Znajdź zawartość

Obiegająca gwiazdę planeta tworzy złożony układ sił grawitacji. W tym systemie istnieje kilka „magicznych" punktów w których przyciąganie ciał równoważy się z bezwładnością. Te swego rodzaju „martwe strefy grawitacji" nazywa się punktami libracyjnymi. Obszary te mają naturalną skłonność do gromadzenia mniejszych ciał niebieskich. Nie każdy punkt libracyjny oferuje wystarczającą stabilność, ale często można tam znaleźć satelity zwane trojańskimi, które poruszając się po tej samej orbicie, co planeta, pozostają w takich punktach. Jest ich pięć: pomiędzy planetą i gwiazdą (L1), za planetą (L2), po przeciwnej do planety stronie słońca (L3). Najciekawsze są jednak punkty L4 i L5, które poruszają się odpowiednia wyprzedzając planetę o 60º i goniąc ją. Duże ilości trojańskich satelitów odkryto w punktach libracyjnych L4 i L5 orbit Jowisza i Neptuna. Dokładniej mówiąc: poza punktem L5 Neptuna. Istnienie tam stabilnych ciał niebieskich uważano od dawna za pewnik, ale zlokalizowanie ich było trudne ze względu na położenie. Punkt L5 dla Neptuna leży dokładnie na tle najjaśniejszego pasma gwiazd centrum galaktyki i wypatrzenie tam małego stosunkowo obiektu jest bardzo trudne. Trudność tę pokonali Scott Sheppard i Chad Trujillo z Instytutu Badawczego Carnegie. Podeszli oni bardzo twórczo do problemu: spośród pyłowych znajdujących się pomiędzy Układem Słonecznym a centrum Galaktyki, wytypowali te, które mogą zasłonić światło gwiazd. W momencie, kiedy poszukiwane ciało niebieskie przecina linię łączącą Ziemię z chmurą pyłu, tworzy się okienko obserwacyjne, dogodny moment do znalezienia na ich tle poszukiwanych obiektów. Do typowania odpowiednich momentów wykorzystano zdigitalizowane zdjęcia gwiazd. W ten sposób Sheppard i Trujillo zostali twórcami nowatorskiej metody obserwacyjnej i pierwszymi odkrywcami trojańskiego satelity Neptuna, krążącego w punkcie L5. Znaleziono go dzięki japońskiemu teleskopowi Subaru na Hawajach, jego orbitę zaś wyliczono przy pomocy teleskopu Magellan Carnegie w Las Campanas, Chile. Odkryty obiekt 2008 LC18 ma średnicę około stu kilometrów. Jego odkrywcy szacują, że w punkcie L5 znajduje się około 150 satelitów o podobnej masie, nie licząc mniejszych ciał. Jest więc co odkrywać. Punkty libracyjne są dogodnymi miejscami również do umieszczania sztucznych satelitów. W układzie Ziemia - Słońce w ten sposób umieszczono na przykład obserwatorium SOHO (obserwujące Słońce) a po przeciwnej stronie Kosmiczne Obserwatorium Herschela (osłonięte od Słońca Ziemią). Ziemskie punkty L4 i L5 będą wykorzystane przez sondy obserwacyne STEREO.

Dokładna historia powstania i ewolucji naszej planety to chyba - zaraz po powstaniu życia - największa zagadka i najtrudniejsza łamigłówka nauki. Jak bowiem badać czas, z którego nie dysponujemy choćby kawałkami materialnych świadków? Okazuje się, że można wiele faktów wydedukować z istniejących danych, na przykład ze zmiennej ilości izotopów niektórych pierwiastków. Naukowcy z Carnegie Institution zajęli się rzadkim i cennym pierwiastkiem: srebrem, które pozwoliło im poznać etapy rozwoju Ziemi cztery i pół miliarda lat temu. Oto, jak im się udało. W porównaniu do Układu Słonecznego jako całości, Ziemia jest raczej uboga w ulotne pierwiastki, takie jak wodór, węgiel, azot. Podobnie uboga jest w srebro, które jest mniej ulotne. Pytanie, jakie zadawali sobie autorzy badania, to: kiedy Ziemia została tych pierwiastków pozbawiona? Odpowiedzi udzielił jeden z dwóch stabilnych izotopów srebra: srebro-107. Powstawał on w samych początkach formowania się naszego Układu, poprzez gwałtowny rozpad niestabilnego izotopu palladu-107. Ten jest z kolei tak niestabilny, że całe jego zapasy rozpadły się i przekształciły w ciągu zaledwie pierwszych 30 milionów lat istnienia naszego Systemu Słonecznego. Srebro jest bardziej ulotne od palladu, który z kolei łatwiej wiąże się z żelazem. Stosunek zawartości tych izotopów w skałach stanowi zatem dobry wyznacznik historii powstania tychże skał. Porównanie stosunku tych izotopów w skałach pochodzących z płaszcza Ziemi, oraz w pierwotnych meteorytach pozwoliło na określenie historii ziemskich ulotnych pierwiastków w odniesieniu do formowania się żelaznego jądra Ziemi. Chociaż meteoryty zawierały znacznie większe ilości ulotnych pierwiastków, ich wzajemny stosunek był identyczny, jak ten w skałach ziemskich. Według tych danych, kluczowe pierwiastki i związki chemiczne, takie jak woda, były obecne w ziemskich skałach od samego początku, zamiast, co sugerowały niektóre teorie, być przechwyconymi później, na przykład z komet. Wyniki innych badań jednak, zwłaszcza izotopów hafnu i wolframu sugerują, że jądro ziemi uformowało się 30 do 100 milionów lat po powstaniu naszego Układu. Tymczasem badania izotopów srebra wskazywały na znacznie wcześniejszy okres: 5 do 10 milionów lat. Kolejna zagadka. Jak to złączyć w całość? Pozorna sprzeczność wyników znika, kiedy założymy, że Ziemia tworzyła się z materiału ubogiego w ulotne pierwiastki, aż do momentu osiągnięcia około 85% swojej obecnej masy. Potem, w końcowym okresie formowania się, około 26 milionów lat po powstaniu Układu, zgromadziła materiał bogaty w ulotne pierwiastki i związki. Najprawdopodobniej stało się to nagle, w wyniku katastrofalnej kolizji pra-Ziemi z obiektem rozmiaru Marsa; w wyniku tej kolizji z wyrzuconego na orbitę materiału powstał Księżyc. Rezultat badań zgadza się z teoretycznym modelem „akrecji heterogenicznej" powstania planety, według której skład ziemskich skał zmieniał się w czasie w miarę jej przybierania na masie. Badanie przeprowadzili naukowcy z Carnegie Institution: Maria Schönbächler, Erik Hauri, Mary Horan oraz Tim Mock .