Svjetlost vjekovima zbunjivala ljude…

Ako živite na sjevernoj hemisferi i podignete pogled u nebo, u martu i aprilu, neposredno poslije sumraka ili prije svitanja, možda ćete primijetiti blijed svjetlosni pojas.

Na južnoj hemisferi može se primijetiti poslije sumraka krajem ljeta ili prije izlaska sunca. Taj svjetlucavi sjaj je Zodijačka svjetlost. Pruža se od Sunca preko pojasa zodijaka preklapajući ekliptiku. Svjetlost je slaba tako da se u prisustvu Mjeseca ne vidi.

Astronomi odavno smatraju da zodijačka svjetlost nastaje refleksijom sunčeve svjetlosti od prašine u Sunčevom sistemu a da je prašina nastala od nekoliko porodica asteroida i kometa koje su prolazile kroz Sunčev sistem.

Ali sada, tim naučnika svemirske sonde Juno tvrdi da je Mars krivac, odnosno da čestice prašine potiču sa Marsa. Svoje otkriće objavili su u radu od 9. marta u Journal of Geophysical Research: Planets. Instrument na svemirskoj letilici Juno slučajno je otkrio čestice prašine koje se udarale u letilicu tokom putovanja od Zemlje do Jupitera. Udari su dali važne podatke o porijeklu i orbitalnom razvoju prašine, rješavajući neke misteriozne varijacije zodijačke svjetlosti.

John Leif Jørgensen, profesor na Tehničkom univerzitetu Danske je dizajnirao četiri kamere tragača sa zvijezdama za sondu Juno. Ove kamere na letilici snimaju fotografije neba svake četvrtine sekunde kako bi utvrdile Junovu orijentaciju u svemiru prepoznavanjem rasporeda zvijezda prema katalozima zvijezda u memoriji letilice.

Ali Jørgensen se nadao da bi njegove kamere mogle ugledati i neki neotkriveni asteroid. Tako da je programirao jednu kameru da izvještava o stvarima kojih nije bilo u katalogu poznatih nebeskih objekata. Nije očekivao da će nešto otkriti: Skoro svi objekti na nebu su obuhvaćeni katalogom. Ali kada je kamera počela da šalje hiljade slika neidentifikovanih predmeta – pruge koje su se pojavljivale, a onda misteriozno nestajale – Jørgensen i njegove kolege su bili zbunjeni. “Gledali smo slike i govorili: ‘Šta bi ovo moglo biti?’”.

Jørgensen i njegov tim razmatrali su mnoge ideje. Čak mogućnost da je kamera uhvatila curenje rezervoara za gorivo. “Mislili smo: Nešto zaista nije u redu. Slike su izgledale kao da neko trese prašnjavi stolnjak kroz svoj prozor.”

Tek kada su istraživači izračunali prividnu veličinu i brzinu objekata na slikama, konačno su nešto shvatili: Zrna prašine su udarale u Juno brzinom od oko 16.000 kilometara na sat, odsijecajući submilimetarske komade letilice.

“Iako govorimo o objektima sa vrlo malo mase, oni zadaju gadan udarac”, rekao je Jack Connernei, zamjenik glavnog istražioca misije, sa sjedištem u NASA-inom Goddard Space Flight Center u Grinbeltu, Merilend.

Ispostavilo se da oblak otpadaka dolazio je iz Junonih velikih solarnih panela – najvećeg i najosjetljivijeg neplaniranog detektora prašine ikada napravljenog.

“Svaki komad otpada koji smo pratili bilježi uticaj međuplanetarne čestice prašine, omogućavajući nam da sastavimo raspodjelu prašine duž Junove putanje”, rekao je Connernei. Juno je lansiran 2011. godine. Poslije svemirskog manevara u pojasu asteroida 2012. godine, vratio se u unutrašnost Sunčevog sistema za gravitacionu Zemljinu pomoć 2013. godine, koja je sondu katapultirala prema Jupiteru.

Connernei i Jørgensen primijetili su da je većina udara prašine zabilježena u prostoru između Zemlje i pojasa asteroida, sa prazninama u distribuciji povezanim sa uticajem Jupiterove gravitacije. Prema naučnicima, ovo je bilo značajno otkriće. Prije toga, naučnici nisu mogli da izmjere distribuciju ovih čestica prašine u svemiru. Namjenski detektori prašine imaju ograničena područja sakupljanja, a samim tim i ograničenu osjetljivost na rijetku populaciju prašine. Uglavnom detektuju obilnije pojave čestica. U poređenju s tim, veliki solarni paneli sonde Juno imaju 1000 puta veću površinu za sakupljanje od većine detektora prašine.

Naučnici su utvrdili da se oblak prašine završava na Zemlji jer Zemljina gravitacija usisava svu prašinu koja joj se približava. “To je prašina koju vidimo kao zodijačku svjetlost”, rekao je Jørgensen.

Što se tiče spoljne ivice pojasa prašine, nalazi se na oko 2 astronomske jedinice (AU) od Sunca (1 AU je rastojanje između Zemlje i Sunca), a završava se iza Marsove orbite. Uticaj Jupiterove gravitacije djeluje kao barijera, sprečavajući čestice prašine da pređu iz unutrašnjeg Sunčevog sistema u dublji svemir. Ovaj isti fenomen, poznat kao orbitalna rezonanca, djeluje i na drugi način, gdje sprečava prašinu koja potiče iz dubokog svemira da pređe u unutrašnji Sunčev sistem.

Snažan uticaj gravitacione barijere ukazuje da su čestice prašine u gotovo kružnoj orbiti oko Sunca, rekao je Jørgensen. “A jedini objekt za koji znamo u gotovo kružnoj orbiti oko 2 AU je Mars, tako da je prirodna misao da je Mars izvor ove prašine”, rekao je.

Istraživači su razvili računarski model za predviđanje svjetlosti koja se odbija od oblaka prašine rasutog u deblji disk, rasijane gravitacionom interakcijom sa Jupiterom. Rasipanje zavisi od dvije veličine: nagiba prašine prema ekliptiki i njene orbitalne ekscentričnosti. Kada su istraživači unijeli orbitalne elemente Marsa, distribucija je tačno predvidjela varijacije zodijačke svjetlosti u blizini ekliptike.

“To je, po mom mišljenju, potvrda da tačno znamo kako ove čestice kruže u našem solarnom sistemu i odakle potiču.” rekao je Connernei.

Iako sada postoje dobri dokazi da je Mars, najprašnjavija planeta za koju znamo, izvor zodijačke svjetlosti, Jørgensen i njegove kolege još uvijek ne mogu da objasne kako je prašina mogla izbjeći zagrljaj Marsovske gravitacije. Nadaju se da će im drugi naučnici pomoći.

U međuvremenu, istraživači primjećuju da će pronalaženje istinske raspodjele i gustine čestica prašine u Sunčevom sistemu pomoći inženjerima da dizajniraju materijale svemirskih letilica koji mogu bolje da podnesu udare prašine. Poznavanje precizne raspodjele prašine takođe može voditi novim putanjama budućih svemirskih brodova kako bi se izbjegle najveće koncentracije čestica. Sićušne čestice koje putuju sa tako velikom brzinom mogu da odvale do 1000 puta veću masu iz svemirske letilice.

Cdm