Δεν χρειάζεται να είσαι επιστήμονας ή αστρονόμος της NASA για να καταλάβεις ότι το διάστημα είναι εκπληκτικό. Αλλά το πόσο περίεργο είναι μπορεί να σας εκπλήξει. Το σύμπαν κυριαρχείται από αόρατες ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις που συνήθως δεν αισθανόμαστε. Είναι επίσης γεμάτο από περίεργους τύπους ύλης που δεν έχουμε συναντήσει ποτέ στη Γη. Εδώ είναι πέντε απόκοσμα πράγματα που συμβαίνουν σχεδόν αποκλειστικά στο διάστημα.
Πλάσμα αίματος
Στη Γη, η ύλη παίρνει συνήθως μία από τις τρεις καταστάσεις: στερεή, υγρή ή αέρια. Αλλά στο διάστημα, το 99,9% της συνηθισμένης ύλης βρίσκεται σε εντελώς διαφορετική μορφή - πλάσμα. Αποτελείται από ελεύθερα ιόντα και ηλεκτρόνια και βρίσκεται σε υπερφορτισμένη κατάσταση σε σύγκριση με το αέριο που σχηματίζεται όταν μια ουσία θερμαίνεται σε ακραίες θερμοκρασίες ή υπόκειται σε ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα.
Αν και σπάνια αλληλεπιδρούμε με το πλάσμα, το βλέπουμε συνεχώς. Όλα τα αστέρια στον νυχτερινό ουρανό, συμπεριλαμβανομένου του Ήλιου, είναι κυρίως πλάσμα. Ακόμη και μερικές φορές εμφανίζεται στη Γη με τη μορφή κεραυνών και επιγραφών νέον.
Σε αντίθεση με το αέριο, όπου μεμονωμένα σωματίδια κινούνται τυχαία, το πλάσμα μπορεί να δράσει συλλογικά ως ομάδα. Αγώγει ηλεκτρισμό και είναι ευαίσθητο σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Αυτά τα πεδία μπορούν να ελέγξουν την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων στο πλάσμα και να δημιουργήσουν κύματα που επιταχύνουν τα σωματίδια σε τεράστιες ταχύτητες.
Ο χώρος είναι γεμάτος με τέτοια αόρατα μαγνητικά πεδία που καθορίζουν την τροχιά του πλάσματος. Γύρω από τη Γη, το ίδιο μαγνητικό πεδίο που κάνει τις πυξίδες να δείχνουν βόρεια κατευθύνει το πλάσμα μέσω του χώρου γύρω από τον πλανήτη μας. Στον Ήλιο, τα μαγνητικά πεδία πυροδοτούν ηλιακές εκλάμψεις και απευθείας ρεύματα πλάσματος γνωστά ως ηλιακός άνεμος, που κινούνται μέσω του ηλιακού συστήματος. Όταν ο ηλιακός άνεμος φτάσει στη Γη, μπορεί να προκαλέσει ενεργητικές διεργασίες όπως σέλας και διαστημικές καιρικές συνθήκες, οι οποίες, εάν είναι αρκετά ισχυροί, μπορούν να βλάψουν τους δορυφόρους και τις τηλεπικοινωνίες.
Διαβάστε επίσης: Για πρώτη φορά, ο ανιχνευτής Solar Orbiter της NASA κατέγραψε ένα βίντεο με μια γιγάντια εκτίναξη πλάσματος από την επιφάνεια του Ήλιου
Ακραίες θερμοκρασίες
Από τη Σιβηρία έως τη Σαχάρα, η Γη βιώνει ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Υπάρχουν καταγραφές θερμοκρασιών που κυμαίνονται από 57° C έως -89° C. Αλλά αυτό που θεωρούμε ακραίο στη Γη είναι το μέσο όρο στο διάστημα. Σε πλανήτες χωρίς μονωτική ατμόσφαιρα, οι θερμοκρασίες κυμαίνονται απότομα κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας. Στον Ερμή παρατηρούνται τακτικά ημέρες με θερμοκρασία περίπου 449° C και κρύες νύχτες έως -171° C. Και στο ίδιο το διάστημα, σε ορισμένα διαστημόπλοια, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της φωτισμένης και της σκιασμένης πλευράς φτάνει τους 33°C. Για παράδειγμα, ένας ηλιακός καθετήρας Ηλιακός αισθητήρας της NASA Parker στην πλησιέστερη προσέγγιση στον Ήλιο, θα νιώσει διαφορά μεγαλύτερη από 2 χιλιάδες μοίρες.
Οι δορυφόροι και τα όργανα που στέλνει η NASA στο διάστημα έχουν σχεδιαστεί προσεκτικά για να αντέχουν σε τέτοιες ακραίες συνθήκες. Το Παρατηρητήριο Solar Dynamics της NASA περνά τον περισσότερο χρόνο του στο άμεσο ηλιακό φως, αλλά αρκετές φορές το χρόνο η τροχιά του περνά στη σκιά της Γης. Κατά τη διάρκεια αυτού του διαστημικού ταξιδιού, η θερμοκρασία των ηλιακών συλλεκτών που κοιτάζουν προς τον Ήλιο πέφτει κατά 158°C. Ωστόσο, οι ενσωματωμένοι θερμαντήρες είναι ενεργοποιημένοι για να προστατεύουν τα ηλεκτρονικά και τα όργανα, επιτρέποντας στη θερμοκρασία να πέσει μόλις μισό βαθμό.
Ομοίως, οι διαστημικές στολές αστροναυτών είναι σχεδιασμένες να αντέχουν σε θερμοκρασίες μεταξύ -157°C και 121°C. Έχουν λευκό χρώμα για να αντανακλούν το φως όταν βρίσκονται στον ήλιο, και θερμάστρες τοποθετούνται σε όλο το εσωτερικό για να κρατούν τους αστροναύτες ζεστούς στο σκοτάδι. Είναι επίσης σχεδιασμένα για να παρέχουν σταθερή πίεση και οξυγόνο, καθώς και προστασία από μικρομετεωρίτες και υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο.
Διαβάστε επίσης: Μπορούν οι εξαιρετικά γρήγοροι ωκεανοί να κρυώσουν ακραίους εξωπλανήτες;
Κοσμική αλχημεία
Ο Ήλιος συμπιέζει το υδρογόνο σε ήλιο στον πυρήνα του. Αυτή η διαδικασία ένωσης ατόμων κάτω από τεράστια πίεση και θερμοκρασία, με αποτέλεσμα το σχηματισμό νέων στοιχείων, ονομάζεται θερμοπυρηνική σύντηξη. Όταν γεννήθηκε το σύμπαν, περιείχε κυρίως υδρογόνο και ήλιο, συν μερικά άλλα ελαφρά στοιχεία. Έκτοτε, περισσότερα από 80 άλλα στοιχεία έχουν εμφανιστεί στο διάστημα ως αποτέλεσμα της σύντηξης σε αστέρια και σουπερνόβα, μερικά από τα οποία καθιστούν δυνατή τη ζωή.
Ο Ήλιος και άλλα αστέρια είναι εξαιρετικές θερμοπυρηνικές μηχανές. Κάθε δευτερόλεπτο, ο Ήλιος καίει περίπου 600 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου. Μαζί με τη δημιουργία νέων στοιχείων, η σύντηξη απελευθερώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας και σωματιδίων φωτός που ονομάζονται φωτόνια. Αυτά τα φωτόνια χρειάζονται περίπου 250 χρόνια για να ταξιδέψουν περίπου 700 km και να φτάσουν στην ορατή επιφάνεια του Ήλιου από τον ηλιακό πυρήνα. Μετά από αυτό, το φως χρειάζεται μόνο 8 λεπτά για να ταξιδέψει 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα στη Γη.
Η σχάση, η αντίθετη πυρηνική αντίδραση που χωρίζει τα βαρέα στοιχεία σε μικρότερα, αποδείχθηκε για πρώτη φορά σε εργαστήρια τη δεκαετία του 1930 και χρησιμοποιείται σήμερα σε πυρηνικούς σταθμούς. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διανομή μπορεί να προκαλέσει κατακλυσμό. Αλλά για αυτή την ποσότητα μάζας, εξακολουθεί να είναι αρκετές φορές μικρότερη από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη σύντηξη. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν έχουν αποφασίσει ακόμη πώς να ελέγχουν το πλάσμα με τέτοιο τρόπο ώστε να λαμβάνεται ενέργεια από θερμοπυρηνικές αντιδράσεις.
Διαβάστε επίσης: Οι εγχώριοι δορυφορικοί κινητήρες ιόντων πλάσματος δοκιμάστηκαν στο Χάρκοβο
Μαγνητικές εκρήξεις
Κάθε μέρα, ο χώρος γύρω από τη Γη μαίνεται με τεράστιες εκρήξεις. Όταν ο ηλιακός άνεμος, ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων από τον Ήλιο, συγκρούεται με το μαγνητικό μέσο που περιβάλλει και προστατεύει τη Γη - μαγνητόσφαιρα - μπλέκει τα μαγνητικά πεδία του Ήλιου και της Γης. Τελικά, οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου συμπιέζονται και ευθυγραμμίζονται, απωθώντας γειτονικά φορτισμένα σωματίδια. Αυτό το εκρηκτικό γεγονός είναι γνωστό ως μαγνητική επανασύνδεση.
Αν και δεν μπορούμε να δούμε τη μαγνητική επανασύνδεση με τα μάτια μας, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα αποτελέσματά της. Μερικές φορές κάποια από τα διαταραγμένα σωματίδια εισέρχονται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης, όπου προκαλούν σέλας (βόρειο φώτα).
Η μαγνητική επανασύνδεση συμβαίνει σε όλο το σύμπαν, όπου υπάρχουν στροβιλιζόμενα μαγνητικά πεδία. Οι αποστολές της NASA, όπως το Magnetospheric Multiscale, μετρούν τα γεγονότα επανασύνδεσης γύρω από τη Γη, βοηθώντας τους επιστήμονες να το βρουν εκεί όπου είναι πιο δύσκολο να μελετηθεί, όπως σε εκλάμψεις στον Ήλιο, σε περιοχές που περιβάλλουν τις μαύρες τρύπες και γύρω από άλλα αστέρια.
Διαβάστε επίσης: Η Γη μπορεί να περιβάλλεται από μια γιγάντια μαγνητική σήραγγα
Υπερηχητικά χτυπήματα
Στη Γη, ένας απλός τρόπος μεταφοράς ενέργειας είναι μέσω της ώθησης. Αυτό προκαλείται συχνά από συγκρούσεις, όπως όταν ο άνεμος κάνει τα δέντρα να ταλαντεύονται. Αλλά στο διάστημα, τα σωματίδια μπορούν να μεταφέρουν ενέργεια χωρίς καν να συγκρουστούν. Αυτή η παράξενη μεταφορά ενέργειας λαμβάνει χώρα σε αόρατες δομές γνωστές ως κρουστικά κύματα.
Στα κρουστικά κύματα, η ενέργεια μεταφέρεται μέσω των κυμάτων πλάσματος, των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Σκεφτείτε τα σωματίδια σαν ένα σμήνος πουλιών που πετούν μαζί. Αν ο ουραίος άνεμος μαζεύει και οδηγεί τα πουλιά, πετούν πιο γρήγορα, παρόλο που τίποτα δεν φαίνεται να τα σπρώχνει προς τα εμπρός. Τα σωματίδια συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όταν ξαφνικά συναντούν ένα μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο, στην πραγματικότητα, μπορεί να τους δώσει μια ώθηση προς τα εμπρός.
Τα κρουστικά κύματα μπορούν να σχηματιστούν όταν τα πράγματα κινούνται με υπερηχητικές ταχύτητες – δηλαδή, μεγαλύτερες από την ταχύτητα του ήχου. Εάν μια υπερηχητική ροή συγκρουστεί με ένα ακίνητο αντικείμενο, σχηματίζει ένα λεγόμενο ρινικό χτύπημα. Ένα τέτοιο σοκ με τόξο δημιουργείται από τον ηλιακό άνεμο καθώς συγκρούεται με το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Τα κρουστικά κύματα βρίσκονται επίσης σε άλλα μέρη στο διάστημα, για παράδειγμα, γύρω από ενεργούς σουπερνόβα, τα οποία εκπέμπουν σύννεφα πλάσματος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, κρουστικά κύματα μπορεί να εμφανιστούν προσωρινά στη Γη. Αυτό συμβαίνει όταν οι σφαίρες και τα αεροπλάνα πετούν πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου.
Και τα πέντε αυτά παράξενα φαινόμενα είναι κοινά στο διάστημα. Αν και μερικά από αυτά μπορούν να αναπαραχθούν κάτω από ειδικές εργαστηριακές συνθήκες, τα περισσότερα από αυτά δεν μπορούν να βρεθούν υπό κανονικές συνθήκες στη Γη. NASA διαβαζει αυτά τα παράξενα φαινόμενα στο διάστημα, έτσι ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να αναλύσουν τις ιδιότητές τους και να αποκτήσουν γνώση της πολύπλοκης φυσικής που βασίζεται στο πώς λειτουργεί το σύμπαν μας.
Διαβάστε επίσης: