Problem z Krabem

Pulsar

(Problem z Krabem)

Pierwsza w katalogu mgławic Messiera, oddalona o około 6300 lś, mgławica Krab (M1) jest przypuszczalnie najbardziej oglądanym przez astronomów obiektem. Mgławica ta, zwana również SN 1054 lub 1054 AD, jest pozostałością po supernowej, która eksplodowała w lipcu 1054 roku, i którą chińscy astronomowie obserwowali wówczas przez blisko miesiąc. Była widoczna w świetle słonecznym. Obecnie rozciąga się na około 10 lś. Obserwacje ukazują wiele osobliwości. Należy do nich obecność w jej jądrze pulsara, gwiazdy neutronowej, której jasność zmienia się 30 razy na sekundę (czyli okres wynosi 33 ms).

Przeanalizujmy ostatnie fotografie w wysokiej rozdzielczości, zrobione przez ESO w VLT, oraz przez NOAO.

Mgławica Krab widziana przez VLT.

Otrzymane przez VLT (Mgławica Krab w gwiazdozbiorze Byka) spektakularne zdjęcie jest doskonałej jakości. Pulsar znajduje się blisko centrum. Ale aby wypatrzeć go pośród widocznych gwiazd potrzebne jest wprawne oko. Zaznaczmy, że jest to obraz po długom naświetlaniu, przez co pulsar wygląda na nim jak zwykła gwiazda, choć bardzo jasna. Odnotujmy również obecność bardzo jasnych gazów i czerwonych włókien.

Krab widziana NOAO

NOAO otrzymał, przy pomocy teleskopu WIYN o średnicy 3,5 m, doskonałą fotografię, tak dobrą, jak VLT.

To właśnie podczas analizowania tych dwóch zdjęć napotkałem trzeci dokument autorhttp://www2.iap.fr/saf/index.htmlstwa NOAO. Dokument ten, zamieszczony niżej, skłonił mnie od bliższego przyjrzenia się pulsarowi.

Pulsar widziany przez NOAO.

Ta niezwykła sekwencja zdjęć pulsara zrobiona została kamerą zliczającą fotony (KPCA), która pozwoliła uzyskać wyjątkową rozdzielczość czasową. Poniższy klip wideo powstał z połączenia dwóch charakterystycznych elementów sekwencji, z których pierwszy pokazuje stan spoczynkowy, a drugi stan aktywny pulsara. Oczywiście możemy mieć ich więcej.

NOAO prezentuje pełną sekwencję w formacie kompresji MPEG lub MOV. Rekomenduję, aby obejrzeć tą animację uważnie. tutaj można pobrać animację w formie ZIP.

Dźwięki pulsara. (Źródło)

Jodrell Bank Observatory ustaliło krzywą jasności pulsara w paśmie radiowym. Okres wynosi 33 ms, a trwanie jasnego impulsu to ok 3 ms.

§ Porównanie widm niektórych pulsarów

Niektóre widma pulsarów.

Zmiany jasności zaobserwowano w całym widmie elektromagnetycznym, od fal radiowych do prhttp://www2.iap.fr/saf/index.htmlomieniowania gamma.

Kolejną osobliwością pulsara Krab jest to, że w całym spektrum impulsy są synchroniczne i w fazie (patrz: lewa kolumna grafiki u góry). Według naszej wiedzy, pulsar Krab jest jedynym o tej charakterystyce.

© VLT

VLT nagrało, w świetle widzialnym, wariacje w jasności pulsara. Ciekawa czasowa asymetria, którą tu obserwujemy, jest bardzo trudna do wytłumaczenia modelem symetrycznych i biegunowych wiązek światła, wychodzących z wirującej gwiazdy neutronowej.

Co sprawia, że pulsar świeci? Dobre pytanie.

Analiza

• Podczas każdego maksimum jasności pulsara pojawia się świecący most.
• Most ten łączy pulsara z pobliską gwiazdą.
• Odległość dzieląca oba obiekty jest zmienna. Jest największa podczas najmniejszej jasności.

Pytania:

• Czy most ten jest artefaktem instrumentów?
• Czy można potwierdzić innymi obserwacjami realność tego faktu i tym samym wykluczyć hipotezę o artefaktach?
• Jaki dystans dzieli obie gwiazdy?
• Czy zmiany w odległości to iluzja optyczna lub artefakt?

Aby odpowiedzieć na dwa pierwsze pytania, użyliśmy obróbki cyfrowej na zdjęciu wysokiej rozdzielczości z ESO.

Wynik jest jasny, pomiędzy gwiazdami obserwujemy pomost. Ale ponieważ czas ekspozycji był długi, obraz pomostu jest sumą wszystkich jego instancji zaistniałych w czasie naświetlania (pulsar to gwiazda na dole). Warto odnotować:

• Most z materii ciągnie się poza pulsar.
• Wyraźnie widoczne są obłoki materii, wychodzące z drugiej gwiazdy.

Ta sama procedura powtórzona w przypadku zdjęcia wysokiej rozdzielczości dostarczonego przez NOAO w pełni potwierdza te wyniki (zdjęcie jest wyśrodkowane na pulsarze). Zauważmy:

• Most materii rozciąga się poza pulsar, przyjmując kształt dżetu.
• Na obrobionym cyfrowo obrazie z NOAO wyraźnie widać niebieską falę uderzeniową, której długość rośnie wraz z oddalaniem się od źródła, którym może być pulsar.
• Widać również symetryczne wyrzuty materii z drugiej gwiazdy.
• Na sekwencji zdjęć z KPCA, pomost materii nigdy nie pojawia się w stanie spoczynku pulsara. Wyklucza to efekt krawędziowy wywołany kamerą, chyba, żeby założyć zmienny efekt krawędzi zgodny z jasnością obserwowanego obiektu, co jest mało prawdopodobne.

Wnioski

Pomost z materii nie jest artefaktem instrumentów ani przetwarzania cyfrowego. Mamy trzy różne dokumenty go potwierdzające:

1. Sekwencję z kamery KPCA (NOAO).
2. Zdjęcie wysokiej rozdzielczości, zrobione przez VLT, którego przetworzoną cyfrowo wersję omawialiśmy.
3. Zdjęcie wysokiej rozdzielczości, zrobione przez NOAO, którego przetworzoną wersję omawialiśmy.

Jest to zatem bardzo realna okoliczność i i jest to prawdopodobnie okresowy dżet w płaszczyźnie osiowej, którego nie można pomylić z hipotetycznym osiowo biegunowym dżetem, który byłby okresowo skierowany ku obserwatorowi.

Problem

Odległość

Aby obliczyć dystans pomiędzy obiema gwiazdami możemy użyć pierwszego standardu, rozmiaru mgławicy Krab, rzędu 10 lś. Zakładamy dwie możliwe kombinacje:

1. Obie gwiazdy są w mgławicy
2. Obie gwiazdy nie są zbyt daleko od płaszczyzny poprzecznej względem kierunku patrzenia.

Okoliczność, że obie gwiazdy łączy most materii, potwierdza te hipotezy. Mierząc odległość pomiędzy gwiazdami na zdjęciu i porównując ją z rozmiarem mgławicy, otrzymujemy 0,13 roku świetlnego.

Możliwa jest inna metoda oceny. Nic nie może przekroczyć prędkości światła, zatem jeżeli ów dżet to relatywistycznej prędkości plazma wystrzelona ku pulsarowi, oraz znając okres trwania tego zdarzenia, to można wyznaczyć jego maksymalną odległość rozchodzenia się. Obliczenia dają nam maksymalny dystans mniejszy niż 10000 km. Z drugiej strony, problem nie zmieniłby się, gdyby to światło pulsara okresowo oświetlało dżet.

• Odległość 0,13 roku św. z miejsca definitywnie usuwa możliwość, że pulsar spowodowany jest niezbalansowanym dżetem biegunowym w połączeniu obracaniem się wzdłuż osi pulsara i jednoczesnym oświetlaniu obserwatora oraz dżetu długiego na 0,13 roku św. (potrzebny na to minimalny czas wynosi 45 dni)
• Druga wartość odległości jest zupełnie niekompatybilna z pierwszą.
• Obserwacja ukazująca tą półrównoczesność, zmusza nas do przyjęcia drugiej wartości: odległość < 10000 km.
• Konieczne jest rozwiązanie tej sprzeczności co do dystansu dzielącego pulsar od powiązanej z nim gwiazdy.

Problem rośnie

Wariacje odległości oraz jej wyrównywanie

• Na klatkach sekwencji odległość pomiędzy gwiazdą a pulsarem wynosi 45 pikseli w stanie aktywności, natomiast tuż przed spoczynkiem rośnie ona do 55 pikseli. Różnica wynosi więc 10 pikseli. Reprezentuje ona 20% odległości, czyli 2000 km.
• Drogę tam i z powrotem (4000 km) pulsar pokonywałby w 33 ms (okres pulsara), co daje średnią prędkość 1200000 km/s, zupełnie niezgodnie z prawami fizyki.
• Tym samym należy skorygować obliczoną poprzednio odległość: 300000 / 1200000, lub 1/4. To daje nam odległość < 2500 km oraz wariację odległości < 500 km.
• Sprzeczności w odległościach są coraz gorsze.
• Co gorsza, odległość ta jest niezgodna z z tym, co wiemy o fizycznych rozmiarach gwiazd. Jest to druga sprzeczność do rozwiązania. Należy zatem przyznać, że te dwie gwiazdy są parą niewielkich rozmiarów gwiazd neutronowych.
• W jaki sposób pulsar, biorąc pod uwagę jego masę, zmienia swoją odległość o 500 km na przestrzeni 33 ms? Kłania się problem z bezwładnością.
• Co jeszcze gorsze, w jaki sposób ziemskie teleskopy mogą mieć dostateczną rozdzielczość, aby rozpoznawać tak niewielkie rozmiary z odległości 6300 lat świetlnych?

Oczywista średnica pulsara

Krzywa wariacji jasności pulsara, ustalona przez Jodrell Bank Observatory, pozwala na ustalenie oczywistej średnicy pulsara. Jeżeli szerokość impulsu odpowiada czasowi relatywistycznego rozchodzenia się energii (plazmy i/lub światła) wokół pulsara, to długość impulsu jest wystarczająco poprawną miarą jego średnicy.

• Szerokość impulsu jest rzędu 3 ms. Tym samym średnica pulsara jest rzędu 3c/1000, czyli 900 km.
• Jest to kompatybilne z teoretyczną średnicą pulsara, wynoszącą 20 km, ale pod warunkiem, że zmierzona średnica odnosi się do otaczającej pulsar magnetosfery.
• Fluktuacja odległości (500 km) jest zatem do wyjaśnienia przez dystorsje owej magnetosfery pod wpływem dżetu z gwiazdy powiązanej z pulsarem. Rozwiązywałoby to problemy z inercją, które powstałyby, gdyby to pulsar się przesuwał pod wpływem dżetu! Jednakże wywołuje to problem z bezwładnością magnetyzmu pulsara.

Hipoteza

Istnieją trzy rozwiązania sprzeczności w odległościach, z których dwa są ze sobą kompatybilne:

1. Maksymalna prędkość, prędkość światła może zostać w pewnych warunkach przekroczona. Jednak dopóki nie będzie ewidentnego dowodu na tą hipotezę, należy ją odrzucić.
2. Odległość oraz rozpiętość mgławicy Krab zostały wyolbrzymione. Choć jest to wciąż możliwe, wydaje się mało prawdopodobne. Szereg pomiarów różnymi metodami potwierdza tą odległość.
3. W centrum mgławicy ma miejsce efekt soczewki (grawitacyjny lub optyczny). Współczynnik powiększenia dawałby stosunek do odległości 0,13 roku świetlnego do 2500 km, czyli 5 × 10⁸. Wydaje się to zupełnie nierealistyczne. Jednak gdyby go przyjąć, to obraz pulsara i gwiazdy towarzyszącej byłby właściwy. Faktycznie, uważna analiza obrobionego cyfrowo zdjęcia, pochodzącego z VLT, ujawnia niespodziewane detale, które nie muszą być artefaktami. Pozwolę ci wam odkryć. Zwróćcie uwagę na szczegóły wystające z centralnych przesyconych obszarów gwiazd. Przydatna byłaby fotografia zrobiona w krótkim czasie naświetlania. Szczegóły sugerują wyrzuty koronalne.

Bernard Lempel , 21 stycznia 2002

Wnioski:

1. Pulsar jest układem dwóch gwiazd.
2. Okresowo ku pulsarowi z partnerującej mu gwiazdy wyrzucany jest dżet.
3. W momencie uderzenia pulsar świeci.
4. Ów dżet, prawdopodobnie złożony z gorących cząstek (protonów i/lub elektronów) zachowuje się jak seria ciągłych szoków elektrycznych w gazie.
5. Pulsar, podobnie jak Ziemia, posiada magnetosferę oraz atmosferę. To deformacja magnetosfery, pod wpływem dżetu, powoduje iluzję przemieszczania się pulsara.
6. Dżet kontynuuje rozchodzenie się poza pulsarem w postaci skupionej wiązki.
7. Mechanizm ten jest ten sam co w przypadku już napotkanym przez nas w jądrze galaktyki M 87 (samo regulujący się system z masywnym obiektem omiatanym dżetem i zwiększonymi siłami przez magnetyczny żagiel słoneczny). Tutaj jednak widzimy obecność układu relaksacyjnego. To pozwala bardzo prosto wyjaśnić asymetrię czasową ujawnioną przez VLT.

Inny układ podwójny z dżetem w Krabie?

Źródło: ESO (VLT)

1. Uważne studium obrazu HDR centrum M1, plus jego obrobionej cyfrowo wersji, pokazuje istnienie drugiej pary gwiazd, generującej dżet.
2. Ta para gwiazd (neutronowych?) nie generuje żadnego pulsara.
3. Dżet jest ciągły, ale prezentuje niewytłumaczalną krzywiznę jakby na skutek bocznego wiatru.

Na kolejnej stronie (Lustro w Krabie), pokażemy jak, oraz dlaczego hipoteza o soczewce jest nie tylko możliwa, ale i prawdopodobna.

