Jedna od velikih žrtava svetlosnog zagađenja je zodijačko svetlo. Ako već postoji toliki ljudi koji nikada nisu videli Mlečni put sopstvenim očima jer ne mogu da uživaju u tamnom nebu, bolje da ne govorimo o ovoj pojavi. Zodijačko svetlo je raspršeno svetlo nejasno trouglastog oblika koje se može videti na dobrom delu neba bez Meseca neposredno pre izlaska Sunca u jesen ili nedugo nakon zalaska Sunca u proleće. Dugo vremena je poreklo zodijačke svetlosti, poznate i kao 'lažna zora', bilo misterija. Znalo se samo da se sastoji od vrlo finih čestica koje se nalaze u ekliptike – ravni u kojoj kruže planete pa otud i pridev 'zodijački' – koje raspršuju Sunčevu svetlost. No, šta bi mogao biti izvor tih čestica? Svi dokazi su ukazivali na komete kao na krivce. One su bili jedini poznati objekti koji su izbacivali materijal prilikom priblaska Suncu, stvarajući upadljive repove koje svi poznajemo. Konkretno, kratkoperiodične komete Jupiterove porodice su bile glavni osumnjičeni, jer su objekti koji seku unutrašnji solarni sistem i relativno se često fragmentiraju. Međutim, ubrzo se pojavila suparnička teorija: Sudari između asteroida Glavnog pojasa...
Zodijačko svetlo na horizontu i Mlečni put viđeni iz Las Cañadas del Teide na Tenerifima na slici Daniela Lópeza.
Pronalaženje rešenja misterije vrlo je teško zbog hirovitog ponašanja međuplanetne prašine pod uticajem Sunčeve svetlosti. Vrlo male čestice prašine 'istisnute' su iz Sunčevog sustava zračnim pritiskom svjetlosti – to je isti fenomen koji uzrokuje repove prašine u kometama – ali veće čestice putuju u suprotnom smeru prema Sunce sledi spiralne orbite zbog Poynting-Robertsonovog efekta. Zbog toga je teško otkriti izvor sve te prašine, iako mora postojati mehanizam koji je stalno proizvodi. Rezultati evropske misije 'Rosetta', koja je proučavala kratkoročnu kometu 67P/Čurjumov-Gerasimenko pre otprilike šest godina, očito su potvrdili da su takve komete doprinele zodijačkoj svetlosti, kako se sumnjalo, uz sudare asteroida kao drugim najvećim doprinosiocem. Činilo se da je rasprava rešena. Pa ipak, u neočekivanom zaokretu scenarija, novi podaci upućuju na izvor o kojem niko nije razmišljao: planeti Mars.
Mars bez i sa olujom prašine (NASA / ESA / STScI).
Doista, čini se da čuvene peščane oluje Crvene planete ubrizgavaju ogromne količine prašine u međuplanetni prostor, prašinu koja se zatim distribuira po unutarnjem Sunčevom sistemu i stvara zodijačku svetlost. Kao što je to često slučaj u nauci, ovo je otkriće rezultat kosmičke slučajnosti. Tačnije, to se desilo zahvaljujući solarnim panelima Nasine sonde 'Junona'. Ali kakve veze ova sonda, izgrađena strogo za proučavanje Jupitera, ima sa zodijačkim svetlom? Pa u principu nikakve, ali pogledajmo korak po korak. 'Junona' je lansirana 2011. prema Jupiteru, ali zbog svoje veličine nije mogla da bude lansirana direktnom trajektorijom, već je bila prisiljena da izvede propulzivni manevar u dubokom svemiru nakon čega je usledilo fly-by pored Zemlje kako bi stigla do gasovitog diva. Kao rezultat, 'Junona' je provodila mnogo vremena oko Sunca u eliptičnoj orbiti.
'Lockheed Martinova' sonda 'Junona'. Teška je 3625 kg (NASA).
Ključ ovde su 'Junonini' masivni solarni paneli[1], dizajnirani za napajanje ove sonde udaljene više od 700 miliona kilometara od Sunca. Budući da su tako veliki (49,7 m2), brojne čestice međuplanetne prašine sudarile su se s panelima. Ti bi sudari ostali nezapaženi da nije bilo četiri navigacione kamere koje je nosila sonda, osmišljene za proveru položaja letilice u odnosu na zvezde. Tehničari misije bili su iznenađeni kad su na slikama s ovih kamera uočili pokretne objekte. Nakon što su proučili fenomen, shvatili su da se radi o komadićima samih panela koji su se odvojili usled sudara malih čestica međuplanetne prašine pri brzini od ~16000 km/h. Iznenada, rukovodioci misije su shvatili da je 'Junona' postala veliki međuplanetni detektor prašine, s površinom hiljadu puta većom od prethodno lansiranih instrumenata. Osim toga, prvi put su imali instrument sposoban da detaljno meri distribuciju ove prašine u odnosu na Sunce na različitim udaljenostima do orbite Jupitera. Većina udaraca koje je pretrpela sonda dogodila se između Zemlje i pojasa asteroida. 'Junona' je takođe prošla kroz unutrašnjost Zemljine orbite i otkrila da je gustina prašine u tom području znatno manja, očito zato što je Zemljino gravitaciono polje odgovorno za njeno 'čišćenje'. Sonda je proučavala spoljnju granicu prašine, koja takođe naglo završava, u ovom slučaju dve astronomske jedinice udaljena od Sunca.
