Ako živite na severnoj hemisferi i podignete pogled u nebo, u martu i aprilu, neposredno posle sumraka ili pre svitanja, možda ćete primetiti bled svetlosni pojas. Na južnoj hemisferi može se primetiti posle sumraka krajem leta ili pre izlaska sunca. Taj svetlucavi sjaj je Zodijačka svetlost. Pruža se od Sunca preko pojasa zodijaka preklapajući ekliptiku. Svetlost je slaba tako da se u prisustvu Meseca ne vidi.

Slika 1. Zodijačka svetlost vekovima je zbunjivala ljude.

Astronomi odavno smatraju da zodijačka svetlost nastaje refleksijom sunčeve svetlosti 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 letelici Juno slučajno je otkrio čestice prašine koje se udarale u letelicu tokom putovanja od Zemlje do Jupitera. Udari su dali važne podatke o poreklu i orbitalnom razvoju prašine, rešavajući neke misteriozne varijacije zodijačke svetlosti.

Slika 2. Zodijačka svetlost, ili lažna zora, nastaje odbijanjem sunčevih zraka od čestica prašine u orbiti između Zemlje i Marsa. Čestice potiču sa Marsa.

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

Ali Jørgensen se nadao da bi njegove kamere mogle ugledati i neki neotkriveni asteroid. Tako da je programirao jednu kameru da izveštava 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, odsecajući submilimetarske komade letelice. "Iako govorimo o objektima sa vrlo malo mase, oni zadaju gadan udarac", rekao je Jack Connernei, zamenik glavnog istražioca misije, sa sedištem u NASA-inom Goddard Space Flight Center u Greenbeltu, Mariland.

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

https://www.youtube.com/watch?v=ve0jLXEzFXE 

„Svaki komad otpada koji smo pratili beleži uticaj međuplanetarne čestice prašine, omogućavajući nam da sastavimo raspodelu prašine duž Junove putanje“, rekao je Connernei. Juno je lansiran 2011. godine. Posle 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 primetili su da je većina udara prašine zabeležena između u prostoru između Zemlje i pojasa asteroida, sa prazninama u distribuciji povezanim sa uticajem Jupiterove gravitacije. Prema naučnicima, ovo je bilo značajno otkriće. Pre toga, naučnici nisu mogli da izmere distribuciju ovih čestica prašine u svemiru. Namenski detektori prašine imaju ograničena područja sakupljanja, a samim tim i ograničenu osetljivost na retku 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 svetlost“, 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 deluje kao barijera, sprečavajući čestice prašine da pređu iz unutrašnjeg Sunčevog sistema u dublji svemir. Ovaj isti fenomen, poznat kao orbitalna rezonanca, deluje i na drugi način, gde sprečava prašinu koja potiče iz dubokog svemira da pređe u unutrašnji Sunčev sistem

Slika 3. Prikaz pljosnatog i širokog pojasa marsovske prašine koji se prostire od Zemlje do iza Marsa, zbog koga na Zemlji vidimo zodijačku svetlost.

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 svetlosti koja se odbija od oblaka prašine rasutog u deblji disk, rasejane gravitacionom interakcijom sa Jupiterom. Rasipanje zavisi od dve veličine: nagiba prašine prema ekliptiki i njene orbitalne ekscentričnosti. Kada su istraživači uneli orbitalne elemente Marsa, distribucija je tačno predvidela varijacije zodijačke svetlosti 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 svetlosti, Jørgensen i njegove kolege još uvek ne mogu da objasne kako je prašina mogla izbeći zagrljaj Marsovske gravitacije. Nadaju se da će im drugi naučnici pomoći. O marsovskim peščanim olujama pisali smo ovde.

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

Izvori:

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JE006509

https://www.jpl.nasa.gov/news/serendipitous-juno-detections-shatter-ideas-about-origin-of-zodiacal-light

https://news.sky.com/story/nasa-we-think-weve-solved-the-mystery-of-zodiac-light-12241621

https://sr.wikipedia.org/sr-el/Зодијачка_светлост