Bibliografia

1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117 - Sept 2003. SAF. (PDF=1.6 MB)
2. To samo, Jets and binary Systems - B. Lempel, ale przetłumaczone z francuskiego [na angielski] (PDF, 588 KB)
3. Le pulsar du Crabe, Faits et Contradictions. (francuski)
4. Cluster, Explosions, Plasmoids, Ion Beams - Report on 7th Cluster Workshop (ESA 15 mar 2004) Obserwowany jest mechanizm relatywistycznych dżetów
5. Modèles d'avalanche des sous-orages géomagnétiques. (GRPS) oraz zostaje wreszcie wyjaśniony?
6. Tutorial on Supernovae, on the occasion of the 400th anniversary of the Supernova of Kepler of October 1604, zorganizowane przez Instytut Astrofizyki w Paryżu (IAP). (Doskonały raport napisany przez Dr. Jean-Pierre Martin).
7. The Mouse that soared G359.23-0.82: Wspaniałe potwierdzenie przez Chandra struktury i mechanizmu pulsarów (Wiatr gwiazdowy + magnetosfera + dżet).
8. Suzaku Discovery of Hard X-ray Pulsations from the Rotating Magnetized White Dwarf, AE Aquarii. Biały karzeł maskowany przez pulsara (kolejny układ podwójny) (Nowe)

---

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: A Bone in the Crab

Przetłumaczył: Łukasz Buczyńki

Mikrokwazar XTE J 1550-564 gra w ping-ponga

30 kwietnia 20003, NASA opublikowała, na portalu teleskopu Chandra, stronę zadedykowaną mikrokwazarowi XTEJ1550-564.

Źródło: Obserwatorium Chandra

Komentarz towarzyszący jest w najwyższym stopniu interesujący.

Seria zdjęć z Chandra pozwala naukowcom śledzić ewolucję wielkich dżetów rentgenowskich, wytwarzanych przez czarną dziurę w podwójnych układzie gwiazdowym. Jak pokazuje schemat, materia gazowa wyciągana ze zwykłej gwiazdy formuje dysk wokół czarnej dziury. Gaz nagrzewa się do temperatury milionów stopni, a intensywne siły elektromagnetyczne w dysku mogą mogą wyrzucić strugę wysoko energetycznych cząstek.

Wybuch promieni rentgenowskich ze źródła, XTE J1550-564, został zarejestrowany przez należący do NASA Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) w 1998 roku. Dalsze obserwacje przy pomocy Chandra i radioteleskopów pozwoliły wykryć pierwszy dżet (z lewej), a następnie kolejny (z prawej), złożony z wysoko energetycznych cząstek, oddalających się od czarnej dziury z około połową prędkości światła. Cztery lata po wybuchu oba dżety przesunęły się przeszło 3 lata świetlne, a lewy dżet zwalniał i zanikał.

Obserwacje wskazują, że dżet po lewej porusza się wzdłuż linii nachylonej w stronę Ziemi, podczas, gdy prawy dżet nachylony jest przeciwnie. Tłumaczyłoby to, dlaczego lewy dżet zdawał się poruszać dalej od czarnej dziury niż dżet po prawej, oraz dlaczego zanikł pierwszy. Aczkolwiek, biorąc pod uwagę takie ułożenie, trudno jest zrozumieć względną różnicę w jasności prawego dżetu, ponieważ oddala się on i powinien być ciemniejszy, niż wygląda. Jednym z wyjaśnień jest zanurzanie się go w gęsty obłok gazu. Opór gazu spowolniłby dżet, i spowodował falę uderzeniową dostarczającą energii elektronom, powodując ich świecenie. Obserwowany kometarny kształt prawego dżetu wskazuje, iż faktycznie oddziałuje on z gazem międzygwiezdnym.

Wyrzucenie dżetów przez gwiazdową czarną dziurę i supermasywną czarną dziurę jest częstym zjawiskiem we Wszechświecie, i okazuje się być jednym z przekazywania przez czarne dziury energii do otoczenia. Chociaż przyjmuje się, że wszystkie dżety spowalnia opór gazu, przez który się poruszają, dla dżetów z supermasywnych czarnych dziur może to trwać miliony lat.

Dżety XTE J1550 są pierwszymi, które uchwycono w trakcie spowalniania. Podczas czterech lat astronomowie obserwowali proces, który w przypadku supermasywnych czarnych dziur może trwać nawet miliony lat. Podkreśla to wartość badań nad czarnymi dziurami w naszej galaktyce, takimi, jak XTE J1550.

Przyjrzyjmy się temu bliżej.

Mikrokwazar XTE 1550-564 (źródło: Chandra)

Obserwacje pokazują, że proces przebiegał w trzech głównych etapach:

1. Supernowa (?) w centrum 22 września 1998 roku.
2. Fala uderzeniowa niewidocznego dżetu z lewej, 9 czerwca 2000 roku.
3. Fala uderzeniowa niewidocznego dżetu z prawej, 11 marca 2002 roku.

Całkowity czas: 42 miesiące.

Obserwacje wykonane przez Chandra z trudem łączą się z teorią o polarnych dżetach, którą proponują teoretycy (patrz: obrazek). Oczywisty problem, jasność prawego dżetu, został jasno wyrażony na stronie Chandra. Jasność ta nie zgadza się z prędkością (0,5 c), oraz zakładaną jego orientacją przestrzenną.

W rzeczy samej dżet ten miał się pojawić jako drugi, skoro się od nas oddala. Teraz, rozważając prawa fizyki, powinien być mniej jasny...

Wyjaśnienie zaproponowane przez NASA (Chandra) należy oczywiście do możliwych. Pozostaje jednak bardzo hipotetyczne. Należałoby założyć, że mikrokwazar (czarna dziura?) wyrzucił symetrycznie dwa dżety plazmy w absolutnej próżni. Plazma ta napotkałaby, w różnej odległości, gaz o względnie dużej gęstości, który zjonizowała. Przerwa czasowa, spowodowana [ograniczoną] prędkością światła byłaby wówczas powiązana z kątowym nachyleniem osi rozchodzenia się dżetów (patrz: animacja powyżej). Ale wówczas...

Pytania i obiekcje

1. Dlaczego lewy dżet uległ rozmazaniu przed pojawieniem się prawego?
2. Dlaczego nie ma czasoprzestrzennej symetrii pomiędzy nimi?
3. Nic nie pozwala wykluczyć, że wkrótce z kolei prawy dżet zaniknie, co kwestionowałoby teorię o ciągłych dżetach.

Pulsar Krab. Obróbka cyfrowa: B. Lempel

M 81. Obróbka cyfrowa: B. Lempel.

Wiatr słoneczny.

Naprzemienny okresowy dżet.

Istnieją inne hipotezy, odrobinę siarkawe, ale logiczne, oparte na przykładach otrzymanych z obserwacji i obróbki zdjęć:

1. Pulsar Kraba.
2. Jądro M81.
3. Wiatr słoneczny oraz Ziemia.

Mikrokwazar mógłby być w rzeczywistości układem podwójnym, w którym oba obiekty obiegają się po bardzo wydłużonych orbitach. Ich trajektorie w sposób bardzo naturalny powodowałyby okresowe ustawianie się w dwóch symetrycznych pozycjach przy największym zbliżeniu. To w tych ustawieniach powinien powstawać dżet, w płaszczyźnie orbitalnej obu gwiazd, a nie w biegunowej osi kwazara. Wyjaśnienie powstawania dżetów jest do znalezienia w zjawiskach magnetohydrodynamicznych. Cząstki (wiatr gwiazdowy) wystrzelone z gwiazd byłyby skupiane i przyspieszane ku drugiej gwieździe. Omijałyby jej magnetosferę i były wyrzucane na zewnątrz jako dżet (model taki jak w przypadku oddziaływania wiatru słonecznego z ziemską magnetosferą).

Zatem okres wzbudzenia obu obiektów, wchodzących w skład XTE J 1550 byłby większy niż 42 miesiące, czyli ponad 7 lat ziemskich.

Wnioski

1. Jeże;i orbity na prawdę są bardziej lub mniej wydłużonymi elipsami, wówczas możemy się spodziewać ponawiania się sekwencji zdarzeń ale z względnie z raczej długą przerwą pomiędzy.
2. A jeżeli orbity są hiperbolami (wyrzucenie obiektu towarzyszącego), wówczas zaobserwowana sekwencja nigdy się nie ponowi.
3. Jeśli późniejsze obserwacje potwierdzą to przypuszczenie, to...
4. Już się stało. Potwierdzenie nadeszło z ESA.

Literatura

Poniższe dokumenty mogą być pobrane i skonsultowane na HEXTE Publications.

1. AAJ - 563:229 » 238, 2001 Dec 10 - X-RAY observations of XTE J1550 564 during the decay of the 2000 Outburst. I. CHANDRA and RXTE Energy Spectra. - J.A. Tomsick, S. Corbel and P. Kaaret.
2. arXiv:astro-ph/0105115 v1 7 May 2001- Multiwavelength Observations of the Black Hole Candidate XTE J1550-564 during the 2000 Outburst. Raj K. Jain et al.
3. A.J, 554:43»48, 2001 June 10 - X-Ray States and Radio Emission in the Black Hole Candidate XTE J1550-564. S. Corbel et al.

Inne dokumenty:

1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117-Sept 03. SAF. (PDF=1,6 MB)
2. To samo, Jets and binary Systems - B. Lempel, ale przetłumaczone z francuskiego [na angielski]) (PDF, 588 KB)
3. Le pulsar du Crabe, Faits et Contradictions. (francuski) Nowe
4. "Deep impact" of pulsar around companion star (ESA - 28 lutego 2006) Nowe
5. TeV gamma rays from the Binary Pulsar PSR B1259-63 (kwiecień 2005)
6. http://xxx.lanl.gov/PS_cache/astro-ph/pdf/0506/0506280.pdf
7. XMM-Newton observations of PSR B1259–63 near the 2004 periastron passage
8. Cannibal stars like their food hot, XMM-Newton reveals (ESA marzec 2006)

---

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: The Micro Quasar XTE J 1550-564 plays ping-pong

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

Problem z soczewkowaniem grawitacyjnym, Krzyż Einsteina

Pierwszy raz, gdy pokazano nam soczewkowanie grawitacyjne, był to Krzyż Einsteina. Byliśmy pod wrażeniem wielkości i niemal metafizyczności tego zjawiska. Potem pokazano nam wiele innych. Abell 2218 należy do najspektakularniejszych, jakie pokazał nam Wszechświat. Obejrzyjmy jednak ten słynny krzyż.

Oto ten obiekt, gdy pokazano mi go po raz pierwszy. Źródło: HST. Nie mieliśmy żadnych wątpliwości co do jego natury, nawet mimo tego, że...

... Jean-Claude Pecker wyraził pewien sceptycyzm w magazynie Science & Vie (w numerze specjalnym 189), Les Pansements d'un Big bang fatigué (Bandaż starego Wielkiego Wybuchu). To prawda, że powinniśmy obserwować to, co pokazał nam niedawny obraz z ESO, mianowicie jakieś łuki.

IQ 2237+0305

W nocy 10.04.1999, 3,5 metrowy teleskop WIYN (NOAO) zrobił powyższe zdjęcie. Pokazuje ono, że soczewkowanie skoncentrowane jest na jądrze galaktyki spiralnej. To szczególnie przyciąga naszą uwagę.

Wówczas pojawia się pytanie: Jak słabe światło z dalekiego obiektu może przejść przez centralny obszar galaktyki? Aby przeanalizować ten problem, poddaliśmy fotografię torturom. Oto wynik:

Il. 1

Il. 2

Co mówi teoria?

• Jądro galaktyki na pierwszym planie jest źródłem grawitacji, dzięki któremu odległy obiekt (kwazar) objawia się nam w kształcie soczewkowym. Jest zatem niezbędne, aby płaszczyzna galaktyki była dostatecznie przejrzysta, aby obraz mógł pojawić się bardzo blisko jądra (il. 1).
• Źródłem grawitacji jest masywny obiekt, zasłonięty galaktyką (il 2). Obiekcja jest podobna, jak w pierwszym przypadku.
• Efekt soczewkowania nie jest spowodowany przez samo jądro galaktyki, lecz przez całą galaktykę. Jednak tutaj obiekcje nawet się pogłębiają: Im większa jest masa galaktyki, tym bardziej rośnie jej nieprzezroczystość. Aby przezwyciężyć tą trudność, wprowadza się przejrzystą, a tym samym niewidoczną, ukrytą masę.
  Aby dowiedzieć się więcej o soczewkowaniu grawitacyjnym...
• Inne przykłady soczewek grawitacyjnych:
  1. PG 1118+080 (SUBARU)
  2. Kwazar PG1115+080 (HST)
  3. PRC95-43 (HST)
  4. Gromada galaktyk Abell 2218 (HST)
  5. Inne zdjęcia z VLT (martwy link - przyp. tłum.)

Czego teoria nie mówi:

• Oczywiście, światło z odległych obiektów może przejść przez płaszczyznę galaktyki. Istnieje kilka przykładów w Drodze Mlecznej. Jednak, zgodnie z naszą wiedzą, nigdy przez jej jądro.
• Obiekt tylko przypomina soczewkowanie grawitacyjne. Jest jednak czymś innym. Tylko czym?
• Hipoteza 1: na zdjęciach widoczny jest rdzeń obserwowanej galaktyki. Jest on jednak złożony z wielu jąder.
• Alternatywa: jest to zwielokrotniony obraz jednego jądra galaktyki.
• Hipoteza 2: Obserwowany efekt spowodowała refrakcja jednego lub więcej obłoków gazu o o gradiencie gęstości powiązanym z masą jądra galaktyki, a tym samym z gradientem indeksu refrakcji (efekt optyczny Kerra). Owe obłoki mogą się rozszerzać.

Co należy wyjaśnić:

• Czy gęstość jednego lub więcej obłoków plazmy, w pobliżu jądra galaktyki, może być wystarczająca do powstania obserwowanego efektu ugięcia światła?
• Odpowiadające przesunięcie ku czerwieni różnych części jądra (z = 1,695) oraz galaktyki (z = 0,0349) wymagałoby poszukiwań efektu K, wprowadzonego przez Haltona Arpa. Rozszerzanie się obłoków również mogłoby wyjaśniać redszift, szczególnie, jeśli byłyby one siedzibą pola magnetycznego i ulegały szybkiemu schładzaniu. Możliwe są również zjawiska lasera lub masera (wzmacnianie optyczne).

Wnioski

Gęstość oraz gradient gęstości materii (gazu) w jądrach galaktyk byłaby dostatecznie duża, aby spowodować widoczne efekty refrakcji.

Większość błędów w filozofii i logice następuje z powodu brania przez ludzki umysł symbolu za rzeczywistość.

Albert Einstein, Kosmiczna Religia, 1931.

---

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: A Gravitationnal Lens Snag, The Einstein Cross

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

Kometarny ksieżyc

Ulotne obłoki na Enceladusie. Prawa autorskie: NASA/JPL

8 września 2015

Enceladus wykazuje charakterystykę wspólną z kometami.

Proponenci spojrzenia głównego nurtu zaczynają powoli rozumieć, że asteroidy i komety istnieją w continuum: nie są ani zupełnie identyczne ani zupełnie inne. Na przykład, gdy sonda Stardust powróciła na Ziemię z próbkami pobranymi z komy komety Wild 2, naukowcy odkryli, że materiał ten przypomina pył meteorytowy, niż coś, czego spodziewano by się po brudnej śnieżce.

Woda lub grupy hydroksylowe, spotykane komach komet, zdają się powstawać właśnie tam: zjonizowany tlen z komety reaguje ze zjonizowanym wodorem ze Słońca. Z komety nie wytryskują dżety wodne, nie zaobserwowano też lodowych plam. Zjawisko komety powodują wyładowania. Jak zasugerowano już poprzednio, wystawienie asteroidy na działanie silnego pola elektrycznego z biegiem czasu najprawdopodobniej spowoduje powstanie komety.

Jednym z najbardziej intrygujących odkryć sondy Cassini, orbitującej obecnie Saturna, są niezwykłe obłoki wybuchające z księżyca Enceladusa. Cassini przeleciała blisko obok przegrzanych gejzerów, wybuchających z bieguna południowego lodowego księżyca, blisko tak zwanych pasków tygrysa. Mówi się, że są one źródłem gorącej pary tryskającej w przestrzeń i zasilającej pierścienie Saturna. Istnieją jednak anomalne aspekty obłoków tryskających z pasków tygrysa. Adwokaci Elektrycznego Wszechświata uważają, że powinno się systematycznie porównywać podręczniki geologii z teoriami wyładowań elektrycznych.

Naukowcy wywnioskowali, że za anormalną temperaturę, powodującą dżety, odpowiedzialna jest gorąca woda pod powierzchnią. Tak zwane siły pływowe Saturna nie mogą wyjaśnić, dlaczego zjawisko ograniczone jest do półkuli południowej.

Okazuje się, że taki sam problem z pochodzeniem dżetów naukowcy mają również wobec komet. Używają tej samej słabej teorii o wąskich otworach w powierzchni ponad podziemną komorą gorącej wody. Nie ma dowodów na takie otwory, tak na kometach czy na Enceladusie.

Jednym z najbardziej zaskakujących rezultatów misji Galileo na Jowisza było odkrycie aktywności elektrycznej pomiędzy Jowiszem a jego księżycami. Io, podróżując przez plazmosferę Jowisza, zachowuje się jak generator elektryczny, indukując prąd o napięciu rzędu 400 000 V na długości swojej średnicy, o natężeniu ponad 3 milionów amperów. Zaobserwowano na nim tak zwane obłoki wulkaniczne. Są one wynikiem luków katodowych, elektrycznej erozji powierzchni i wyrzucania śniegu z dwutlenku siarki na 150 km w górę.

Enceladusa z Saturnem łączy pewien rodzaj aktywności. 11 sierpnia 2008, detektor plazmowy sondy Cassini odnalazł strumień jonów i elektronów, pozostawiający ultrafioletowy ślad na owalu zorzowym. Bardzo interesująca była korelacja czasowa pomiędzy zmiennością emisji na Enceladusie a jasnością śladu zorzowego. Po raz kolejny zobaczono efekt elektryczny.

Enceladus oraz komety ujawniają, że są one swoimi elektrycznymi kuzynami w reakcjach na silne pola elektryczne z naładowanych obiektów Układu Słonecznego.

---

Stephen Smith

Przetłumaczono z: Cometary Moon

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

Bliski przelot komety wywołał chaos w magnetosferze Marsa

9 marca 2016

Zaledwie tygodnie przed historycznym spotkaniem z kometą C/2013 A1 (Siding Spring) z Marsem w październiku 2014, należący do NASA pojazd badający atmosferę MAVEN wszedł na orbitę wokół Czerwonej Planety. Aby ochronić czułe instrumenty na pokładzie od możliwych uszkodzeń, podczas przelotu komety kilka z nich wyłączono; tak samo postąpiono w przypadku innych marsjańskich orbiterów. Jednak kilka instrumentów, w tym magnetometr, pozostało działających i dokonujących obserwacji z niezwykle bliskiego przelotu komety z przednich miejsc.

Jedyna w swoim rodzaju okazja dała naukowcom bliski wgląd w spustoszenie, jakie spowodował przelot komety w środowisku magnetycznym, czyli magnetosferze, Marsa. Rezultaty były tymczasowe, ale znaczące.

Bliskie spotkanie pomiędzy kometą Siding Spring a Marsem zalało planetę niewidzialnym przypływem naładowanych cząstek z kometarnej komy. Gęsta wewnętrzna koma niemal osiągnęła powierzchnię planety. Silne pole magnetyczne komety tymczasowo połączyło się i zdominowało słabe pole planety, jak pokazano to w artystycznym wyobrażeniu. Prawa: NASA/Goddard

Kometa Siding Spring pogrążyła pole magnetyczne Marsa w chaosie. powiedział Jared Espley, członek zespołu naukowego MAVEN w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland. Sądzimy, że zdarzenie to zdmuchnęło część górnej atmosfery Marsa, podobni, jak zrobiłaby to silna burza słoneczna.

W przeciwieństwie do Ziemi, Mars nie jest chroniony przez silną magnetosferę, generowaną we wnętrzu planety. Atmosfera Marsa zapewnia jednak pewną ochronę, odchylając strumień wiatru słonecznego wokół planety, jak skala zaburzająca przepływ wody. Dzieje się tak, gdyż na bardzo dużych wysokościach atmosfera Marsa jest plazmą - warstwą elektrycznie naładowanych cząstek i molekuł gazu. Naładowane cząstki wiatru słonecznego oddziałują z tą plazmą, a ruchy ładunków spowodowały przepływy prądów [elektrycznych]. Tak jak prądy w prostych obwodach elektrycznych, prądy te powodują indukowanie pola magnetycznego, które w przypadku Marsa jest dosyć słabe.

Kometa Siding Spring również otoczona jest polem magnetycznym. Wynika to z oddziaływaniem wiatru słonecznego z plazmą generowaną w komie - otoczce gazów wypływających z jądra komety ogrzanego przez Słońce. Jądro komety Siding Spring - bryła lodu i skał, mierząca nie więcej niż pół kilometra (1/3 mili) - jest małe, ale koma jest rozległa, sięgająca na milion kilometrów (ponad 600 000 mil) w każdą stronę. Najgęstsza część komy, wewnętrzny region w pobliżu jądra, jest tym, co widzimy przez teleskopy i kamery jako wielką, rozmazaną kulę.

Gdy kometa Siding Spring mijała Marsa, oba ciała zbliżyły się od siebie na odległość około 140 000 km (87 000 mil). Koma komety omiatała planetę przez szereg godzin, a gęsta wewnętrzna koma sięgała niemal powierzchni. Mars został zalany powodzią niewidocznych naładowanych cząstek z komy, a potężne pole magnetyczne komety czasowo połączyło się i zdominowało słabe pole planetarne.

Główna akcja miała miejsce podczas największego zbliżenia komety powiedział Espley. ale planetarna magnetosfera poczuła efekty gdy tylko weszła w zewnętrzną komę.

Z początku zmiany były subtelne. Gdy magnetosfera Marsa, będąca zwykle równomierna wokół planety, zaczęła reagować na zbliżającą się kometę, pewne jej regiony zmieniły kierunek pola. Wraz ze zbliżaniem się komety, efekt narastał, powodując, że planetarne pole magnetyczne niemal opadło, jak kurtyna na wietrze. W czasie największego zbliżenia - gdy plazma z komety była najgęstsza - pole magnetyczne Marsa wpadło w kompletny chaos. Nawet godziny po odlocie komety mierzono obecność pewnych odchyleń.

Espley i jego koledzy uważają, że zalewu plazmy był podobny do tego przy silnym, ale krótkim sztormie słonecznym. Podobnie jak burza słoneczna, kometa tymczasowo zasiliła przypływ gzów uciekających z górnej atmosfery Marsa. Z biegiem czasu burze te zbierają żniwo w atmosferze.

Przy użyciu MAVEN, staramy się zrozumieć, jak Słońce i wiatr słoneczny oddziałują z Marsem powiedział Bruce Jakosky, główny badacz MAVEN w University of Colorado’s Laboratory for Atmospheric and Space Physics w Boulder. Obserwując, jak magnetosfery Mara i komety oddziałują ze sobą, poznajemy szczegóły kontrolujących je procesów.

Badanie zostało opublikowane w Geophysical Research Letters.

Po więcej informacji na temat MAVEN zajrzyj tu: http://www.nasa.gov/maven

Napisała: Elizabeth Zubritsky

NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland

Ostatnia edycja: 1o marca 2016
Edytor: Karl Hille

---

Przetłumaczono z: Close Comet Flyby Threw Mars’ Magnetic Field Into Chaos

Przetłumaczył Łukasz Buczyński

Kratery są elektryczne

12.07.2007

Michael Goodspeed

Zawieszenie niewiary to dobrze znanym procesem umysłowym, w którym osoba zaangażowana w wymyśloną historię czasowo zawiesza logiczne myślenie. Zwiększa to wpływ emocjonalny historii, szczególnie, jeżeli jest zbyt nieprawdopodobna, by rozum ją zaakceptował. Osoby zaangażowane w badania naukowe powinny przechodzić podobny test, aby mogły interpretować dowody w sposób obiektywny. Zamiast zakładać czyjąś logiczność, lepiej jest wziąć pod uwagę wszystkie założenia i uprzedzenia, jakie mogą wypaczyć lub ograniczyć czyjeś spojrzenie. Można to nazwać zawieszeniem WIARY.

Niemiecki filozof, Arthur Schopenhauer, powiedział jednego razu, że Odkrycie prawdy jest efektywnie powstrzymywane nie przez fałszywe występowanie rzeczy, które zmylają, nie bezpośrednio przez słabość mocy rozumowych, ale przez stronnicze opinie, przez uprzedzenie. Najbardziej stronniczym uprzedzeniem, kierującym nauką o kosmosie przez dekady, jest przekonanie, że kosmos jest elektrycznie bezwładny. W Erze Kosmicznej każde nowe odkrycie jest interpretowane według założenia, że tylko sama grawitacja jest siłą kształtującą niebiosa.

Gdy pierwsze sondy kosmiczne przesłały zdjęcia Księżyca, zobaczono na nich powierzchnię gęsto pokrytą kraterami i długimi, sinusoidalnymi kanałami (lub wąwozami). Naukowcy, poszukujący interpretacji tych formacji, byli ograniczeni przez użycie tradycyjnej geologii. Debata nad kraterami księżycowymi obejmowała jedynie dwie możliwości - wulkanizm lub uderzenia. W końcu uzgodniono, że głównym źródłem kraterów były uderzenia meteorytów.

Jednak przeszło czterdzieści lat temu, brytyjskie czasopismo Spaceflight opublikowało eksperymenty Briana J. Forda, astronoma amatora, który podniósł możliwość, że kratery na Księżycu zostały wyżłobione przez kosmiczne wyładowanie elektryczne (Spaceflight 7, styczeń, 1965).

W cytowanych eksperymentach, Ford użył maszyny do elektroerozji do zreprodukowania w miniaturze niektórych z najbardziej zagadkowych formacji księżycowych, w tym kratery z centralnymi czubkami, małe kratery na wysokich grzbietach większych kraterów oraz kratery układające się w długie łańcuchy. Zaobserwował również, że stosunek ilościowy małych i dużych kraterów jest w przypadku Księżyca taki sam, jak w przypadku elektroerozji.

Niestety (ale bez zaskoczenia), nikt z nauki głównego nurtu nie podążył za badaniami Forda. Aby rozważyć elektryczne źródło kraterów księżycowych, naukowcy musieliby przyjąć istnienie wyładowań elektrycznych większych, niż mogą sobie wyobrazić. Pojęcie planetarnej niestabilności i gwałtownych wyładowań pomiędzy planetami oraz księżycami jest zupełnie niezgodne z niemal wszystkimi wierzeniami astronomów na temat fizyki kosmosu i mechaniki niebieskiej.

Co ironiczne, nawet, gdy astronomowie skodyfikowali obojętny elektrycznie Układ Słoneczny, wiodący pionierzy plazmowi obserwowali zdumiewające siły elektryczne w kosmosie, oraz dokumentowali ich odpowiedniki w laboratoryjnych wyładowaniach elektrycznych. Ojciec fizyki plazmowej, Hannes Alfvén, odbierając w 1970 roku nagrodę Nobla fizyki, przestrzegł astronomów i kosmologów przed ignorowaniem roli prądów elektrycznych w ewolucji ciał kosmicznych.

Jednak podczas rozważania historii planet, astronomowie są upośledzeni na dwa sposoby: 1) Z powodów całkowicie niezrozumiałych zakładają, że obecna stabilizacja i przewidywalne ruchy planet i księżyców można nieskończenie ekstrapolować w przeszłość. 2) Ponieważ większość z nich ma małą lub zerową wiedzę na temat elektrodynamiki i wyładowań plazmowych, ich wyobrażenia na temat elektryczności w kosmosie są ograniczone do elementarnej elektrostatyki i magnetyzmu. Słabość ta sprzyja coraz większej konfuzji w naukach kosmologicznych. Nie mogą sobie wyobrazić, jak bezwładna próżnia kosmosu może dawać początek wysoko energetycznym zjawiskom, badanym w eksperymentach nad wyładowaniami plazmowymi.