'Junonin' put do Jupitera (Jørgensen i sar.).
Tokom svog putovanja do Jupitera, 'Junona' je letela malo iznad ravni ekliptike i otkrila da je broj udara drastično smanjen. Podaci 'Junone' ne uklapaju se dobro s teorijom da je poreklo zodijačke svetlosti u asteroidnom pojasu, budući da se većina prašine nalazi unutar Glavnog pojasa. No to se ne slaže ni sa kometnom teorijom, jer se ta prašina nalazi vrlo blizu ekliptike, a komete, čak i one s kratkim periodom, imaju mnogo izraženije nagibe. Naučni tim 'Junone', predvođen Dancem Johnom Leifom Jørgensenom, došao je do iznenađujućeg zaključka da izvor prašine mora biti – Mars. To bi objasnilo abnormalnu raspodelu čestica prašine i, prije svega, činjenica da postoji veliki broj čestica na udaljenosti od Marsa, ali nijedna blizu Zemlje. Ako Zemljino gravitacijsko polje može da očisti ovu prašinu, zašto ne i Marsovo? Jedino objašnjenje je da je Crvena planet poreklo zodijačke svetlosti. Osim toga, disk najveće gustine ove prašine odgovara nagibu Marsove orbite u odnosu na ravan ekliptike – 1,85º.
Uticaji međuplanetnih čestica prašine dnevno na 'Junonine' ploče u funkciji vremena i udaljenosti sonde do Sunca (zelena linija) (Jørgensen i sar.).
Prema novoj teoriji, marsovske peščane olujne ubrizgale bi čestice u gornju atmosferu planete, od kojih bi neke dobile brzinu bega. Tada bi Sunčeva svetlost i gravitacija Jupitera bili zaduženi za distribuciju ove prašine po unutarnjem Sunčevom sistemu... Misterija rešena? Pa bojim se da nije. Ova nova hipoteza ima vrlo veliku slabu tačku, a to je da ne postoji poznati fenomen sposoban da objasni kako toliko čestica prašine može da 'pobegne' s Marsa. Unatoč tome što je mala planeta, Mars nije kometa, niti je to mali svet poput Encelada. Brzina bega s Crvene planete je 5 km/s, što nije malo. Statistički se može objasniti da neke čestice mogu povremeno da stignu do izlazne brzine slučajnim sudarima, ali trenutno nije poznat mehanizam koji opravdava izbacivanje velikog broja čestica. Sem toga, čini se da opažanja sonde 'MAVEN' isključuju mogućnost da su izvor ove prašine sateliti Fobos i Deimos, pa je jedini mogući izvor crveni domaćin. S druge strane, ne znamo je li to kontinuirana ili specifična vremenska pojava. Osim toga, čak i pod pretpostavkom da je ova teorija istinita, ostaje da se razjasni koliki je doprinos kometa kratkog perioda zodijačkoj svetlosti, da li je zanemariv uprkos brojnim studijama koje ukazuju na suprotno?
Uticaji čestica koje je 'Junona' otkrila u funkciji udaljenosti od Sunca.
Ako se potvrdi, ovo bi otkriće imalo velike implikacije na proučavanje drugih zvezdanih sistema. Međuplanetna prašina koja stvara zodijačko svetlo nalazi se i oko drugih zvijezda. Ova egzozodijačka svetlost izvor je 'buke' kada se direktno promatraju kamene planeti u nastanjivoj zoni zvezda sličnih Sunca (osobito u infracrvenom). Razumijevanje načina na koji se proizvodi ovo svetlo pomoći će nam da poboljšamo instrumente za direktno promatranje egzoplaneta i egzozemalja. Nadalje, do sada se smatralo da sistemi s vrlo intenzivnim egzozodijačkim svetlom moraju da poseduju velike asteroidne pojaseve i/ili brojne komete kratkog perioda rotacije. Ako je marsovska hipoteza o poreklu zodijačke svetlosti tačna, to znači da moramo da uzmemo u obzir i prisutnost 'prašnjavih planeta'. Konačno, još jedna direktnija i pragmatičnija posledica ovog otkrića je da će se morati voditi računa o dizajnu solarnih panela budućih sondi koje ulaze u spoljnji Sunčev sistem. Do sada su paneli bili dovoljno jaki i kruti da izdrže nalet ovih međuplanetnih čestica, ali nova generacija fleksibilnih panela možda neće biti toliko izdrljiva.
Model međuzvezdane distribucije prašine u Sunčevom sistemu izmeren od strane 'Junone'. (NASA).
Reference:
- https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/serendipitous-juno-spacecraft-detections-shatter-ideas-about-origin-of-zodiacal-light
- https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JE006509
[1] Njeni paneli su najveći ikad lansirani nekom planetarnom sondom, jer u orbiti oko Jupitera sonda prima samo 4% Sunčeve svetlosti koja ju je obasjavala oko Zemlje. Da su paneli na Zemlji, davali bi 12-14 kW energije
Na sličnu temu pročitajte i:
Rešena misterija lažne zore (Dragan Tanaskoski)
Interesantne činjenice o Marsu
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
