10 открытий, которые поставили современных ученых в тупик

Ежегодно не только на Земле происходит масса открытий, но и в Солнечной системе, в космосе. Выводы, сделанные на основе этих открытий, расширяют границы нашего понимания реальности, в которой мы живем, часто бросая вызов более ранним представлениям об универсальных физических законах. Когда подобное открытие выходит за рамки нашего понимания, оно часто ставит в тупик даже самых продвинутых экспертов. Вот 10 загадок, которые поставили в тупик современных ученых.

10. Заболевания кожи у жирафов
Начиная с 1990-х годов, у жирафов, как в неволе, так и в дикой природе, стали фиксировать случаи непонятного кожного заболевания. Это широко распространенное заболевание в странах Африки к югу от Сахары. Эксперты не могут определить, является ли оно комбинацией нескольких заболеваний, или связано с воздействием окружающей среды. Научное сообщество до сих пор не знает, как распространяется эта болезнь, может ли она передаваться другим видам животных и существует ли лекарство.
{banner_banner1}
В настоящее время Фред Беркович (Fred Bercovitch), директор организации Save The Giraffes, полагает, что заболевание и отсутствие информации о том, как это состояние влияет на размножение и мобильность животных, не должно влиять на прилагаемые усилия по сохранению жирафов. Но более глубокое понимание того, как эта болезнь влияет на популяцию жирафов, может значительно увеличить эффективность усилий по сохранению вида в будущем.

9. Смещающаяся на восток «аллея торнадо»
В регионе, расположенном к востоку от реки Миссисипи, в течение последних нескольких десятилетий наблюдается рост активности торнадо. Между тем, в Штатах, в районе, широко известном как «аллея торнадо», наблюдается значительное снижение активности. Хотя в таких штатах, как Оклахома, Колорадо и Техас, по-прежнему каждый год происходит больше всего торнадо, с конца 1970-х годов их общее число сократилось. Наибольшее снижение числа торнадо наблюдается в Центральном и Восточном Техасе.

Это изменение атмосферной активности заставило ученых предположить, что «аллея торнадо» смещается на восток, и они не знают, почему так происходит. Районы, где смерчи часто оставались неучтенными до цифровой эпохи, являются, к удивлению ученых, теми же регионами, где наблюдается наибольшее снижение активности торнадо.

Виктор Генсини (Victor Gensini) из Университета Северного Иллинойса (Northern Illinois University) считает, что сдвиг «аллеи торнадо» может быть обусловлен высыханием Великих Равнин (Great Plains). Торнадо формируются вдоль сухой линии, где сухой воздух с Запада встречается с влажным воздухом из Мексиканского залива, образуя смесь, которая приводит к формированию сильных гроз. Когда сухая линия смещается на восток, торнадо тоже смещается в том же направлении. Однако неизвестно, вызван ли этот сдвиг влиянием человека на окружающую среду или влиянием природы.

8. Загадочные сейсмические волны
Сейсмические волны были обнаружены во всем мире 11 ноября 2018 года с помощью станций мониторинга, и это поставило перед учеными вопрос: что вызвало такое невиданное ранее событие. Им удалось проследить источник волн, он находился у острова Майотта (Mayotte) - французского острова, расположенного между континентальной Африкой и Мадагаскаром. В течение последнего года этот регион страдал от землетрясений, интенсивность которых уменьшилась перед описываемым событием. Однако, по сообщениям, 11 ноября землетрясений не было, особенно такого, которое могло вызвать подобный сейсмический сигнал. Этот странный сигнал описали как некий всплеск энергии, а не землетрясение.