Dla dzisiejszych teoretyków elektryczności nie wystarczy małe dostosowanie percepcji. Potrzebna jest gruntowna rewizja, dzięki której rozpozna się przewidywalne efekty poruszania się naładowanych elektrycznie planet i księżyców przez plazmę. Gdy pole jest intensywne, wynikiem będzie globalne, wyładowanie elektryczne, jak kosmiczny piorun, zamiatający powierzchnię i tworzący całkiem nowy krajobraz.

Biorąc to pod uwagę, eksploracja historii Układu Słonecznego radykalnie się zmienia. Nagle wyładowania plazmowe i eksperymenty z łukami elektrycznymi (wykluczone w naukach planetarnych) mogłyby rzucić swoje światło na tysiące rzeczy, pozostających niewyjaśnionymi przez tradycyjną teorię.

Na każdym kosmicznym ciele stałym obserwujemy kratery, wymykające się wszelkim konwencjonalnym wyjaśnieniom. W rzeczywistości, przy bliższym przyjrzeniu się, wiele kraterów wykazuje odmienne cechy, które nie występują w kraterach wulkanicznych czy uderzeniowych, lecz łatwo można je wytworzyć łukami elektrycznymi w laboratorium oraz obróbką elektroerozyjną, używaną w przemyśle.

Kratery w laboratorium

W eksperymentach laboratoryjnych z łukami elektrycznymi, fizyk plazmowy C. J. Ranson uzyskał kratery widoczne na powyższym zdjęciu. Pokryta nimi powierzchnia naśladuje wiele charakterystyk znanych z planetarnej geologii. Kratery mają tendencję do grupowania się według rozmiarów, oraz do układania się w linie oraz łuki. Zauważmy również, że grunt wygląda na wypalony lub odbarwiony w miejscach, gdzie wyładowanie było silniejsze, a kratery gęściej upakowane - podobnie, jak na powierzchni Marsa i innych skalistych ciałach Układu Słonecznego. Interesujące są również ciemne smugi, wychodzące z dwóch większych kraterów w pobliżu środka zdjęcia, wzór podobny do rozwianych kraterów na Marsie.

Podobieństwa między kraterami na ciałach kosmicznych a tymi w laboratoriach nie dowodzą, że te kosmiczne powstały za pomocą łuku elektrycznego, ale są dobrym powodem, aby nie wykluczać takiej ewentualności. Innymi słowy, rozsądnym jest tylko przeanalizowanie kraterów uważniej. Jest to w istocie ironiczne, że NASA poświęca każdego roku miliardy dolarów z podatków, aby rozwikłać zagadki planetarnych powierzchni, podczas, gdy indywidualiści bez powiązań z NASA (ani z jej funduszami!) zaczęli zgłębiać wyjaśnienia elektryczne.

Płytkie kratery z eksperymentów dr Ransoma mają interesujący odpowiednik w eksperymentach przeprowadzonych przez Zane Parkera, który posłużył się jedynie pyłem na naelektryzowanym ekranie CRT. Na zdjęciu poniżej widać płytkie kratery z zebranym na obrzeżach materiałem i zaznaczonym centrum. Jest to jeden z szeregu obiecujących kierunków badań, zapoczątkowanych przez jego proste doświadczenia.

Avernus Colles

Słysząc o pracach Parkera, James St. Pe przeprowadził eksperymenty z kolektorem kurzu na jonizującym oczyszczalniku powietrza, odkrywając, że wyładowanie statyczne wytwarza zarówno wyraźnie oddzielne kratery, jak i losowo rozrzucone lub ułożone w łańcuchy, zależnie od warunków (zobacz poniżej dyskusję o łańcuchach i wąwozach z kraterów).

Kratery sześciokątne

Nie trzeba mówić, że kratery sześciokątne są trudne, o ile nie niemożliwe, do wytłumaczenia przy pomocy hipotezy impaktowej. A niewiarygodne ich ilości zostały uwiecznione na powierzchniach planet. U góry widać zaledwie trzy z wielu na powierzchni Marsa (wyczerpującą kolekcję można zobaczyć tutaj). Szczególnie interesująca jest ich unikalna morfologia, ponieważ łączy się ona bezpośrednio z doświadczeniami nad wyładowaniami plazmowymi w laboratorium. W ostatnich latach badacze plazmy zaobserwowali sześciokątne wzory po wyładowaniach przez dielektryk (zobacz: Lifang Dong et al 2004 Plasma Sources Sci. Technol. 13 164-165 doi:10.1088/0963-0252/13/1/021).

Znaczenie owych doświadczeń podkreśla fakt, że badania nad zderzeniami nigdy nie zasugerowały żadnej siły kinetycznej, mogącej powodować takie wzory.

Należy podkreślić, że tajemnica sześciokątnych kraterów wykracza daleko poza powierzchnię Marsa. Powyżej widać księżyc Saturna, Mimas, zdominowany przez gigantyczny sześciokątny krater, z charakterystyczną dla kraterów pochodzenia elektrycznego centralną wypustką.

Równie interesujący, z punktu widzenia elektryki, jest tajemniczy atmosferyczny sześciokąt wokół północnego bieguna Saturna. W tym przypadku naukowcy powiązali to zjawisko z doświadczeniami, w których ruch obrotowy cieczy w cylindrze również dał wzór sześciokąta. Ruch obrotowy jest charakterystyczny również dla wyładowań elektrycznych, nie ma jednak wiarygodnego powiązania z impaktową mechaniką powstawania kraterów.

Kratery z podwójnymi czubkami

Powyższy obraz, utworzony przez Michaela Gmirkina i oprogramowanie NASA World Wind 3D, pokazuje dwa dominujące Marsjańskie kratery, wykazujące niepojęte podobieństwa. Oba znajdują się obok siebie, i posiadają w swoim centrum szczyty również zakończone kraterami.

Chociaż trójwymiarowa wizualizacja wyolbrzymia głębię, hipoteza impaktowa napotyka przeszkody nie do pokonania. Żaden proces, przewidziany przez naukę planetarną, nie przewiduje powstania w centrum kraterów wybrzuszeń zakończonych kolejnymi kraterami, jakie widać powyżej. Kratery te odnaleziono w regionie Marsa, który według planetologów został zdominowany przez zderzenia. Ale teoria impaktowa zdaje się zupełnie nie wskazywać źródła widocznych tu formacji.

Naukowcom udało się wytworzyć bryłkowate wybicia powierzchni w kraterach powybuchowych. Mają także teoretyczną analogię w postaci efektu odbijania w cieczy pulsującej po wrzuceniu do niej ciała. Nie mają jednak rozsądnej analogii dla widzianych przez nas powyżej stromych szczytów, a pomysł podwójnego uderzenia w szczyty w centrum kraterów jest po prostu nie od uwierzenia. Powinno być zatem oczywiste, że obecność obok siebie dwóch kraterów, posiadających tą samą anomalię, kategorycznie wyklucza hipotezę impaktową.

W eksperymentach z wyładowaniami elektrycznymi łatwo powstają kratery z centralnymi wzniesieniami. Zatem nie jest trudno wyobrazić sobie wyładowanie wyłupujące w powierzchni kratery w rodzaju widzianych powyżej, włącznie ze szczytami w ich centrum. Bardziej konkretnie, teoretyk elektryczności Wallas Thornhill przewiduje dwa prądy Birkelanda, obracające się jak korkociąg wokół centrum, tworząc owe wgniecione szczyty w ramach tego samego procesu, który utworzył krater. Wiąże on symetrycznie ukształtowaną misę na szczycie z groblą, jaka powstaje, gdy łuk elektryczny porusza się po powierzchni, rzeźbiąc kanały lub wąwozy.

Kratery bycze oczy

Dwa kratery powyżej wykazują wszystkie cechy spodziewane po depresjach wyciętych przez wyładowanie elektryczne: Typowe płaskie dna, strome ściany, wyniosłe obwódki oraz terasy wokół ścian. Ale zamiast centralnego wzniesienia, mają centralne kratery. Dwa podobne kratery leżą na południowy zachód.

Członek Thunderbolts, Michael Gmirkin, wskazując na te kratery, nazwał je byczymi oczami, odnosząc się do koncentrycznych pośrednich kół na tablicy do rzutek, podkreślając trudność w trafieniu w samo centrum.

W interpretacji impaktowej, centralny krater mógłby powstać tylko na skutek wtórnego uderzenia, które przez zbieżność nastąpiło akurat w środek już istniejącego krateru. Mogło to nastąpić raz. Dwa razy w bezpośrednim sąsiedztwie jest wysoce nieprawdopodobne. Ale cztery takie przypadki w pobliskiej okolicy wypacza pojęcie przypadku poza ramy słownika!

Jeżeli łuk, który utworzył duże kratery, przetrwał do momentu zawężenia się do niewielkiej średnicy, albo jeśli nastąpiło drugie uderzenie po istniejącej już zjonizowanej ścieżce, i istniało dosyć długo, centralne wzniesienie (o ile nie zostało już wcześniej zniszczone) zostałoby starte do podstawy, a przypuszczalnie nawet poniżej. Takie zdarzenie nie byłoby normą, jednak ale istnienie szeregu byczych oczu nie byłoby zaskoczeniemAvernus Colles. Może być znaczącym, że cztery przytoczone tu przykłady leżą tuż na południe od Valles Marineris - postrzegane przez teoretyków elektryczności jako największy kanał EDM w Układzie Słonecznym.

Obwałowane kratery

Obwałowane lub piedestałowe kratery na Marsie są niemożliwe do wyjaśnienia modelem impaktowym. Kratery piedestałowe są, włącznie z ich dnem, ponad otaczającym je terenem. Obwałowane kratery, jak ten pokazany wyżej na zdjęciu z THEMIS, otoczone są fosą (czerwona strzałka), głębszą od pierwotnego terenu, oraz wałem (niebieska strzałka) wznoszącym się ponad ten teren. Zewnętrzny wał zdaje się wypływać z krateru, niż być z niego wyrzuconym.

Z punktu widzenia Elektrycznego Wszechświata, kratery te są ogromnymi fulgurytami, podniesionymi pęcherzami, jak te znajdowane na metalu piorunochronu po uderzeniu pioruna. Ponieważ cały pęcherz jest uniesiony ponad powierzchnię przez łuk wyładowania, krater na szczycie nie musi być koniecznie niżej niż otoczenie. Materiał służący do budowy fulgurytu jest pobierany z otoczenia, pozostawiając fosę poniżej poziomu terenu.

Formacje wypływające radialnie z krateru odtworzono w laboratorium przy pomocy łuku uderzającego w wilgotną glinę. Łuk okazał się wciągać wodę ku powierzchni, a następnie wyrzucać ją z krateru, zostawiając charakterystyczny wzór. A zatem kratery terasowe wraz z eksperymentami w laboratorium stają się dowodem, że Mars posiadał kiedyś wodę.

Kratery z kopułami

Górne zdjęcie ukazuje duże kratery na Marsie, zawierające tajemnicze kopuły. Dolne zdjęcie ukazuje kulki i kratery uzyskane w eksperymentach z wyładowaniami elektrycznymi dr C. J. Ransoma.

Dr Ransom zmuszony był zgłębić elektryczne wyjaśnienie marsjańskich jagód - maleńkich kuleczek zagnieżdżonych w marsjańskiej glebie w liczbie trylionów. Wszedł w posiadanie hematytu - bogatego w żelazo materiału, otaczającego jagody - i potraktował go łukiem elektrycznym. Maleńkie kulki, jakie otrzymał, są odpowiednikiem jagód na Marsie.

Eksperymenty dr Ransoma są punktem zwrotnym naszego rozumienia Marsa. W swoim prostym wyglądzie, zagnieżdżone kulki wyglądają zaskakująco podobnie do wielkich marsjańskich kraterów z korouter bitpułami na górnym zdjęciu. Jest to znaczące z powodu dobrze znanej skalowalności wyładowania elektrycznego - to, co występuje w malej skali, może wystąpić i w większej. W przeciwieństwie do zdjęć jagód, kopułowe kratery na Marsie mają rozmiary zmienne od kilku kilometrowych, do setek metrów lub mniej.

Jak dotąd, eksperymenty Ransoma dostarczyły jedynego opartego na faktach wyjaśnienia tych anomalii. Należy więc spytać, czy jagody i kopułowe kratery powstały na skutek tej samej siły elektrycznej, działającej na zupełnie różnej skali.

Zdjęcia NASA bieguna południowego ukazują nawet większe kratery kopułowe, na przykład tutaj. Obszar otaczający czapę polarną jest naznaczony kraterami, nierzadko o średnicy paru kilometrów. Szczególnie w w górnym lewym obszarze widać formację z centralnym wybrzuszeniem w kraterze. Nie trzeba przypominać, że nie ma znanego procesu geologicznego, mogącego dać takie kratery.

Kratery przylegające

Powyżej znajduje się zdjęcie trzech przylegających do siebie kraterów w regionie Noachis Terra na Marsie. Interpretując te kratery, NASA zaakceptowała teorię impaktową: Trzy przylegające kratery meteorytowy na dnie większego krateru w regionie Noachis Terra. Kratery te mogły powstać w ramach pojedynczego zdarzenia, w którym impaktor (meteor) rozpadł się na trzy części.

Pojedyncze zdarzenie jest obligatoryjne, gdyż na podłożach kraterów nie ma gruzu po sąsiadujących impaktach. Siła wyrzutu musiałaby działać jednocześnie, aby usunąć materiał spomiędzy miejsc uderzenia. Ale jedyną zdatną do wyobrażenia możliwością jest rozpad impaktora na trzy części. Ale wtedy wraca problem, który pojawił się przy pierwszej obserwacji trzech przylegających kraterów: jest wysoce nieprawdopodobne, aby szczątki meteorytu, który rozpadł się pod wpływem ciepła i ciśnienia, zmierzały ku powierzchni jeden przy drugim. Teoria zbija samą siebie i zatacza błędne koło.

