С зондом Voyager 2 у Земли снова есть контакт

НАСА не могло с середины марта связаться с «Вояджером-2». Причиной стали работы на единственной антенне, с помощью которой сигнал все еще может достичь этого зонда, запущенного в 1977 г. Но теперь они почти завершены и на «Вояджер-2» снова отправлено сообщение. Как и ожидалось, зонд подтвердил его получение.

70-метровая антенна в Австралии (Deep Space Network, НАСА) не использовалась как передающее устройства из-за ремонта и модернизации. С тех пор было невозможно отправлять команды на «Вояджер-2», который в прошлом веке совершил беспрецедентное путешествие во внешней Солнечной системе. Мимо Нептуна он пролетел в последний раз в 1989 г. Пройдя над его северным полюсом, чтобы как можно ближе подобраться к Тритону, луне Нептуна, зонд удалился от плоскости вращения планет вокруг нашей центральной звезды.

«Вояджер-2» покинул гелиосферу Солнечной системы

От нас «Вояджер-2» находится сейчас почти в 19 млрд км и больше не имеет прямой видеосвязи с радиоантенной в северном полушарии Земли. В южном полушарии только антенна возле Канберры (Deep Space Network, НАСА), имеет достаточно мощный, передатчик, работающий на нужных частотах, и его сигнал дошел до «Вояджера-2». Однако с его собратом «Вояджером-1» в северном полушарии можно связаться с двух антенн.

На антенне в Австралии в настоящее время проводятся обширные технические работы: там обновлены две радиостанции, в том числе та, с которой ранее связывался Voyager 2, поскольку она использовалась свыше 47 лет. Кроме того, были заменены компоненты для нагрева и охлаждения антенны и другие электронные элементы.

На 70-метровой антенне близ Канберры ведутся работы Фото : CSIRO

Сигналы с «Вояджера-2» можно было получить и во время работ, но посылать к нему ничего не удавалось. Первый контакт с этим зондом с помощью нового передатчика завершился успешно. Полностью антенна будет готова к работе в феврале следующего года. Зонд отреагировал на контакт, как и ожидалось, и выполнил команды.

Deep Space Network (сокращенно: DSN) НАСА состоит из трех антенн, расположенных в Голдстоуне (Калифорния), недалеко от Мадрида (Испания) и вблизи Канберры (Австралия). Из-за распределения по нескольким континентам - несмотря на вращение Земли - каждая из них обычно может постоянно наводиться на определенное место в небе и, таким образом, связываться с космическим зондом. Но «Вояджер-2» в этом отношении является редким исключением.

Антенна DSN в Голдстоуне используется также как радар Солнечной системы. Для наблюдения за астероидами в направлении фрагмента посылается радиосигнал, а затем отражения вновь улавливаются и оцениваются.

Европейское космическое агентство имеет аналогичную систему для связи со своими космическими зондами.

Источник: astronews.com

В нашей галактике миллионы обитаемых планет?

Космический телескоп Кеплер произвел революцию в наших знаниях об экзопланетах. С 2008 года с его помощью было обнаружено за пределами Солнечной системы свыше 2800 планет. Даже через два года после завершения миссии Кеплера, его данные продолжают давать человечеству ценную информацию. Исследовательская группа определила на основе наблюдений этого телескопа, что только в Млечном Пути может быть до 300 млн планет именно земного типа.

Иллюстрация Kepler-1649c, экзопланеты, очень похожей на нашу Землю, по крайней мере, по размеру и массе. Она может иметь жидкую воду Фото: НАСА / Исследовательский центр Эймса / Дэниел Раттер

Когда в 1980-х годах началось планирование миссии «Кеплер», не было известно ни одной экзопланеты, а сейчас открытие новых миров вокруг далеких звезд стало почти обычным явлением. Особый интерес представляют те, которые находится в условиях, близких к земным. Это каменистые планеты размером приблизительно с Землю. Они должны быть расположены на таком расстоянии от своей звезды, которое теоретически допускает попадание воды на поверхность экзопланеты, а следовательно, их «обитаемость».

