière de ce corps gelé semblaient s'être formés à des températures élevées. La comète Wild-2 serait originaire et aurait évolué dans la ceinture de Kuiper, alors comment ces minuscules échantillons pourraient-ils se former dans un environnement avec une température de plus de 1000 Kelvin?
Le système solaire a évolué à partir d'une nébuleuse il y a environ 4,6 milliards d'années et a formé un grand disque d'accrétion en se refroidissant. Les échantillons prélevés sur Wild-2 n'auraient pu se former que dans la région centrale du disque d'accrétion, près du jeune Soleil, et quelque chose les a transportés dans les confins du système solaire, pour finir par se retrouver dans la ceinture de Kuiper. Mais quel mécanisme pourrait le faire? Nous ne sommes pas trop sûrs (voir La poussière de comète est très similaire aux astéroïdes).
3. La falaise de Kuiper
Pourquoi la ceinture de Kuiper se termine-t-elle soudainement? La ceinture de Kuiper est une immense région du système solaire formant un anneau autour du Soleil juste au-delà de l'orbite de Neptune. C'est un peu comme la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, la ceinture de Kuiper contient des millions de petits corps rocheux et métalliques, mais elle est 200 fois plus massive. Il contient également une grande quantité d'eau, de méthane et d'ammoniaque, les constituants des noyaux cométaires provenant de là (voir n ° 4 ci-dessus). La ceinture de Kuiper est également connue pour son occupant nain, Pluton et (plus récemment) son compatriote plutoïde «Makemake».
La ceinture de Kuiper est déjà une région assez inexplorée du système solaire (nous attendons avec impatience la mission New Horizons Pluton de la NASA pour y arriver en 2015), mais elle a déjà jeté un puzzle. La population d'objets de ceinture de Kuiper (KBO) diminue soudainement à une distance de 50 UA du Soleil. C'est assez étrange car les modèles théoriques prédisent une augmenter en nombre de KBO au-delà de ce point. Le déclin est si dramatique que cette fonctionnalité a été surnommée la «Kuiper Cliff».
Nous n'avons actuellement aucune explication pour la falaise de Kuiper, mais il existe certaines théories. Une idée est qu'il y a en effet beaucoup de KBO au-delà de 50 UA, c'est juste qu'ils n'ont pas accrû pour former des objets plus grands pour une raison quelconque (et ne peuvent donc pas être observés). Une autre idée plus controversée est que les KBO au-delà de la falaise de Kuiper ont été emportés par un corps planétaire, peut-être de la taille de la Terre ou de Mars. De nombreux astronomes s'opposent à cela, citant un manque de preuves d'observation de quelque chose d'aussi orbital en dehors de la ceinture de Kuiper. Cette théorie planétaire a cependant été très utile pour les prophètes du malheur là-bas, fournissant des «preuves» fragiles de l'existence de Nibiru, ou «Planète X». S'il y a une planète là-bas, c'est certainement ne pas «Courrier entrant» et il est certainement ne pas arrivant à notre porte en 2012.
Donc, en bref, nous ne savons pas pourquoi la falaise de Kuiper existe…
2. L'anomalie du pionnier
Pourquoi les sondes Pioneer dérivent-elles hors course? Maintenant, c'est un problème déroutant pour les astrophysiciens, et probablement la question la plus difficile à répondre dans les observations du système solaire. Pioneer 10 et 11 ont été lancés en 1972 et 1973 pour explorer les confins extérieurs du système solaire. En chemin, les scientifiques de la NASA ont remarqué que les deux sondes vivaient quelque chose d'assez étrange; ils subissaient une accélération inattendue vers le Soleil, les repoussant hors de la trajectoire. Bien que cette déviation ne soit pas énorme par rapport aux normes astronomiques (386 000 km de course après 10 milliards de km de voyage), elle était tout de même une déviation et les astrophysiciens ne savent pas expliquer ce qui se passe.
Une théorie principale soupçonne que le rayonnement infrarouge non uniforme autour de la carrosserie des sondes (provenant de l'isotope radioactif du plutonium dans ses générateurs thermoélectriques radioisotopiques) peut émettre préférentiellement des photons sur un côté, ce qui donne une petite poussée vers le soleil. D'autres théories sont un peu plus exotiques. Peut-être que la relativité générale d'Einstein doit être modifiée pour les longs voyages dans l'espace lointain? Ou peut-être que la matière noire a un rôle à jouer, ayant un effet de ralentissement sur le vaisseau spatial Pioneer?
Jusqu'à présent, seulement 30% de l'écart peut être déterminé par la théorie de la distribution de chaleur non uniforme et les scientifiques ne savent pas trouver une réponse évidente (voir L'anomalie du pionnier: une déviation de la gravité d'Einstein?).
1. Le nuage d'Oort
Comment savons-nous que le nuage d'Oort existe même? En ce qui concerne les mystères du système solaire, l'anomalie Pioneer est un acte difficile à suivre, mais le nuage d'Oort (à mon avis) est le plus grand mystère de tous. Pourquoi? Nous ne l'avons jamais vu, c'est une région hypothétique de l'espace.
Au moins avec la ceinture de Kuiper, nous pouvons observer les grands KBO et nous savons où il se trouve, mais le nuage d'Oort est trop loin (s'il est vraiment là-bas). Premièrement, le nuage d'Oort devrait se situer à plus de 50000 UA du Soleil (à près d'une année-lumière), ce qui représente environ 25% du chemin vers notre voisin stellaire le plus proche, Proxima Centauri. Le nuage d'Oort est donc très loin. La partie extérieure du nuage d'Oort est à peu près à la limite du système solaire, et à cette distance, les milliards d'objets du nuage d'Oort sont très vaguement liés par gravitation au soleil. Ils peuvent donc être considérablement influencés par le passage d'autres étoiles proches. On pense que la perturbation du nuage d'Oort peut entraîner la chute périodique de corps glacés, créant des comètes à longue période (comme la comète de Halley).
En fait, c'est la seule raison pour laquelle les astronomes croient que le nuage d'Oort existe, c'est la source de comètes glacées à longue période qui ont des orbites très excentriques émanant de régions hors du plan écliptique. Cela suggère également que le nuage entoure le système solaire et n'est pas confiné à une ceinture autour de l'écliptique.
Ainsi, le nuage d'Oort semble être là-bas, mais nous ne pouvons pas l'observer directement. Dans mes livres, c'est le plus grand mystère de la région ultrapériphérique de notre système solaire…