Z punktu widzenia Elektrycznego Wszechświata, owe przylegające kratery są lepiej tłumaczone jako blizny po wyładowaniu elektrycznym. Łuk elektryczny, uderzając w powierzchnię, po prostu wytnie okrągłą dziurę. Często jej dno jest całkiem płaskie, ściany strome, usunięty materiał jest unoszony daleko, pozostawiając czyste wycięcie.

Łańcuchy i wąwozy z kraterów

Sieci kanałów lub wąwozów, odkrytych na powierzchniach Planet, stanowią jedną z wielkich tajemnic planetologii. Jest to również dobry test dla modelu elektrycznego, ponieważ identyfikuje on siłę, które stworzyła większość z nich, jaką tą samą, która spowodowała dominującą postać kraterów.

Spójrzmy na powyższe zdjęcie powierzchni jowiszowego księżyca, Ganimedesa. Spróbujmy sobie wyobrazić uderzające ciało, które rozpada się w locie na kawałki, tworzące łańcuch równomiernie oddzielonych elementów, które mogłyby spowodować powstanie tej serii nałożonych kraterów. Zdrowy rozsądek mówi nam, że szansa zajścia takiego zdarzenia jest praktycznie zerowa.

Ale łańcuchy kraterów są obserwowanym efektem łuków elektrycznych przechodzących ponad katodą (ujemnie naładowaną elektrodą), co omówiono już wyżej (Kratery w laboratorium). Na skutek niewielkich zmian w natężeniu prądu lub kompozycji powierzchni, łuk może przestać skakać z jednego krateru do drugiego, lecz wyciąć ciągły rów.

Innymi słowy, w modelu elektrycznym istnienie pełen wachlarz połączeń pomiędzy kraterami a kanałami, które należy zbadać. A nauka głównego nurtu, poświęcająca miliardy dolarów na badania kosmosu, nie wydała ani centa na zgłębianie potęgi elektryczności, która mogłaby wyrzeźbić enigmatyczne struktury w kosmosie.

Na zdjęciu powierzchni Ganimedesa kratery upakowane są tak blisko, że zaciera się granica pomiędzy łańcuchem kraterów a wąwozem. Bywają miejsca, gdzie łańcuch kraterów przechodzi w wąwóz. Gdy przyjrzymy się bliżej, zobaczymy na zdjęciu również mniejsze wąwozy z wyrzeźbionymi sekcjami, które mogą przechodzić w nakładające się kratery. Zauważmy, że rozmiar kraterów jest podobny, ze zwiększaniem się pomiędzy. Z punktu widzenia Elektrycznego Wszechświata, owo zmienianie rozmiaru jest odbiciem początkowego zwiększenia prądu po powstaniu łuku, a następnie jego zmniejszania, gdy łuk wygasał. W przypadku błyskawic uderzających wieloma odnogami, uderzenia pomiędzy są z reguły najmocniejsze.

Zauważmy również, że wiele kraterów zachowało centralny szczyt - wspólną cechę kraterów powstałych w laboratorium. Łuk rzeźbiący krater jest prądem Birkelanda, złożonym z dwóch włókien, obracających się wokół osi prądu. Jeśli krater jest dostatecznie duży, włókna te nie spotkają się w centrum, pozostawiając centralny nienaruszony stożek.

Topienie jest kolejną charakterystyczną cechą erozji elektrycznej. Chociaż intensywne topienie przypisuje się impaktom, w gruncie rzeczy powodują go one niewiele. Cząsteczki odłamków mogą znajdować się w gorących gazach z impaktu, ale ciepło ulatnia się zbyt szybko, aby się przenieść na okruchy. Z kolei erozja elektryczna generuje ciepło wewnątrz erodowanych cząstek, jak w kuchence elektrycznej. Ogólnie Elektryczny Wszechświat przewiduje, że dna kraterów i wąwozów będą gładkie. Niestety, stwierdzić to może jedynie wizja lokalna.

Finalna obserwacja dotyczy pierścieni wokół kraterów, z których wiele wydaje się być wyciągniętych w górę, niż wywróconych czy rozbryzganych, czego należałoby się spodziewać po rozrzuconych zderzeniem szczątkach. Wiele wąwozów ma też wyniesione w górę wały wzdłuż krawędzi. Podkreśla to wniosek płynący z braku szczątków, że siła erozyjna była skierowana ku górze.

Aby zobaczyć powiązanie pomiędzy formacjami kraterów a wąwozami, warto przyjrzeć się bardziej ekstremalnym przykładom, w których standardowe wyjaśnienia kompletnie zawodzą. Planetolodzy często mogą jedynie zgadywać, jaka siła wyrzeźbiła kanały na Marsie. Czasami widzą płyn (wodę lub lawę), czasami erozję wiatrową, a czasem pęknięcia. We wszystkich tych przypadkach, widoczne powiązanie z kraterami powoduje tajemnicę. Rozważmy niezwykłe zdjęcie powyżej, przedstawiające przedstawiające region Marsa o nazwie Avernus Colles. Siatka kanałów, oglądana z kosmosu, z pewnością nie została spowodowana płynącą ciecz, i w obliczu tego nie jest zaskoczeniem, że zidentyfikowali kanały jako pęknięcia. Jednak po bliższym przyjrzeniu się, oczywiste wyjaśnienie się ulatnia. Niewielka sekcja obszaru powyżej ukazuje jednoznacznie powiązanie pomiędzy kraterami a enigmatycznymi kanałami. Aby docenić zakres tajemnicy, powinno się obejrzeć całe zdjęcie z THEMIS, dostępne tutaj (martwy link, zdjęcie dostępne tutaj - przyp. tłum.).

Gdy już się w pełni doceni nierozerwalny związek pomiędzy kraterami a kanałami, planetolodzy zobaczą główne powiązania tej samej siły żłobiącej Marsa na masową skalę - proces, który wciąż zbija z tropu badaczy z NASA.

Podpowierzchniowa struktura pod kraterami

W sprawdzaniu wiarygodności hipotezy elektrycznych kraterów, eksploracja kosmosu będzie dostarczała rosnących okazji do jej przetestowania przeciwko standardowej teorii. Według teorii standardowej, krater powstaje w wyniku zderzenia c prędkim ciałem, które penetruje głęboko grunt a następnie eksploduje. Jednym z pewników hipotezy impaktowej jest to, że układ gruntu pod kraterem będzie mocno zaburzony.

W modelu elektrycznym, podpowierzchniowy materiał zostaje wyciągnięty w górę i ku centrum krateru, tworząc centralny szczyt. Jest to jedyne spodziewane zaburzenie. Było to zatem bardzo interesujące dla teoretyków elektryczności, gdy australijski badacz Dave Smith zauważył zdjęcie przesłane z rejonu Saturna przez przez sondę Cassini. Zbliżenie na księżyc Saturna, Dione, pokazuje powierzchnię pokrytą kraterami, lecz również ostre pęknięcie, przecinające przynajmniej dwa z nich. Gdy Cassini sfotografowała przepołowione kratery pod kątem, warstwy podpowierzchniowe stały się dobrze widoczne. Widać na zdjęciu, że nie ma tam żadnych odkształceń materiału pod powierzchnią, jakich wymagałaby hipoteza impaktu.

Na zdjęciu widoczna jest warstwa jasnego materiału, a pod nią warstwa ciemniejszego. Na granicy pomiędzy nimi nie widać żadnych zaburzeń, chociaż należałoby się spodziewać znacznych, jeżeli depresję wybił impaktor.

Zacytowane wyżej dowody dotyczą jedynie kilku z tysięcy kraterów, których najlepszego wyjaśnienia dostarcza siła elektryczności. Oczywiście, jest to również typowe dla wielu słynnych ziemskich kraterów: krateru Richat na pustyni Sahara, którego uniesiony teren, koncentryczne, okrągłe terasy i warstwowo osadzone skały przeczą zarówno teorii wulkanu jak i impaktu; krater Aorounga, również na Saharze, którego równoległe rowy i przecinające się grzbiety (przebiegające przez okoliczny krajobraz, jak i przez sam krater) zostały nazwane przez geologów jako nieprawdopodobne; krater w Arizonie, szeroka na 4000 stóp depresja, uznawana przez naukowców jako poimpaktowa, mimo nienaruszonych skał pod kraterem, oraz krater Chicxulub, znany z tego, że jego powstanie miało zabić dinozaury. Chicxulub jest szeroki na 300 km, z wieloma koncentrycznymi pierścieniami oraz nienaruszonymi pokładami z górnej Kredy, które powinny zostać starte przez impakt.

Katery na ciałach w kosmosie opowiadają nam historię, która przemienia nasze zrozumienie Wszechświata i naszego miejsca w nim. Jednak historia ta nie może być zauważona ani zrozumiana, gdy widok zasłaniają przesądy i założenia. Jeżeli naukowcy będą w stanie je dostawić, opowieść ta stanie się zarówno oczywista, jak i rewolucyjna. Planety i księżyce w naszym Układzie Słonecznym są pozostałościami po epoce przemocy. Siła, która je naładowała jest tą samą siłą, która kształtuje mgławice i galaktyki, daje świecić Słońcu i powoduje spektakularną aktywność komet. Tą siłą jest elektryczność.

(...)

---

Przetłumaczono z: The Craters Are Electric

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

Dowody na elektryczną aktywność komety 67P: ku elektrochemicznemu pojmowaniu zjawiska komet

Dowody na elektryczną aktywność komety 67P: ku elektrochemicznemu pojmowaniu zjawiska komet

Franklin Anariba, doktor filozofii

Epizod 1: Rozdzielenie ładunków w środowisku plazmowym komety 67P

Pozwolę sobie wprowadzić kontekst tej serii epizodów na temat komety 67P. Misja Rosetta dostarcza nam ogrom raportów naukowych, pełnych cennych informacji o składzie komy oraz jadra komety 67P/Churyumov-Gerasimenko, określanej jako 67P. W tej serii epizodów zamierzam wypunktować istotne odkrycia z różnych artykułów naukowych, będące istotne w puntku widzenia Elektrycznego Wszechświata. Jest to krytyczny przegląd, którego intencją jest uznanie wkładu wszystkich autorów, bez przeinaczeń, a celem jest poinformowanie ogółu czytelników o alternatywnej interpretacji zaraportowanych odkryć.

Zostało to dokonane poprzez komentowanie najnowszych odkryć, dostarczonych przy użyciu różnych instrumentów i technik, włączając w to Detektor Jonów i Elektronów (RPC-IES), Analizer Składu (RPC-ICA), będący spektrometrem masy, zdolnym do detekcji jonów dodatnich, oraz Spektrometr Czujnika Neutralnej Analizy Ciśnienia (ROSINA-COPS). Moja analiza pochodzi z obserwacji komety 67P z heliocentrycznej odległości 2 do 4 jednostek astronomicznych (AU). W takiej odległości kometa 67P wykazywała niską aktywność, jako, że była z dala od peryhelium, jednak fakt ten może być krytyczny w zrozumieniu zjawisk, które w przeciwnym razie byłyby trudne do rozpoznania. Mój komentarz opiera się na opublikowanych danych i ich interpretacji przez samych autorów, które przy okazji reinterpretuję z perspektywy elektrochemicznej.

Jak można samemu spostrzec, czytając większość naukowych raportów na temat komety 67P, głównym paradygmatem jest ten zaproponowany przez Whipple jakiś czas temu, który można nazwać modelem kondensacyjno-sublimacyjnym. Nie zamierzam go tutaj odrzucać, jako, że uważam go za ważny w pobliżu peryhelium, jeżeli kometa ma przenosić duże ilości ulotnego lodu na lub pod powierzchnią. Zamiast tego, moim celem jest zwrócenie uwagi wszystkich na inne mechanizmy, jakie mogą być odpowiedzialne za obecność wody i innych związków chemicznych w komie komety. Jednym z mechanizmów jest implantacja protonów, przywoływany w próbach wyjaśniania obecności lodu wodnego w kraterach księżycowych. Może on odpowiadać za obecność niewielkich ilości lodu wodnego na powierzchni komet przy jednoczesnej ogromnej gęstości jonów w komie. Kolejny mechanizm, w większości nieznany społecznościom astronomicznym, bazuje na zasadach elektrochemii, które nazwałem elektro-odzieraniem. Mechanizm ten może dominować na dużych odległościach heliocentrycznych, z dala od peryhelium, gdy napięcie elektryczne pomiędzy kometą a otaczającą otoczką plazmową Słońca może być największe. Mechanizm ten może również odpowiadać za obecność pary wodnej w komie. Przywołanie tych dwóch różnych mechanizmów jest istotne, gdyż jak dotąd nie znaleziono znaczących ilości lodu wodnego na powierzchni jądra komety 67P, ani też pod nią. Co więcej, niedawne odkrycia cząsteczkowego tlenu w komie komety 67P wraz z jego powiązaniem z pochodzeniem i obecnością pary wodnej, wskazują na elektrochemiczną metodę produkcji.

Ponieważ będę omawiał zróżnicowane rzeczy, ważne jest, aby wyklarować i zdefiniować istotną terminologię, używaną w modelu kondensacyjno-sublimacyjnym, który omawia pochodzenie komet oraz ich oddziaływanie z plazmą w pobliżu jądra. W modelu tym, powiązane z wiatrem słonecznym międzyplanetarne pole magnetyczne (IMF) oddziałuje z komą komety, powodując powstanie fali uderzeniowej, wywołanej nawarstwieniem się pola magnetycznego z kierunku Słońca. Zgodnie z proponowanym obecnie mechanizmem, na granicy wiatru słonecznego i otoczki plazmowej komety powstaje wyindukowana magnetosfera, która jest częściowo zjonizowana i przewodząca prąd. Zjawisko to obserwuje się szczególnie w pobliżu peryhelium, gdzie komety z reguły wykazują największą aktywność. Co równie ważne w tym modelu, uważa się, że obojętne cząsteczki w komie sublimują z jądra, a następnie ulegają fotojonizacji na skutek ekstremalnego promieniowania ultrafioletowego (UV) ze Słońca, powodującego rozdzielenie ładunków i formowanie się otoczki plazmowej wokół jądra.