Именно это и стало специализацией Кеплера. На первом этапе миссии в 2009-2013 гг. телескоп зафиксировал яркость более сотни тысяч звезд. После технических проблем Кеплер можно было использовать лишь в ограниченном объеме, но даже к концу его миссии в 2018 году наблюдения телескопа охватывали не меньшее число звездных объектов.

Ученые ищут в его данных периодические колебания яркости, которые помогают открывать неизвестные планеты. При взгляде с Земли каждый раз, когда экзопланета проходит перед своей звездой, та слегка темнеет. Эти данные дают астрономам возможность не только доказать существование планет, но и получить некоторую информацию об этих мирах: радиус, массу и расстояние до их звезд.

Космический телескоп Кеплер перестал работать с ноября 2018 года, но данные наблюдений, полученные в ходе девятилетней миссии, надолго обеспечат работой исследователей Фото: НАСА

В Млечном Пути из как минимум 100 млрд звезд около 4 млрд, вероятно, будут солнечного типа. Исследователи уже сделали, исходя из данных Кеплера, что там должны быть миллиарды экзопланет. Команда Исследовательского центра Эймса НАСА в Моффет-Филде, возглавляемая Стивом Брайсоном, представила самый обширный на сегодняшний день прогноз того, сколько этих миров может быть потенциально обитаемыми.

В своем исследовании, вышедшем в Astronomical Journal, астрономы пришли к выводу, что, по консервативным оценкам, 7 % звезд солнечного типа могут содержать обитаемые экзопланеты - всего 280 миллионов планет. По мнению исследователей, их может быть даже намного больше.

«Кеплер показал нам уже, что есть миллиарды планет, однако сейчас нам также известно, что значительное их количество может быть обитаемым».
Стив Брайсон

И это число далеко не окончательное, а возможность наличия воды на экзопланете - лишь один из многих факторов, которые делают ее пригодной для жизни.

«Но результат дает понять, сколько мы смогли узнать о нашей Солнечной системе, просто взглянув на нее».
Стив Брайсон

Дальнейший поиск возможен благодаря космическому телескопу Тесс (НАСА), который давно стал достойным преемником Кеплера. В конце прошлого года Европейское космическое агентство отправило в космос телескоп Хеопс, уже предоставляющий результаты для более детального исследования известных экзопланет.

Источник: derstandard.at

Что покажет нам свечение луны Юпитера Европы?

Спутник Юпитера Европа - самый перспективный кандидат в Солнечной системе на присутствие внеземной жизни. Однако до сих пор химический состав его ледяной коры и океана под ней известен лишь частично. Однако необычное свойство луны Юпитера, ночная сторона которой освещена, может вскоре помочь получить о ней больше информации: свечение Европы вызвано постоянной бомбардировкой поверхности льда высокоэнергетическими частицами с близлежащего Юпитера, а спектр этой флуоресценции показывает, какие молекулы присутствуют во льду.

На первый взгляд ледяная луна Европы кажется холодной и очень неприятной. Поскольку вся поверхность спутника покрыта льдом, здесь нет защитной атмосферы, а температура составляет около - 150 °C. Но в 10-15 км подо льдом - совершенно другой мир: океан жидкой соленой воды, глубина которого,, как показывают данные космических зондов, может достигать 100 км. Приливные силы Юпитера поддерживают воду, та как сила тяжести, которая изменяется в зависимости от положения Европы на орбите, сжимает и расширяет кору и ядро луны и нагревает их. Это создает течения под ледяной поверхностью, и в ней появляются многочисленные трещины, сквозь которые водяной пар проникает наружу.

Бомбардировка электронами заставляет молекулы светиться

Однако пока планетологи могут только строить догадки о химическом состоянии воды в подледном океане Европы и о том, является ли она благоприятной для жизни. В этом вопросе решающим является химический состав воды и покрывающей ее ледяной корки.