Сейсмические волны продолжались около 20 минут, обойдя за это время тысячи километров по всему земному шару. Их фиксировали устройства мониторинга землетрясений, но, как ни странно, на земле их никто не чувствовал. Поскольку этот сигнал был очень необычным, его происхождение трудно определить. Джон Ристау (John Ristau), сейсмолог из GeoNet, сравнил сигнал, поступивший с Майотта, с сигналом землетрясения в Северной Атлантике магнитудой 6,3. Хотя оба сигнала были видны, внешне они были очень разными. Как пояснил Ристау: «Вы можете видеть, что амплитуда сигнала [Майотты] меняется с течением времени; однако частота или периодичность сигнала практически одинаковы для всего промежутка времени. Это означает, что источник выдает сигнал на одной частоте, но сила сигнала варьируется».

Землетрясение же, как правило, имеет широкий диапазон частот и периодов, во время которых выплескивается энергия. Энтони Ломакс (Anthony Lomax), независимый сейсмолог, предположил, что странная активность, вероятно, была вызвана подводным вулканом, находящимся к северу от Майотта. Возможно также, что это событие запустило неподтвержденное медленное землетрясение.

7. Антарктические частицы, нарушающие физические законы
Физики наблюдали, как из антарктического льда в космос произошел мощный взрыв, и они понятия не имеют, почему и как это произошло. Они считают, что причиной должен быть какой-то космический луч. Частицы, которые входят в стандартную Модель физических элементарных частиц, не должны были бы вести себя подобным образом. Однако именно это в марте 2016 года зафиксировала антарктическая импульсная переходная антенна (ANITA) НАСА.

Известно, что низкоэнергетические частицы могут путешествовать по Земле, не подвергаясь никакому воздействию. Но высокоэнергетические частицы действуют по-другому, потому что их крупное поперечное сечение делает вероятным, что эти частицы столкнутся с чем-то, как только они попадут на Землю. В результате они не могли этого сделать. Большинство ученых предполагают, что ANITA зафиксировала совершенно новый тип частиц. Некоторые теории предполагают атипичное распределение темной материи внутри Земли или разновидность стерильного нейтрино, которое редко входит в контакт с материей.

По мнению исследователей из штата Пенсильвания, которые объединили данные АNITA и IceCube, другой антарктической обсерватории, у частиц, прорвавшихся изо льда в космос, есть 1 шанс из 3,5-миллионов быть частью стандартной модели физических частиц.

6. Стойкие серебристые облака
Мезосфера - часть атмосферы, которая почти соприкасается с космосом, очень холодная и сухая. Летом при температуре -125 градусов Цельсия вокруг пыли, возможно от метеороидов, образуются кристаллы льда размером с частицы сигаретного дыма. Когда так происходит, вскоре после захода солнца образуются светящиеся скопления серебристых облаков. Впервые такие облака заметили в 1880-х годах примерно через два года после извержения Кракатау. Однако в 2006 году ученые смогли ответить на вопрос об их природе и формировании.
{banner_banner2}
Недавно во время летнего сезона 2018 года возник вопрос о том, почему облака появляются постоянно. Они наблюдаются каждый год и следуют определенному графику – начинают формироваться в мае, набирают силу в июне и рассеиваются к концу июля. Для тех, кто наблюдает за небом в северном полушарии, стало шоком, что эти удивительные ночные огни усиливаются в июле и надолго задерживаются в августе. Используя данные спутникового эхолота НАСА Microwave Limb Sounder, исследователи из Университета Колорадо (University of Colorado) поняли, что причиной такого поведения является увеличение влажности. Но мы не знаем, почему происходит увеличение влажности.

Однако уже есть несколько теорий. Одна из них предполагает ранний вход в солнечный минимум (первоначально ожидаемый в 2020 году), что может быть связано с самыми холодными и влажными годами в мезосфере. Другое возможное объяснение – планетарная волновая деятельность в Южном полушарии, которая провоцирует появление большего, чем можно было бы ожидать, количества влаги в атмосфере Северного полушария.

5. Загадочный шестиугольный вихрь на Сатурне
Анализируя данные миссии Cassini-Huygens, достигшей Сатурна в 2004 году и закончившейся в 2017 году, исследователи получили возможность наблюдать странный шестиугольный вихрь, формирующийся на северном полюсе Сатурна, когда в северном полушарии начиналось лето. Этот вихрь возвышался в стратосферу на сотни километров над облаками. Хотя в 1980-х годах космический корабль НАСА Voyager обнаружил шестиугольный вихрь гораздо ниже в атмосфере планеты, данными Cassini-Huygens все были поражены. Ли Флетчер (Leigh Fletcher) из Университета Лестера (University of Leicester) объяснил:

«Хотя мы ожидали увидеть какой-то вихрь на северном полюсе Сатурна, когда там наступило лето, форма этого вихря действительно удивительна. Либо шестиугольник состоит из двух частей, одна из которых расположена ниже в облаках, а другая выше, в стратосфере, либо он является возвышающейся структурой, простирающейся на несколько сотен километров в высоту».

Одним из возможных способов проникновения волн в стратосферу является эванесценция, хотя ее сила уменьшается с высотой. Однако согласно нашему пониманию строения атмосферы, шестиугольный вихрь не сможет преодолеть более низкой слой облаков, поскольку на большой высоте меняется направление ветра. Раскрытие этой геометрической тайны поможет ученым понять процесс переноса энергии по планетам, и то, как на более высокие слои атмосферы влияют условия в более низких слоях атмосферы.

Спектрометр Composite Infrared Spectrometer, установленный во время полета на Cassini-Huygens, также показал, что на полюсах Сатурна прослеживается разное поведение. На южном полюсе во время летнего сезона виден значительно более зрелый круговой вихрь. Это может означать, что вихрь на северном полюсе Сатурна будет продолжать «зреть». Кроме того, полюса Сатурна могут быть ассиметричными, что еще предстоит выяснить.

4. Пропавшая темная материя
Группа ученых во главе с Питером Ван Доккумом (Pieter van Dokkum) обнаружила галактику под названием NGC 1052-DF2, в которой, похоже, не хватает темной материи. Это заставляет астрономов недоуменно почесывать затылок, потому что отсутствие темной материи в этой галактике подтверждает, что данное вещество существует, а также вызывает сомнения в нашем нынешнем понимании того, как создается галактика. Наше современное представление заключается в том, что галактики создаются из ореола темной материи. Без темной материи галактика не может образоваться.

Команда смогла познакомиться с NGC1052-DF2 поближе и выяснить массу этой галактики, расположенной на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас, отследив 10 включенных звездных скоплений с помощью телеобъектива Dragonfly. Исследователи обнаружили, что масса NGC 1052-DF2 почти равна общей массе, которую составляют звезды (видимая материя) внутри нее. Кроме того, масса NGC1052-DF2 составляет всего 0,5 процента от массы нашей галактики Млечный Путь. Некоторые предположили, что темной материи может не существовать и что нам нужно изменить наше понимание гравитации. Однако альтернативные теории гравитации включают нечто, имитирующее темную материю в галактическом масштабе. На самом деле, она всегда должна там быть.

Итак, Ван Доккум утверждает, что если альтернативный закон гравитации применим к одной галактике, то этот закон в равной степени должен использоваться для всех галактик. В результате каждая галактика должна выглядеть так, как будто в ней есть темная материя (даже если это не так), потому что имитирующий темную материю фактор всегда там присутствует. Это приводит к парадоксальному выводу, сделанному Ван Доккума. Если все галактики должны выглядеть так, как будто в них есть темная материя (даже если в действительности это что-то другое), то невозможность обнаружить темную материю в галактике NGC1052-DF2 доказывает, что темная материя реальна. Ученые до сих пор активно обсуждают этот вопрос.

3. Мигающий свет в глубоком космосе
Когда астрономы исследовали глубины космоса, чтобы выяснить, что составляет 80 процентов Вселенной, которую мы не можем видеть, они наткнулись на что-то неожиданное. Миика Пурсиайнен (Miika Pursiainen) и его команда из Международной обсерватории Серро Тололо (Cerro Tololo International Observatory) в Чили наблюдали 72 интенсивные вспышки света. Диаметр ярких вспышек составил от 300 миллионов километров до 15 миллиардов километров. Кроме того, их яркость была сопоставима с яркостью сверхновой, хотя вспышки не были длительными.

Согласно одной из теорий, эти вспышки стали результатом сложностей в развитии сверхновой Типа II. Сверхновая Типа II возникает, когда звезда сдувает свою внешнюю газовую оболочку после того, как накопление тяжелых элементов в ядре звезды заставляет ее разрушаться саму по себе. Этот процесс в настоящее время изучают в Австралийском национальном университете (Australian National University). Его назвали «быстроразвивающимся светящимся переходным процессом», который возникает, когда звезда выпускает пузырьки газа на ранних стадиях коллапса. Когда звезда становится сверхновой, эти пузырьки газа взрываются из-за перегрева. Это пока рабочая теория, и только время позволит получить окончательные ответы.

2. Странный инфракрасный свет, излучаемый пульсаром
Пульсар RX J0806.4-4123 – это один из пульсаров «Великолепной семерки», группы рентгеновских пульсаров, расположенных в пределах 3300 световых лет от Земли. Эти пульсары горячее и медленнее, чем астрономы ожидали для их возраста. RX J0806.4-4123 испускает странный инфракрасный свет, совершенно новый для ученых. Когда международная группа астрономов наблюдала пульсар с помощью космического телескопа Хаббл, они заметили, что инфракрасный свет, излучаемый пульсаром, простирается примерно на 29 миллиардов километров.

Очевидно, что с нейтронной звездой происходит нечто необычное, поскольку инфракрасного излучения больше, чем может производить одна звезда. Итак, что же является источником энергии? Ученые выдвинули как минимум две теории: альтернативный диск или туманность ветра пульсара. Альтернативный диск - это большой пылевой диск, образовавшийся вокруг нейтронной звезды после ее взрыва. Хотя такого диска никогда не наблюдалось, исследователи выдвинули гипотезу о его существовании. Это объяснило бы более высокую температуру и более медленное вращение звезды, а также количество энергии, которая необходима для такого количества инфракрасного излучения. Подтверждение существования альтернативного диска было бы огромным скачком вперед в нашем понимании образования нейтронных звезд.

Теперь давайте рассмотрим теорию туманности пульсарного ветра. Быстрое вращение нейтронных звезд с сильным магнитным полем создает электрическое поле. В свою очередь, когда в этом поле ускоряются частицы, они могут производить пульсарный ветер. Затем, когда нейтронная звезда движется через межзвездную среду быстрее скорости звука, пораженные частицы испускают инфракрасное излучение. Однако существование туманности пульсарного ветра, испускающей только инфракрасное излучение, было бы чем-то невероятным.
{banner_banner3}
1. Птица во рту ребенка
Пятьдесят лет назад в пещере-тоннеле Вельки (Tunel Wielki Cave) в долине Сасповска (Saspowska) в Польше были обнаружены останки маленького ребенка. Пол ребенка остался неизвестным, но во рту у малыша находился череп птицы, а другой череп был у щеки ребенка. Хотя открытие было необычным, почти сразу кости упаковали и поместили в хранилище, не проведя надлежащего осмотра и оценки. Находка осталась неопубликованной, за исключением одной фотографии в книге профессора Вальдемара Хмелевского (Waldemar Chmielewski), вышедшей в 1980-х годах, он был человеком, который первым обнаружил скелет.

Антропологи не знают, почему ребенка примерно 200 лет назад похоронили таким образом и в таком месте. Единственным человеческим останкам, найденным в пещере, было по меньшей мере 4000 лет. На этом загадки не заканчиваются. Хотя в Варшавском университете (University of Warsaw) есть кости из тела ребенка, у них нет черепа. На самом деле он вообще отсутствует. После раскопок череп отправили во Вроцлав, но о том, где он сейчас, похоже, никто не знает.