Dodatkowo wiatr słoneczny, zawierający kationy, takie jak protony (H⁺) i cząstki helu (He²⁺) oraz elektrony, jest uważany za odkrywający ważną rolę w powstawaniu gazu jonowego poprzez bombardowanie jądra, zapewniając tym samym mechanizm wymiany ładunków. Uważa się, że mass loading powstaje jednocześnie, gdy nowo powstałe jony gazu, poruszające się z początku powoli (~ 1km/a), są porywane lub przyspieszane przez powiązane z wiatrem słonecznym międzyplanetarne pole elektryczne do swojej średniej prędkości ~ 450km/s. Mass loading staje się znaczne w odległości mniejszej niż 1000 km od jądra komety.

Typowa średnia prędkość wiatru słonecznego zawiera się pomiędzy 300 a 600 km/s. Jego energia kinetyczna może być zamieniona w potencjalną przy pomocy następujących równań:

Energia potencjalna (EP) = energia kinetyczna (EK)
eV = 1/2 (masa protonu) × (prędkość protonu)²

Możemy użyć tych równań do prędkości wiatru słonecznego odpowiadają 470,4 do 1881,7 eV. Dla przykładu, potencjał jonizacji dla wodoru (H) atom (H) gaz → H⁺ + e^- wynosi 13,6 eV.

Siła Lorentza powoduje przyspieszanie nowo powstałych jonów prostopadle do kierunku wiatru słonecznego i międzyplanetarnego pola magnetycznego, powodując żyrowanie jonów naokoło i wzdłuż linii pola magnetycznego, dając rozkład w kształcie pierścienia. Jedną z konsekwencji mass loadingu lub efektu porywania jest spowalnianie wiatru słonecznego, na mocy zachowania pędu, oraz wzbudzenie aktywności fal cyklotronowych. Żyrowanie jonów wokół wiatru słonecznego można opisać parametrami cyklotronu Larmora:

Promień żyrowania (R_g) = masa jonu × prędkość jonu / (ładunek elektryczny × pole magnetyczne wiatru słonecznego) Okres żyrowania (t_g) = 2 π × R_g / prędkość jonu
częstotliwość żyrowania lub cyklotronowa (f_g) = 1 / t_g kątowa częstotliwość cyklotronowa (ω_g) =

Mając to wszystko w pamięci, chciałbym spojrzeć na dwa niedawne raporty na temat dynamiki plazmy kometarnej. W manuskrypcie zatytułowanym Obserwacje nowego typu fal o niskich częstotliwościach na komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko, autorstwa Richtera i innych [1], w którym podano pomiary środowiska plazmowego wewnętrznej komy, w odległości nawet do 10 km, ogólne obserwacje ujawniły znaczną aktywność elektronów. Odkrycia podsumowano poniżej:

1. Wiatr słoneczny (SW) niesie mierzalne pole magnetyczne rzędu ~ 2 nT, podczas, gdy pole wewnętrznej komy komety 67P wykazuje wartość ~ 4 nT, co wskazuje, że gęstość energii magnetycznej jest większa w pobliżu jądra.
2. Oscylacje pola magnetycznego rzędu 40MHz dominują środowisko plazmowe jądra i nie wykazują preferowanego kierunku propagacji.
3. Gęstość prądu elektrycznego ustalono na 4,8 × 10^-9 A/m².

Ustalenia te są szczególnie interesujące i intrygujące. Po pierwsze, istnieje aktywność elektryczna w pobliżu jądra. Następnie, większość jonów, wykrytych w komie 67P, to kationy wody (H₂O⁺), wykazujące częstotliwość cyklotronową w zakresie 0,8 do 4 MHz, znacznie odmienną od przeważającej 40 MHz. Wyniki te są niespodziewane, wskazując na istnienie nowego mechanizmu. Autorzy dodali, że należy wspomnieć, iż sugerowane źródło fal nie porusza się wraz z wiatrem słonecznym (...) jest ono niemal stałe względem układu odniesienia jądra komety. Autorzy odrzucili klasyczne niestabilności unoszeniowe jonów jako źródło oscylacji magnetycznych, proponując zamiast tego zjawisko poruszania się cząstek, powstałych w fotojonizacji, poprzecznie do pola magnetycznego, ale wzdłuż wiatru słonecznego, płynącego wzdłuż pola elektrycznego, co nazywane jest gęstością prądu skrośnego do pola. Innymi słowy, pole elektryczne kontroluje jony z komety, ale w inny sposób niż ma to miejsce w przypadku znanego zjawiska mass loadingu.

W raporcie Nilssona i innych [2], zatytułowanym Ewolucja środowiska jonowego komety 67P/Churyumov-Gerasimenko, w którym traktowano o pomiarze środowiska plazmowego przy użyciu spektrometru masy, zdolnego do wykrywania jonów dodatnich, kieruję uwag na następujące ustalenia:

1. Wykryte jony to głównie kationy wody o dwóch różnych energiach potencjalnych. Zimne jony wodne posiadają energię potencjalną rzędu 10 do 50 eV i wychodzą z obszaru pomiędzy Słońcem a jadrem komety. Natomiast przyspieszone jony wodne posiadają energię od 120 do 5000 eV i nadbiegają od strony Słońca.
2. Strumień jonów wodnych wzrasta o cztery rzędy wielkości, gdy odległość heliocentryczna maleje z 3,6 do 2 jednostek astronomicznych. W tym czasie strumień słoneczny rośnie o czynnik 2.
3. Wiatr słoneczny nie zwalnia znacząco, co sugeruje, że mass loading jest zaniedbywalny.

Co ciekawe, autorzy dodają: prosty scenariusz może wyglądać tak, że pochwycone jony początkowo poruszają się wzdłuż niezaburzonego pola elektrycznego wiatru słonecznego, podczas, gdy nowo powstałe elektrony dryfują, prowadząc do rozdzielenia ładunków [pogrubienie dodane]. Pole elektryczne owego rozdzielenia miałoby początkowo składową przeciwną do pola wiatru słonecznego oraz przeciwną do Słońca. Jest to spójne zarówno z przepływem jonów wodnych oraz spowolnieniem wiatru słonecznego. Implikacje są trzy:

1. Rozdział ładunków następuje na skutek pola elektrycznego, co jest wskazówką istnienia różnicy potencjałów.
2. Jeżeli przyspieszone jony wodne (H₂O⁺) przybywają z kierunku Słońca, elektrony muszą kierować się ku Słońcu.
3. Duża ilość generowanych kationów wodnych może wskazywać na inny proces ich powstawania, oprócz tradycyjnie proponowanej fotojonizacji ultrafioletem.

Podsumowując epizod 1, wzięte razem fakty ukazują obraz bardzo dynamicznego środowiska plazmowego wokół jądra komety, z potencjalnymi konsekwencjami w rodzaju rozdzielania kationów i anionów na skutek działania różnicy potencjałów.

Epizod 2: Szybkie elektrony i pola elektryczne w środowisku plazmowym komety 67P

W drugim epizodzie serii rozpisuję się na temat obecności aktywności elektrycznej w pobliżu jądra 67P. Czynię to komentując dwa niedawne ważne raporty. W manuskrypcie zatytułowanym Pomiary porywania jonów z komety 67P/Churyumov-Gerasimenko za pomocą detektora jonów i elektronów Rosetty (IES)., autorstwa Goldsteina i innych [3], środowisko plazmowe badane jest w odległości 3,5 AU od Słońca i w odległości 28 km od jądra. Podsumowując raport:

1. Po raz pierwszy zrobiono detekcję kationów wody o niskich energiach słabo odgazowującej się komety z dala od Słońca.
2. Rozmieszczenie populacji kationów wodnych wykazuje zmienność względem czasu.
3. Nie obserwuje się kątowego rozmieszczenia jonów wodnych, co sugeruje, że powstają one lokalnie i nie są przyspieszane polem elektrycznym wiatru słonecznego, co byłoby spodziewane przy mass loadingu.
4. Co ciekawe, ulegające mass loadingowi jony orz protony słoneczne poruszają się w przeciwnych kierunkach, podczas, gdy elektrony nie podlegają wpływom.

Implikacje tych spostrzeżeń bazują na założeniu, że mass loading odgrywa ważną rolę na tak dużych odległościach heliocentrycznych i przy malutkiej gęstości komy. Zaraportowano na przykład, że jony wiatru słonecznego są odbijane, ale nie spowalniane, jak się tego można by spodziewać w przypadku zjawiska mass loadingu, co sugeruje, że proces ten jest zaniedbywalnie mały. Zatem fakty te można zinterpretować jako wskazania, że złożone i dynamiczne, bogate w elektrony środowisko w pobliżu jądra znajdującego się tak daleko od Słońca, przy zaniedbywalnym mass loadingu, sugeruje dominację innego mechanizmu ruchu jonów.

Idąc tym tropem, godny najwyższego zainteresowania jest raport Clarka i innych, zatytułowany Środowisko super-termicznych elektronów komety 67P/ Churyumov-Gerasimenko: obserwacje detektora jonów i elektronów Rosetty [5]. Określenie super-termiczne wskazuje na silnie ogrzane elektrony, posiadające dużą energię kinetyczną. W manuskrypcie autorzy piszą, iż super-termiczne, lub szybkie elektrony są przyspieszane przez nieznany mechanizm z kilku do nawet 100 eV i pełnią ważną rolę w elektrono-obojętnej chemii, jak również w ładowaniu [elektrycznym] drobin pyłu. Co więcej, poprzednie badania wykazały, że takie przyspieszone elektrony są wszechobecne, jednak nie doszło do porozumienia na temat mechanizmu. Wysunięto kilka propozycji:

1. Super-termiczne elektrony są prawdopodobnie powiązane z wstępującymi fluktuacjami fal cyklotronowych, unoszących się w kierunku warkocza. Innymi słowy, energia dostarczana jest przez mass loaded jony, wędrujące od strony Słońca ku warkoczowi komy.
2. Super-termiczne elektrony są przyspieszane w podobny sposób, jak elektrony poza międzyplanetarnymi bezkolizyjnymi falami uderzeniowymi.
3. Satelita Active Magnetospheric Particle Tracer Explorer (AMPTE) pokazała, że za elektrony te odpowiadają niższe, hybrydowe fale cyklotronowe z mass loaded jonów. Słowo hybrydowe odnosi się do częstotliwości cyklotronowych, pomiędzy protonami a elektronami.
4. Niektóre opracowania przypisują przyspieszanie super-termicznych elektronów fotojonizacji, podczas, gdy inne wskazują, że rola tego procesu jest zaniedbywalna.

Jest jasne, że nie ma zgody na temat głównego mechanizmu, stojącego za przyspieszaniem super-termicznych elektronów, zwłaszcza w przypadku komety 67P, która ma 100-krotnie cieńszą komę, niż kometa Halley'a. W tym kontekście, autorzy nas informują:

1. Bardzo dynamiczna chmura super-termicznych elektronów pokrywa się z obserwowanym szczytem aktywności w pobliżu 1 j.a. Autorzy dodają: To zaskakujące, że tak słabo odgazowująca się kometa w dużej odległości od Słońca wytwarza duże i dynamiczne środowisko super-termicznych elektronów.
2. Gęstość elektronów w pobliżu jądra waha się od 10 do 100 na cm³.

Biorąc pod uwagę, że w czasie tych obserwacji kometa 67P znajdowała się 3 j.a. od Słońca i miała malutką komę, co przeczy wszystkim wcześniejszym przewidywaniom, jest bardzo prawdopodobne, że ma miejsce inny mechanizm przyspieszania jonów w pobliżu jądra komety.

Raport kontynuowano rozważając potencjalne mechanizmy, które w sposób nieoczywisty mogą odpowiadać za dużą gęstość (i strumień), obserwowaną przez IES. Na przykład:

1. Fotoelektrony. Odgrywa rolę w jonizacji molekuł i tworzeniu energetyczne, drugorzędne jony poprzez dysocjacje fotoelektronów.
2. Ambipolarne pole elektryczne. Autorzy zamieścili komentarz, że jeżeli obecne jest wyraźne pole elektryczne, wówczas powinien też być widoczny wyraźny szczyt. Ponownie, wskazuje to na bardzo delikatną strukturę w środowisku plazmowym. Implikacje są takie, że pole elektryczne jest z natury włókniste.
3. Przyspieszenie spowodowane przez skrośne potencjały fal uderzeniowych. Dość interesujące, skrośne potencjały uderzeniowe, które obserwowano, jak przyspieszały elektrony, mogą być traktowane jako warstwa podwójna w środowisku eksperymencie elektrochemicznym. Jednakże nie ma dowodów na fale uderzeniowe, w tym wsteczne, w odległości 3,5 j.a. od Słońca.
4. Kompresja pola magnetycznego. Jednakże brak jest danych o kierunku i wielkości powiązanego z wiatrem słonecznym pola magnetycznego.
5. Niższe, cyklotronowe fale, wywołane jonami ulegającymi mass loadingowi. Aby wyjaśnić swoje dane, autorzy uczepili się tego rozwiązania.

Co zaskakujące, autorzy skonkludowali, że super-termiczne elektrony są przyspieszane przez domieszki fotoelektronów i fal [cyklotronowych], powodowanych niestabilnościami unoszenia jonów. Ich konkluzja jest sprzeczna, gdyż w tekście autorzy donosili o bogatej i dynamicznej chmurze elektronów, wskazującej na dużą gęstość elektronów wokół jądra, mimo bardzo słabej komy komety 67P. Pojawia się zatem pytanie: skąd te elektrony pochodzą? Kolejną sprzecznością jest to, że mass loading pociąga za sobą spowalnianie wiatru słonecznego.

Jednakże autorzy twierdzą, że dane na temat jonów nie wykazują znaczącego spowolnienia wiatru słonecznego, co sugeruje, że mass loading jonów jest zaniedbywalne. Dodatkowo, autor napisał: nie ma, niestety, na pokładzie Rosetty żadnego instrumentu, który zmierzyłby fale elektromagnetyczne o tej częstotliwości odnosząc się do niższych częstotliwości cyklotronowych. Poczynione obserwacje mogą oznaczać, iż wyciągnięte wnioski są przedwczesne. Z perspektywy elektrycznej, przyspieszenie elektronów następuje dzięki umieszczeniu ładunku w polu elektrycznym, co z kolei wskazuje na różnicę potencjałów.