«Знание неорганического состава поверхности Европы важно, например, чтобы иметь возможность проверить соленость океана и модели обмена между океаном и поверхностью».
Мурти Гудипати (НАСА)

Это одна из причин, по которой планируется запустить к Луне Юпитера в ближайшие несколько лет космический зонд Europa Clipper.

Состав ледяной корки может показать, насколько на самом деле благоприятен для жизни подледный океан Европы Фото: © НАСА / Лаборатория реактивного движения-

Хотя эта флуоресценция слишком слабая, чтобы ее можно было заметить в наземные телескопы, ученые полагают, что это свечение будет хорошо видно, когда мимо луны Юпитера пролетит Europa Clipper. Причина появления такого освещения - постоянная бомбардировка спутника Юпитера заряженными частицами из магнитного поля самой гигантской планеты. Когда эти частицы сталкиваются с молекулами и атомами на поверхности Европы, они отдают им энергию. А когда те возвращаются в свое прежнее состояние, они излучают энергию в виде фотонов и светятся.

«Такое световое излучение, вызываемое электронной бомбардировкой, известное также как электронно-стимулированная люминесценция, уже наблюдалось в нескольких исследованиях с чистым водяным льдом».
Мурти Гудипати

Соленый лед тоже излучает характерные световые спектры. Поэтому исследователи считают весьма вероятным, что такое свечение произойдет и на Европе.

Так может выглядеть флуоресценция ночной стороны Европы вблизи. Фото: © НАСА / Лаборатория реактивного движения

Спектральная подпись раскрывает композицию

Гудипати и его коллеги более подробно исследовали, как может выглядеть свечение на ночной стороне Европы и какие спектральные сигнатуры оставляют после себя различные молекулы, которые могут присутствовать во льду луны Юпитера. Для этого они бомбардировали различные ледяные смеси электронами с энергией до 25 МэВ. Это соответствует диапазону энергий потоков частиц, попадающих, согласно расчетам, на ночную сторону Европы. И действительно: при бомбардировке электронами лед начал светиться.

«Аналоги льда Европы, когда они подвергаются воздействию пучков электронов высокой энергии, излучают характерные спектральные сигнатуры в видимом диапазоне. Спектры водяного льда имеют при этом три характерные полосы излучения».
Мурти Гудипати

Один из этих пиков находится в фиолетовом диапазоне (330 нм), второй - в сине-зеленом (440 нм), а третий, особенно сильный, имеет максимум в желто-зеленом диапазоне (525 нм).

Как показали дальнейшие испытания, тонкие изменения в этом основном спектре могут показать, примешаны к водяному льду соли и какие. Добавление хлорида натрия (NaCl) сильно уменьшило пик излучения на 525 нм, тогла как присутствие сульфата магния привело к небольшому смещению этого пика до длины волны 560 нм.

«Спектры льда, легированного сульфатами, тоже показали широкое плечо излучения в красной области, которого не было ни в одном из других типов льда».
Мурти Гудипати

Согласно расчетам, свечение и его спектральные характеристики должны быть достаточно сильными, чтобы их мог уловить и прочитать космический зонд Europa Clipper во время пролета на высоте около 50 км.

"Таким образом, можно использовать ночные переходы. чтобы получить карту состава ледяной поверхности Европы».
Мурти Гудипати

Это может помочь выяснить, обладают ли кора и океан луны Юпитера химическими предпосылками для жизни.

Источник: wissenschaft.de

Вода встречается на всех каменистых планетах?

Возникновение жизни - загадка. Тем не менее исследователи сходятся во мнении, что вода - необходимое условие жизни. Первая клетка появилась в воде, а затем превратилась в многоклеточный организм. Возраст самого старого из известных одноклеточных организмов на Земле составляет около 3,5 миллиардов лет.

Если жизнь возникла в воде, то откуда взялась вода?