Epizod 3: Pylenie wiatru słonecznego i jego powiązanie z obserwacja wody na komecie 67P

W epizodzie 3 omawiam potencjalne powiązania pomiędzy rozpryskiwaniem na powierzchni przez wiatr słoneczny, detekcją jonów metali i produkcją wody. Obecnie znanych jest 5 procesów, uważanych za przyczynę ekstrahowania atomów alkalicznych z powierzchni komet:

1. Desorpcja termiczna
2. Desorpcja symulowana fotonowa
3. Rozpryskiwanie wiatrem słonecznym (solar wind sputtering)
4. Parowanie od mikrometeorytów
5. Fotodysocjacja molekuł rodzicielskich [6]

W manuskrypcie zatytułowanym Rozpryskiwanie pyłu wiatrem słonecznym na komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko, autorstwa Wurza i innych [7], użyto podwójnie skupiającego spektrometru masy do wykrywania obojętnych substancji lotnych w komie, które nie były podejrzewane o sublimowanie, częściowe lub całkowite, jak Na, K, Si, Ca oraz S. Rezultaty można podsumować następująco:

1. Krzem (Si) jest najbardziej obfitym pierwiastkiem, obserwowanym przez spektrometr masowy, co ma sens, gdyż zaobserwowano, że kometa 67P składa się z minerałów ogniotrwałych, jak oliwin.
2. Większość pierwiastków zaobserwowano ponad mniej oświetloną stroną jądra komety, czyli nad półkulą zimową.
3. W porównaniu z węglowymi chondrytami, kometa 67P wykazuje obfitość sodu, niedobór wapnia i nadmiar potasu.

W podsumowaniu stoi, że wykryte obojętne strumienie metali są wywołane rozpryskiwaniem na powierzchni komety po zimowej stronie od wiatru słonecznego, wskazując, że obszary o dużej erozji, np obszar zwężenia, pozostają nieruszone. Rozpraszanie wiatrem słonecznym może wyjaśnić dżety pyłu i formacje z lodu wodnego w mniej nasłonecznionych obszarach komety, ale nie w obszarach zwróconych ku Słońcu, gdyż wiatr słoneczny nie przenika przez otoczkę plazmową. Wskazuje to, że ma miejsce jeszcze inny mechanizm, generujący pył w komie. Następstwem analizy jest wniosek, że w obszarach o mniejszym nasłonecznieniu ma miejsce przypuszczalnie implantacja protonów.

Pamiętajmy, że zamontowany na orbiterze detektor mikrofal (MIRO) [8], miesiące temu nie odnalazł znaczących ilości lodu wodnego na powierzchni komety 67P. W artykule pod tytułem Dzienny cykl lodu wodnego na komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko, autorstwa De Sanctis i innych [9], zaproponowano cykl lodowy w oparciu o spektroskopię podczerwoną (VIRTIS). W tej analizie, podczerwone widmo odbicia, pobrane z różnych poziomów oświetlonej powierzchni komety 67P ujawnia:

1. Szerokie pasmo absorpcji od 2,8 do 3,6 µm, przypisane związkom organicznym.
2. Brak linii absorpcyjnych czystego lodu wodnego wskazuje na górny limit 1% na objętość lodu wodnego w rozdzielczości VIRTIS.
3. Spłaszczenie nachylenia i zmniejszenie emisji termicznych wraz ze zwiększeniem głębokości przedziału 3 µm, co sugeruje ekspozycję lodu wodnego wraz z materiałem organicznym.

Na bazie tych obserwacji autorzy posłużyli się teorią rozpraszania do modelowania widma odbicia podczerwonego jako mieszaniny wody i materii organicznej, aby otrzymać mapę rozłożenia lodu wodnego. Aby model zgadzał się z danymi, względna ilość lodu musi wynosić 10-15%. Ten rodzaj szczególnej analizy modelowania danych empirycznych jest dosyć akceptowany w środowisku naukowym i autorzy poczynili rozsądne założenia. Jednakże założenia wyznaczają siłę modelu. Z modelu autorzy mapę ilościową lodu wodnego i proponują bezpośrednią kondensację sublimacji gazu z powierzchni pod określonymi warunkami termodynamicznymi. Przez warunki termodynamiczne autorzy rozumieją mechanizm wersji temperatury, działający mniej-więcej tak:

Lód wodny w mieszaninie wodno-organicznej sublimuje z najwyższych warstw powierzchni. Kiedy powierzchnia ta nie jest oświetlona przez Słońce, następuje inwersja temperatury pomiędzy chłodniejszymi teraz warstwami górnymi a głębszymi, kilka centymetrów poniżej. Para wodna w cieplejszym wnętrzu dyfuzjuje do góry i kondensuje się w górnych warstwach, gdzie pozostaje stabilna, aż do ponownego oświetlenia powierzchni, kiedy to ulegnie sublimacji. Następnie cykl się powtarza.

Dobrze jest spojrzeć na to studium w szerszym kontekście. Chociaż opierając się na tytule, można by pomyśleć, iż na powierzchni komety 67P znajduje się lód wodny, autorzy wyraźnie stwierdzają, co następuje:

1. Należy zaznaczyć, że udział warstw powierzchniowych w całkowite odgazowywanie jest ograniczony w czasie.
2. Ilość strumienia wody pochodzącego z powierzchniowego lodu, zmierzona przez VIRTIS, stanowi 3% całkowitego strumienia wody zmierzonego przez MIRO. VIRTIS używa spektroskopii podczerwonej, podczas gdy VIRTIS mikrofalowej.

Innymi słowy, mechanizm ten reprezentuje bardzo mały procent całkowitej obecności wody w na powierzchni komety. Szybka analiza faktów i obserwacji na temat rozpryskiwania wiatrem słonecznym, wspomnianym wcześniej, prowadzi mnie do wniosku, że może ono grać rolę w obserwacjach lodu wodnego, z następujących powodów:

1. Zgodnie ze sporządzoną mapą, na powierzchni jest tylko niewielka ilość lodu wodnego.
2. Lód zdaje się być uzupełniany w miejscach o mniejszym naświetleniu, jak cienie i nocna strona.
3. Wykazano, że rozpryskiwanie wiatrem słonecznym jest efektywne w miejscach o niskim naświetleniu.

Zebrawszy dowody razem, rozsądne jest przypisać obecność obserwowanego lodu w mniej naświetlonych miejscach implantacji protonów (H⁺) w ogniotrwałe krzemiany, gdzie oddziałują one z tlenem, osadzonym w siatce krystalicznej. Nie jest to niczym niezwykłym, jako, że zostało wykazane w eksperymentach laboratoryjnych i jest uważane za główny mechanizm powstawania lodu na obrzeżach kraterów księżycowych.

Epizod 4: Natura wyrzucanych z komet naładowanych nanodrobin

W epizodzie 4 omawiam naturę i ładunek zarejestrowanych nanodrobin w komach komet. Interesującym nas artykułem jest ten autorstwa Gambosi i innych, zatytułowany Ujemnie naładowane nanodrobiny komety 67P/Churyumov-Gerasimenko [10]. Główne myśli manuskryptu są całkiem interesujące i można je podsumować następująco:

1. Sensor jonów i elektronów (IES) wykrył nanocząstki w niemal mono-energetycznych wiązkach w zakresie 200 do 500 eV.
2. Nanodrobiny, które autorzy przypisują kawałkom wody o średnicy 3-4 nm, były naładowane ujemnie i podróżowały od strony jądra komety ku Słońcu.
3. Co więcej, nie odebrano sygnałów cząstek naładowanych dodatnio.

Autorzy wyjaśnili owe obserwacje wzorcem składanego parasola nanodrobin. W rozumowaniu tym nanodrobiny wody są unoszone wypływem gazu, który następnie jest zawracany ku komecie przez ciśnienie radiacyjne.

Wyjaśnienie to jest jednak kłopotliwe i sprzeczne z następujących powodów:

1. Wzorzec składanego parasola oznaczałby, że nanodrobiny pyłu poruszałyby się ku jądru komety, co przeczy obserwacjom.
2. Brak jonów dodatnich przypisuje się fotojonizacji z w pobliżu jądra do postaci jonów ujemnych. Jednakże, nawet, jeżeli brać pod uwagę ten proces, jak poprzednio opublikowano w Pomiarach komy blisko jądra komety 67P/Churyumov-Gerasimenko przy pomocy spektrografu dalekiego ultrafioletu Alice sondy Rosetta, [11], jony dodatnie powinny istnieć i zostać wykryte.
3. Na koniec, autorzy przypisują brak śladów jonów dodatnich usterce instrumentów.

W szerszym kontekście, wyjaśnienia te nas nie satysfakcjonują. Odmienna, lecz możliwa interpretacja jest następująca: nanodrobiny pyłu są ładowane ujemnie elektronami emanującymi z powierzchni, gdyż w poprzednich epizodach zaprezentowałem istnienie w pobliżu jądra dużej ilości elektronów niezwiązanych z procesem fotojonizacji. Zamiast tego, proponuję, że elektrony te pochodzą z procesu elektrycznego odzierania, napędzanego różnicą potencjałów pomiędzy jądrem komety a otoczeniem.

Dalszy raport tego teoretycznego frameworku jest ujawniony w studium komety PAN-STARRS, którą przeanalizowano z użyciem światła białego, gdy kometa znajdowała się w odległości 0,3 j.a. od Słońca, blisko peryhelium. W raporcie autorstwa Raouafi'ego i innych Dynamika szybkich, ulotnych kłębów [HVECs], emanujących z komety C/2011 L4, obserwowanych przez STEREO, [12], omówiono obserwacje szybko poruszających się w niemal radialnym kierunku przeciwnym do Słońca obiektów. Tradycyjne spojrzenie jest takie, że materia ulotna, cząstki pyłu, są wyrzucane do komy i podlegają szerokiej gamie procesów fizycznych, jak grawitacja, ciśnienie radiacyjne, fragmentacja, elektryzowanie oraz zderzenia. Wyrzucone obłoki miały początkową prędkość 200 do 400 km/s, która następnie zwiększała się do 600 km/s. co więcej, morfologia obrazów ze STEREO wskazuje, że mniejsze niż 1 µm są zmiatane promieniście w kierunku przeciwnym do Słońca, niezależnie od czasu ich wyrzucenia ani pozycji na orbicie komety, podczas, gdy większe cząstki płynęły w bruzdach tworzących warkocz pyłowy. I chociaż promieniowanie słoneczne odgrywa rolę w różnicowaniu ziaren pyłu w warkocze pyłowy, jonowy i obojętny, nie może przyspieszać materiału do prędkości ponad 200 km/s w czasie, jaki zaobserwowano. Na przykład, aby ziarno pyłu o rozmiarze 1 µm rozpędzić promieniowaniem słonecznym do prędkości 350 km/s na dystansie 108 km, potrzeba by około 2 700 000 sekund. Zamiast tego zaobserwowano większe przyspieszenia, potrzebujące jedynie 20 000 sekund. W rezultacie autorzy sugerują, iż ciśnienie radiacyjne nie gra roli w przyspieszaniu drobin mniejszych niż 1 µm. Twierdzą natomiast, że drobiny są elektryzowane fotojonizacją i porywane przez mass loading przez heliocentryczne pola elektryczne. Po długiej i uważnej analizie, autorzy konkludują:

1. Nanodrobiny składają się z jonów dodatnich (kationów) materiałów, zawierających jony metali o niskim potencjale jonizacji (Na⁺, K⁺) oraz materiałów obojętnych (Na, K, Li, Ca).
2. Jeżeli drobiny były pojedynczo elektryzowane, klaster pięciu molekuł oliwinu (Mg₂SiO₄) o średnicy 1,5 nm powinien wyjaśnić obserwację.
3. Podlegająca potwierdzeniu relacja jeden na jeden pomiędzy kłębami a bruzdami może wskazywać na obecność włóknistych pól elektrycznych w pobliżu warkocza komety.

Fakty te mają szczególne znaczenie, gdyż podobne struktury w komie i warkoczu zostały zaobserwowane w przypadku komety 1P/Halley w 1910 oraz 1986 roku, komety C/1995 01 Hale-Bopp, C/2006 P1 McNaught, oraz C/2001 V1 NEAT. W dodatku materiał z komety C/2011 L4 został z niej wyrzucony poza strefą sublimacji lodu, wynoszącą 5-6 j.a. Obserwacje te wyjaśniano w mało satysfakcjonujący sposób przy pomocy:

Uwolnienie utajonego ciepła z przejść amorficzno-krystalicznych lodu wodnego.

Sublimacja zamarzniętych super-ulotnych substancji.

Fragmentacja komety.

Oczywiście, pytaniem jest, co jest siłą napędową aktywności kometarnej na tak dużych odległościach heliocentrycznych. W moim opracowaniu teoretycznym, opartym na odzieraniu elektronów, siłą tą jest różnica potencjałów pomiędzy kometą a otaczającą ją otoczką plazmową. W epizodzie tym zobaczyliśmy dwa różne artykuły, raportujące ujemnie naładowane nanodrobiny, płynące od jądra komety ku Słońcu, oraz dodatnio naładowane nanodrobiny, płynące z komety w kierunku przeciwnym. Napotkaliśmy również raporty traktujące o zwiększenie wiązek elektronów w pobliżu jądra. Ogólnym wnioskiem z tych obserwacji jest różnicowanie się ładunków, a zatem różnica potencjałów, ilustrowana przez pola elektryczne przyspieszających naładowanych drobin. Jest tam dość napięcia elektrycznego do zjonizowania metali o niskim progu jonizacji, które znajdują się w strukturze minerałów i krzemianów, aby oddzielić i przyspieszyć elektrony.

Wynikiem są znacznie przyspieszone od jądra komety elektrony, które obserwujemy jako wiązki i strumienie jonów, powodujące wpływ elektronów na inne substancje lotne, głównie z powodu, że pola elektryczne, przyspieszające cząstki naładowane, są z natury włókniste. Teraz, gdy elektrony są przyspieszane od jądra, metale w strukturze stają się naładowane dodatnio i mniejsze rozmiarowo, co destabilizuje strukturę do poziomu zapadnięcia się, na skutek czego fragmentacja staje się dominującym mechanizmem. Ten proces odzierania elektronów może być źródłem zarówno elektronów jak i dodatnio naładowanych nanodrobin. W dodatku, następuje separacja ładunków w złożonym środowisku elektrycznym, na skutek połączenia z wymianą ładunków, należy się spodziewać również ujemnych drobin poruszających się ku Słońcu, jak poprzednio wzmiankowano.