«Есть две гипотезы о появлении воды. Одна состоит в том, что она попадает на планеты случайно, когда астероиды, содержащие воду, сталкиваются с рассматриваемой планетой».
Профессор Мартин Биццарро (Копенгагенский университет)

Вместе с доцентом Чжэнбином Дэном Биццарро возглавил новое исследование, ставящее теорию о появлении воды с ног на голову.

«Другая гипотеза заключается в том, что вода возникает в связи с формированием планеты. Наше исследование предполагает, что эта гипотеза верна, и, если это так, она чрезвычайно интересна, поскольку означает, что присутствие воды является биопродуктом процесса формирования планеты».
Мартин Биццарро

Если теория Мартина Биззарро и Чжэнбинь Дэна окажется верной, жизнь в планетных системах, возможно, имела больше шансов на развитие, чем предполагалось ранее.

Исследования ученых показывают, что вода на Марсе была на протяжении первых 90 миллионов лет существования планеты. Согласно первой гипотезе, это было задолго до того, как богатые водой астероиды бомбардировали во внутренней Солнечной системе такие планеты, как Земля и Марс.

«Это предполагает, что вода возникла при формировании Марса. И это говорит нам, что вода может возникать на планетах естественным путем и ​​не требует внешнего источника, такого как богатые водой астероиды».
Мартин Биццарро

Исследование основано на анализе довольно скромного черного метеорита возрастом 4,45 миллиарда лет. Он содержит бесценные сведения о ранней Солнечной системе. «Черная красавица» - название метеорита - происходит от первоначальной марсианской коры и дает уникальное представление о событиях времен формирования Солнечной системы.

«Это золотая жила информации. И чрезвычайно ценная».
Мартин Биццарро

После находки метеорита в марокканской пустыне он был продан по цене 10 000 долларов за грамм. Еще в 2017 году Мартину Биццарро удалось купить чуть менее 50 граммов этой породы для исследовательских целей и теперь они могут показать в лаборатории признаки присутствия жидкой воды на Марсе во время его образования. Однако сначала им пришлось раздробить, растворить и проанализировать 15 граммов дорогого камня.

«Мы разработали новую технику, которая определила, что Марс в младенчестве подвергся одному или нескольким серьезным ударам астероидов. Удар, как показывает Черная Красавица, создал кинетическую энергию, которая высвободила много кислорода. И единственный механизм, который, вероятно, мог вызвать высвобождение такого большого количества кислорода - это присутствие воды».
Чжэнбинь Дэн

Еще одно яблоко раздора между исследователями - это вопрос, как Марс мог иметь на своей холодной поверхности жидкую воду, которая вызывает отложения рек и озер, видимых на планете сегодня. Жидкая вода является предпосылкой для накопления органических молекул, что и произошло, по крайней мере, 3,5 миллиарда лет назад при возникновении жизни на Земле.

Анализ Черной красавицы показывает, что при ударе астероида о Марс в атмосферу было выброшено много парниковых газов.

«Это означает, что атмосфера, богатая CO2, могла вызвать повышение температуры и, таким образом, позволила жидкой воде существовать на поверхности Марса».
Чжэнбинь Дэн

В настоящее время команда проводит дополнительное исследование по изучению микроскопических водоносных минералов, обнаруженных в Black Beauty. Древние водные минералы являются оригинальными и неизменными с момента образования, а это означает, что метеорит стал свидетелем самого появления воды.

Источник: eurekalert.org

Где во Вселенной прячется неоткрытая материя?

Ранее считалось, что не найдено около 40 % обычной материи (для нее есть другой термин - «барионная»), присутствующей во всех космических объектах: звездах, планетах, галактиках. Французские астрономы уверены, что они нашли это недостающее или неоткрытое вещество.

Астрофизики уже давно предполагали, что «недостающая материя» - это горячий газ, скрывающийся в космической сети. Как недавно сообщила команда Института космической астрофизики, возглавляемая Набилой Аганим и Хидеки Танимурой, в Astronomy & Astrophysics, галактики разбросаны по Вселенной и представляют собой сложную сеть узлов. Их соединяют нити (филаменты), которые, в свою очередь, разделены пустотами. Эти структуры обычно называют «космической паутиной».

Ранее предполагалось, что в этих волокнах содержится диффузный горячий газ, то есть почти вся барионная материя Вселенной. Однако сигнал, излучаемый этим газом, настолько слаб, что на самом деле от 40 до 50 % барионов до сих пор остаются ненайденными.

Моделирование рентгеновского излучения газов в нитях «космической паутины» Фото: Tanimura, Aghanim

Именно эти недостающие барионы скрыты в структуре волокон космической паутины, которую искали два астронома совместно со своими коллегами. В своем недавно опубликованном исследовании ученые представили статистический анализ. В нем впервые показано рентгеновское излучение, которое испускают в волокнах горячие барионы. Обнаружено это благодаря сигналам, идентифицированных с помощью рентгеновской обсерватории ROSAT на основе наблюдений около 15000 крупных космических нитей.

Чтобы обнаружить присутствие в космической паутине горячего газа и измерить его температуру, исследователи применили пространственное соотношение положения волокон и рентгеновского излучения. Результаты подтвердили проведенные той же командой предыдущие исследования, основанием для которых послужило косвенное обнаружение в космической сети горячего газа благодаря его влиянию на микроволновый фон космического пространства.

Исследователи надеются, что новые результаты приведут к более детальным исследованиям с использованием более качественных данных для изучения в структуре волокон космической паутины эволюции газа.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de

Во время полета к Меркурию зонд обошел Венеру

Космический зонд BepiColombo, запущенный еще в 2018 году, доберется до орбиты Меркурия лишь в 2025. Недавно он завершил маневр облета Венеры.

Ни один космический исследователь не упустит шанса собрать новые данные о планетах нашей Солнечной системы. Такая возможность появилась и в середине октября во время миссии BepiColombo, в рамках которой Европейское космическое агентство сотрудничает со своим японским партнером Jax.

Первый маневр обхода Венеры

Космический зонд, который должен в 2025 году долететь до своей цели, орбиты Меркурия, завершил в октябре свой первый маневр обхода Венеры. За ним должен последовать второй.

BepiColombo миновал Венеру рано утром 15 октября. Ученые недавно сообщили удивительную новость о том, что в облаках этой планеты обнаружено химическое соединение фосфин, что предполагает наличие там микроорганизмов.

Foto: ESA / NASA

Измерения солнечного ветра

Инструменты зонда BepiColombos были созданы для изучения Меркурия. Однако, насколько это было возможно, измерения проводились и во время обхода Венеры. Наряду с фотографиями были собраны данные о ее атмосфере и взаимодействии с солнечным ветром.

Видео SciTech Daily: BepiColombo обходит Венеру

Какие сведения можно получить из облета, в ходе которого зонд подошел к Венере приблизительно на 10 тыс. км? Ответа на этот вопрос пока нет. Миссия названа именем итальянского математика Джузеппе (сокращенно - Бепи) Коломбо, который помог спланировать первый в истории космоса маневр с обходом Венеры, выполненный первой миссией «Меркурий» Mariner 10.

Источник: derstandard.at

Сколько водорода вокруг Солнечной системы?

Солнечная система окружена диффузной туманностью из водорода. Его плотность определил New Horizons. По данным этого космического зонда НАСА, локальная межзвездная среда включает на 40 % больше нейтрального водорода, чем предполагалось. Это может объяснить некоторые расхождения между наблюдениями и теоретическими моделями.

Хотя наша Солнечная система пронизывает межзвездную среду Млечного Пути со скоростью десятков тысяч километров в час, мы почти не замечаем этого, поскольку магнитное поле Солнца окружает нас как защитный пузырь, удерживающий все заряженные высокоэнергетические частицы. Только два космических зонда Voyager достигли внешнего края этой гелиосферы. Их данные предоставляют первую информацию о том, на что похожа ее межзвездная среда.

Нейтральный водород и «захватывающие ионы»

Но есть еще один способ получить информацию о составе нашей локальной межзвездной среды. Магнитное поле нашего светила отклоняет заряженные частицы, но пропускает нейтральные атомы водорода - а они составляют более половины гелиосферы. По количеству летящих в нее атомов водорода астрофизики могут сделать вывод о нашем космическом «внешнем мире».

Межзвездная среда окружает магнитный пузырь Солнечной системы Фото: © НАСА / GSFC

Однако есть одна загвоздка: поступающие извне атомы водорода недолго остаются электрически нейтральными. Они относительно быстро ионизируются солнечным ветром и светом. И все-таки их можно обнаружить.

«Они потеряли электрон, но мы знаем, что они попали к нам в виде нейтральных атомов, и можем наблюдать эти ‚захватывающие ионы‘ (Pickup-Ionen)».
Павел Свачина (Принстонский университет)

Первое измерение на внешней границе гелиосферы

Проблема, однако, в том, что зонды Voyager не имеют на борту подходящих измерительных устройств. Вот почему эти захваченные ионы были измерены космическим зондом Ulysses только на уровне орбиты Юпитера. Однако так далеко от внешней границы гелиосферы можно обнаружить лишь небольшую часть этих частиц водорода.

«Захваченные ионы внутренней гелиосферы уже прошли миллиарды километров фильтрации.
Соавтор работы Эрик Кристиан (НАСА, Центр космических полетов)

Но теперь New Horizons впервые поставляет данные измерений из внешней Солнечной системы - пояса Койпера. Там, за Плутоном, космический зонд измерил инструментом SWAP, предназначенным для солнечного ветра, плотность более энергичных ионов. На основе этих данных исследователи определили, сколько нейтрального водорода должно присутствовать в локальной межзвездной среде.

Нейтрального водорода на 40 % больше, чем ожидалось

Плотность нейтрального водорода на внешней границе гелиосферы составляет 0,127 атома на кубический сантиметр, что примерно на 40 % больше, чем предполагалось ранее. Такая плотность соответствуют примерно 120 атомам в одном литре, тогда как, по измерениям Ulysses, - приблизительно 85 атомам.

Однако новые результаты подтверждаются данными космического зонда «Вояджер-2» от 2001 года. В то время исследователи пытались определить количество межзвездных частиц, попадающих в гелиосферу, используя другой метод. Они проверили, насколько сильно «встречный ветер» этого притока водорода замедляет солнечный ветер, и получили значения плотности, которые очень похожи на значения плотности New Horizons с его прямым измерением.

Загадка миссии IBEX разрешена

Эта полоса высокоэнергетических нейтральных атомов, обнаруженная зондом IBEX, была до сих пор загадкой Фото: © НАСА / IBEX

Скорректированная плотность межзвездной среды не только дает лучшее представление о том, на что похожи наши космические окрестности, но и устраняет расхождения между теоретическими моделями и наблюдениями.

«Повышение плотности на 40 % процентов абсолютно необходимо, потому что это не только показывает, что наше Солнце встроено в более плотную часть межзвездного пространства, но и объясняет значительные ошибки в наших симуляциях».
Дэвид МакКомас (Принстонский университет)

Одним из примеров этого является миссия IBEX. Этот спутник НАСА впервые нанес на карту высокоэнергетические частицы в пограничной области нашей Солнечной системы в 2009 году и при этом обнаружил удивительную полосу с особенно высокой плотностью.

«Эта структура имеет миллиарды километров в ширину и десять миллиардов километров в длину - и никто не знал, что она существует»
Эрик Кристиан

В то время ни одна из моделей не могла объяснить это явление, потому что они основывались на старых значениях плотности. Но теперь астрофизики впервые могут согласовать модели и астрономические наблюдения.

Источник: scinexx.de