Epizod 5: Wnioski z obserwacji cząsteczkowego tlenu na komecie 67P

W 5 epizodzie wprowadzam przegląd niedawnego artykułu Obfitość tlenu molekularnego w komie komety 67P/Churyumov-Gerasimenko autorstwa Bielera i innych, [13], w którym raportowano detekcję względnej ilości molekularnego tlenu. Obecność tlenu cząsteczkowego jest zaskoczeniem, gdyż nie jest przewidziana przez obecną i dominującą teorię kondensacyjno-sublimacyjną. List wysłany do magazynu Nature jest dobrze zaprezentowany a obserwacje wykonano bezpośrednią spektroskopią masy o dostatecznej rozdzielczości, np. podwójnie skupiającym spektrometrem z ROSINA. Poniżej znajdują się wyniki obserwacji:

1. Obecność cząsteczkowego tlenu w ilości 1 do 10% ze średnią 3,8% względem ilości wody.
2. Istnieje silna korelacja pomiędzy ilością względną wody a cząsteczkowego tlenu w komie komety 67P.
3. Stosunek ilości wody do cząsteczkowego tlenu nie zmieniała się jako funkcja odległości od Słońca oraz w okresie 7-miesięcznej obserwacji.
4. Cząsteczkowy tlen wykryto nawet w odległości zaledwie 10 km od jądra komety.

W tle tych obserwacji, autorzy przywołują serię dobrze przemyślanych mechanizmów, mających wyjaśnić pochodzenie tego tlenu i pary wodnej w ramach paradygmatu kondensacyjno-sublimacyjnego. Niestety, nie zaprezentowano żadnego wyjaśnienia spoza tego paradygmatu. Oto lista rozważonych mechanizmów:

1. Fotoliza - zdefiniowana jako ultrafioletowe fotony, zdolne do rozbijania wiązań molekularnych. Wyjaśnienie to nie jest satysfakcjonujące, gdyż, jak mówią sami autorzy, jednoczesne powstawanie wykrywanych O₂ na skutek radiolizy lub fotolizy wydaje się ogólnie rzecz biorąc nieprawdopodobne, i prowadziłoby do zmiennego stosunku cząstek ze względu na różne warunki nasłonecznienia. Innymi słowy, gdyby siłą napędową powstawania tlenu cząsteczkowego, wówczas stosunek tego tlenu do wody byłby zmienny, co jest niezgodne z danymi.
2. Radioliza - przewiduje powstawanie molekularnego tlenu na powierzchni jądra poprzez interakcję energetycznych cząstek słonecznych, których szczyt energii plasuje się w kilkudziesięciu MeV. Mechanizm ten byłby efektywny jedynie wewnątrz kilku mikrometrów powierzchni. Gdyby mechanizm ten miał miejsce, stosunek wody do tlenu z czasem malałby, gdyż powierzchniowa warstwa jądra ulegałaby erozji w miarę podążania komety po orbicie. Co więcej, z powodu tempa erozji, tempo produkcji tlenu również musiałoby być bardzo wysokie, aby pasowało do danych.
3. Pierwotny tlen cząsteczkowy - tlen cząsteczkowy miałby istnieć podczas formowania się Układu Słonecznego i występować w jądrze komety 67P. Mechanizm ten implikuje, że do powstania znacznych ilości O₂ potrzebne są wyższe temperatury, sugerując model akrecji Układu Słonecznego z niezwykle ciepłego obłoku molekularnego. W dodatku, model akrecyjny powstania Układu Słonecznego nie przewiduje wysokiego stosunku ilości tlenu molekularnego do wody, jaki zaobserwowano. Co więcej, akrecyjny model przewiduje obecność ozonu (O₃), którego nie zaobserwowano.
4. Radioliza przed akrecją Układu Słonecznego - O₂ produkowany byłby przez radiolizę w lodzie wodnym, który następnie zostałby uwięziony w obszarach pustki, i w jakiś sposób pozbawiony wodoru, co zapobiegłoby hydrogeneracji, ustabilizowałoby i powiększyło koncentracje O₂, które mogłoby wejść w skład jądra. Jest to mało prawdopodobny scenariusz, ze względu na wysoką reaktywność tlenu cząsteczkowego, oraz ze względu na brak ozonu, będącego wynikiem radiolizy O₂ (a który znaleziono między innymi na Ganimedesie).
5. Wytwarzanie O₂ in situ w komie - autorzy twierdzą, że koma jest cienka i tym samym może nie dostarczać wymaganej częstotliwości kolizji, aby można było przekroczyć wymaganą barierę aktywności, powiązaną z potrzebnymi reakcjami chemicznymi. Co za tym idzie, reakcje O + OH → O₂ + H pozostają nieosiągalne. Analiza ta utrzymuje się jedynie przy założeniu, że reakcje chemiczne napędzane są promieniowaniem elektromagnetycznym.
6. Długa radioliza po uformowaniu się Układu Słonecznego - produkcja O₂ z wody poprzez radiolizę daje H, O, oraz OH, a następnie H₂, HO₂ oraz H₂O₂. Tym niemniej przy bieżącym tempie erozji, kometa 67P wymagałaby dyfuzji substancjalnego O₂ do jądra z każdego następnego przejścia wokół Słońca, aby zapobiec jego wczesnemu wyczerpaniu. co więcej, galaktyczne promienie kosmiczne (H⁺) produkują tlen cząsteczkowy tylko w obrębie kilkudziesięciu metrów od powierzchni, skąd zdążyłby się już ulotnić.
7. Produkcja O₂ poprzez rozpryskiwanie wiatrem słonecznym - mechanizm ten nie jest potwierdzony poprzednimi faktami, które pokazują preferowanie przez niego północnej strony. Co więcej, północna strona nie zawiera lodu, z którego mógłby pochodzić cząsteczkowy tlen. W końcu, stosunek O₂ do H₂O nie zależy od szerokości geograficznej i pozostawał stały przez 7 miesięcy.
8. Wprowadzenie pierwotnego O₂ do jądra komety - Gazowy O₂ wchodzi w skład lodu wodnego pierwotnej mgławicy, która gwałtownie się schłodziła z ponad 100 K do mniej niż 30 K, więziąc cząsteczkowy tlen w lodzie wodnym. Ten ostatni mechanizm jest preferowany przez autorów. Można jednak wskazać, że mechanizm taki wymaga niezwykle wysokiej temperatury w młodych dyskach protoplanetarnych, które następnie schładzały się gwałtownie i selektywnie. Jest to możliwe, lecz trudne do osiągnięcia, jako, że nie ma podanej skali czasowej schładzania. Co więcej, drobiny bogate w O₂ miałyby połączyć się potem w większe ciała, a następnie wejść w skład jądra komety, wszystko to przy braku reakcji [chemicznych], chociaż wiemy, że O₂ jest raczej wysoko reaktywny.

Wybrane komentarze ze strony internetowej ESA ujawniają wpływ dokonanych odkryć:

• Nie spodziewaliśmy się wykrycia O₂ na komecie - i to w takiej ilości - ze względu na jego wysoką reaktywność, było to więc zaskoczeniem. - powiedziała Kathrin Altweg z Uniwersytetu w Bren i główny badacz od instrumentu Rosetty, ROSINA.
• Ilość cząsteczkowego tlenu wykazywała silne powiązanie z ilością wody w dowolnym czasie, sugerując powiązanie ich źródła na jądrze i mechanizmu powstawania. W przeciwieństwie do tego, ilość tlenu była słabo związana z ilością tlenku węgla i cząsteczkowego azotu, mimo, że maja one podobną ulotność, co O₂. Dodatkowo nie zarejestrowano ozonu powiedział Andre Bieler z Uniwersytetu w Michigan, oraz wiodący autor publikacji opisującej nowe wyniki w czasopiśmie Nature w tym tygodniu.
• Andre Bieler mówi, że bieżące powstawanie O₂ również nie jest prawdopodobne, gdyż tempo powstawania powinno być zmienne w zależności od różnych warunków naświetlenia. Wydaje się natomiast, że tlen cząsteczkowy został jakoś wprowadzony w lód komety podczas jej formowania, i jest obecnie uwalniany wraz z parą wodną. Jedyny powód, dla którego odrzucono generowanie O₂ in situ, jest taki, że zakłada się fotony jako jedyną siłę napędową reakcji chemicznych w komie komety 67P.
• Oczywiście, pod takimi warunkami zjawisko pozostaje tajemnicze. To intrygujące rezultaty, zarówno dla studiów nad kometami, jak i poza nimi, z możliwymi implikacjami dotyczącymi naszych modeli ewolucji Układu Słonecznego. Powiedział Matt Tylor, naukowiec projektu Rosetta.

Jasne jest, że korelacja pomiędzy ilościami O₂ a H₂O wskazuje na wspólne pochodzenie i mechanizm uwalniania. Pytanie brzmi: Jaki to mechanizm? Proponuję mechanizm jednoczesnego powstawania O₂ i H₂O, którego siła napędową jest różnica potencjałów, taki, jak metoda elektrochemiczna. Jest dużo dowodów na włókniste pola elektryczne, przyspieszające jony i elektrony w pobliżu jądra komety, prowadząc do rozdziału ładunków, jak wykazano w tej serii epizodów. Nazwałem ten mechanizm:

Elektrochemicznym tworzeniem O₂ i H₂O - w metodzie tej, molekuły O₂, O₂^-, OH, ^-OH oraz inne związki chemiczne uwalniane są do komy na skutek różnych procesów, jak odzieranie elektronów, wiatr słoneczny oraz ogrzewanie promieniami Słońca. W tym kontekście, O₂ może zaabsorbować ładunek ujemny na skutek wymiany ładunków, spowodowanej obecnością demonstrowanej już dużej gęstości elektronów w pobliżu jądra, po czym następuje przechwytywanie protonów z wiatru słonecznego. Następnie, przynajmniej na dwa sposoby, łączące formowanie się tlenu i wody, może powstać woda:

1. O₂ + H → H₂O
2. O₂^- + H⁺ → H₂O

W tym modelu teoretycznym, gdzie siłą napędową jest różnica potencjałów elektrycznych w pobliżu jądra, natychmiastowa reakcja powstawania O₂, uważana za niemożliwą, okazuje się wykonalna, gdy popatrzy się na to z punktu widzenia elektrochemicznego, jako, że reakcje mogą wtedy zachodzić bezpośrednio na skutek kolizji w fazie gazowej, lub za pośrednictwem katalizy krzemowej na powierzchni nanodrobin. W ogólnej perspektywie, napędzane napięciem elektrycznym reakcje chemiczne wyglądają obiecująco, gdyż mogą wyjaśnić powstawanie złożonych związków chemicznych, jak woda, alkohol, cukier [14], polimery cyjanków, aminokwasy i inne, bez termodynamicznych ograniczeń zderzeń w niskich temperaturach.

Literatura

1. Richter I. et al. Observation of a new type of low-frequency waves at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2015, Ann. Geophys., 33, 1036.
2. Nilsson H. et al. Evolution of the ion environment of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko: observations between 3.6 and 2.0 AU. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A20.
3. Goldstein R. et al. The Rosetta Ion and Electron Sensor (IES) measurement of the development of pickup ions from comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2014, Geophys. Res. Lett., 2, 3093.
4. Broiles, T. W. et al. Rosetta observations of solar wind interaction with the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A21.
5. Clark, G. Suprathermal electron environment of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko: Observations from the Rosetta Ion and Electron Sensor. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A24.
6. Fulle, M. et al. Potassium detection and lithium depletion in comets C/2011 L4 (Panstarrs) and C/1965 S1 (Ikeya-Seki). 2013, Astrophysical J. Lett., 771, L21.
7. Wurz, P et al. Solar wind sputtering of dust on the surface of 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A22.
8. Biver, N. et al. Distribution of water around the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko at 3.4 AU from the sun as seen by the MIRO instrument on Rosetta. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A3.
9. De Sanctis, M. C. et al. The diurnal cycle of water ice on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2015, Nature, 525, 500.
10. Gombosi, T. I. et al. Negatively charged nano-grains at 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A23.
11. Feldman, P. D. et al. Measurements of the near-nucleus coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta. 2015, Astronomy and Astrophysics, 583, A8.
12. Raouafi, N.-E. et al. Dynamics of high-velocity evanescent clumps [HVECs] emitted from comet C/2011 L4 as observed by STEREO. 2015, J. Geophysical Res. (Space Phys.) 120, 5329.
13. Bieler, A. et al. Abundant molecular oxygen in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. 2015, Nature, 526, 678.
14. Biver, N. et al. Ethyl alcohol and sugar in comet C/2014 Q2 (Lovejoy). 2015, Sci. Adv. 1, e1500863.

---

Dr Franklin Anariba jest obecnie lektorem na Uniwersytecie Technologii i Projektowania w Singapurze, gdzie naucza chemii oraz przeprowadza badania w dziedzinie elektrochemii i biosensingu dla zastosowań biomedycznych. Otrzymał stopień BA chemii od Uniwersytetu w Rutgers, tytuł magistra Chemii Analitycznej oraz doktora filozofii elektroniki molekularnej od Unowersytetu Stanu Ohio. Jego doświadczenie profesjonalne obejmuje posadę w Merck & Co, Centrum Nauki i Inżynierii Nanoskalowej (CNSE), oraz na Politechnice Stanowej Kalifornii (Cal Poly) w Stanach, w Instytucie Bioinżynierii i Nanotechnologii (IBN) oraz Nanyang Technological University (NTU) w Singapurze.

Powyższej publikacji można odsłuchać na Evidence for Electrical Comet Activity | Space News.

Idee wyrażane na Thunderblogs nie muszą odpowiadać spojrzeniu T-Bolts Group Inc lub The Thunderbolts Project^TM.

Przetłumaczono z: Evidence of Electrical Activity on Comet 67P: Towards an Electrochemical Framework for Cometary Phenomena

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński