Spațiul cosmic este surprinzător de straniu. El este dominat de forțe electromagnetice invizibile pe care noi nu le simțim. De asemenea, este plin de tipuri bizare de materie care nu se regăsesc aici pe Pământ. Iată cinci lucruri nepământene care se întâmplă aproape în exclusivitate în spațiul cosmic.
1. Plasma
Pe Pământ, materia se găsește, de obicei, în trei stări de agregare: solid, lichid și gaz. Însă în spațiu, 99,9% din materia obișnuită să găsește sub o cu totul altă formă – plasmă. Compusă din ioni și electroni liberi, această substanță se află într-o stare supraîncărcată dincolo de gaz, care este creată atunci când materia este încâlzită la temperaturi extreme sau este pliată de un curent foarte puternic.
Deși rareori interacționăm cu plasma, o vedem mai tot timpul. Toate stelele de pe cer, inclusiv Soarele, sunt făcute din plasmă. Ocazional, plasma apare și pe Pământ sub formă de fulgere.
În comparație cu un gaz, în care particulele individuale se deplasează haotic, în plasmă particulele pot acționa colectiv, ca o echipă. Plasma conduce electricitatea și este influențată de câmpurile magnetice. Aceste câmpuri pot controla mișcarea particulelor încărcate electric din plasmă și pot crea unde care accelerează particulele la viteze uriașe.
Spațiul cosmic este plin de astfel de câmpuri magnetice invizibile care modelează mișcările plasmei. În jurul Pământului, același câmp magnetic care face ca acul busolei să indice nordul direcționează plasma prin spațiul din jurul planetei noastre.
Pe Soare, câmpurile magnetice lansează erupții solare, care produc vântul solar. Când acesta ajunge la Pământ, poate determina procese energetice, cum sunt aurorele, și poate perturba comunicațiile prin satelit.
2. Temperaturile extreme
Din Siberia până în Sahara, pe Pământ există o gamă largă de temperaturi. Recordurile înregistrate sunt de 57ºC, respectiv -89ºC. Însă ceea ce pe Pământ este considerat extrem, în spațiul cosmic este ceva moderat.
Pe planetele lipsite de o atmosferă care să le protejeze, temperaturile variază larg de la zi la noapte. Zilele de pe Mercur ating în mod regulat temperaturi de 449ºC, în timp ce noaptea ele scad până la -171ºC. Iar în spațiu, navele spațiale înregistrează diferențe de temperatură de 33ºC între părțile lor luminate de Soare și cele aflate în umbră.
Sateliții și instrumentele pe care NASA le trimite în spațiu sunt proiectate special pentru a rezista acestor diferențe de temperatură. Solar Dynamics Observatory al NASA își petrece cea mai mare parte a timpului în calea luminii solare directe, însă de câteva ori pe an orbita sa trece prin umbra Pământului. În timpul aceste conjuncții cosmice, cunoscută și sub denumirea de eclipsă, temperatura panourilor solare îndreptate spre Soare scade cu 158ºC. Însă la bord se activează încălzitoarele, care mențin în siguranță componentele electronice și instrumentele, permițând o variație de doar jumătate de grad.
În mod similar, costumele astronauților sunt proiectate să reziste la temperaturi de la -157ºC până la 121ºC. Costumele sunt albe pentru a reflecta lumina solară și prezintă încălzitoare pentru a le încălzi atunci când astronautul se află în întuneric. De asemenea, ele sunt proiectate să ofere o presiune constantă și oxigen, precum și să reziste impactului cu micrometeoriți și radiației ultraviolete.
3. Alchimia cosmică
Chiar acum, în interiorul Soarelui hidrogenul este transformat în heliu. Acest proces de unire a atomilor în condiții de presiune și temperatură imense, cu crearea de noi elemente, se numește fuziune.
Atunci când universul s-a format, el conținea predominant hidrogen și heliu, plus alte câteva elemente ușoare. De atunci, fuziunea din stele și supernove a alimentat cosmosul cu alte peste 80 de elemente, dintre care unele fac viața posibilă.
Soarele și alte stele sunt excelente reactoare de fuziune. În fiecare secundă, în Soare fuzionează 600 de milioane de tone de hidrogen – de 102 ori masa Marii Piramide din Giza.
Pe lângă crearea de elemente noi, fuziunea eliberează cantități enorme de energie și particule de lumină numite fotoni. Acești fotoni au nevoie de circa 250.000 de ani pentru a străbate cei 700.000 km până la suprafața vizibilă a Soarelui. După aceea, lumina străbate doar în opt minute distanța de 150 de milioane de kilometri până la Pământ.
Fisiunea, procesul nuclear prin care elementele grele se descompun în elemente mai ușoare, a fost demonstrată pentru prima dată în laborator în anii 1930 și astăzi este folosită în centralele nucleare. Energia eliberată prin fisiune poate crea o explozie cataclismică. Însă pentru a anumită valoare a masei, energia încă este de câteva ori mai mică decât cea eliberată prin fuziune.
Cu toate acestea, oamenii de știință încă nu și-au dat seama cum să controleze plasma pentru a produce energie din reacțiile de fuziune.
4. Exploziile magnetice
În fiecare zi, în spațiul din jurul Pământului au loc explozii uriașe. Atunci când vântul solar – fluxul de particule încărcate electric emise de Soare – ajunge la câmpul magnetic care înconjoară și protejează Pământul – magnetosfera -, el determină întrepătrunderea câmpurilor magnetice ale Soarelui și Pământului. În cele din urmă, linii câmpului magnetic se rup și se realiniează, expulzând particulele încărcate electric din apropiere. Acest eveniment exploziv este cunoscut sub denumirea de reconectare magnetică.
Chiar dacă nu putem vedea cu ochiul liber reconectarea magnetică, îi putem detecta efectele. Ocazional, unele dintre particulele încărcate electric ajung în atmosfera superioară, unde produc aurorele.
Reconectarea magnetică are loc peste tot în univers, acolo unde există câmpuri magnetice care se întretaie. Misiuni ale NASA precum Magnetospheric Multiscale măsoară evenimentele de reconenctare din jurul Pământului, ceea ce ajută oamenii de știință să înțeleagă reconectarea acolo unde aceasta este mai dificil de studiat, cum ar fi în erupțiile solare, în jurul găurilor negre sau al altor stele.
5. Șocurile supersonice
Pe Pământ, o modalitatea ușoară de a transfera energia este prin a da un impuls. Aceste lucru se întâmplă adesea prin ciocniri, cum ar fi atunci când vântul face ca arborii să se încline. Însă în spațiul cosmic, particulele pot transfera energia fără a se atinge. Acest transfer straniu are loc în structuri invizibile cunoscute sub denumirea de șocuri.
În șocuri, energia este transferată prin unde plasmatice și câmpuri magnetice și electrice. Să ne imaginăm particulele ca un stol de păsări care zboară împreună. Dacă începe să bată un vânt din spate, păsările încept să zboare mai repede, deși nu pare ca ceva să le propulseze. Particulele se comportă cam în același fel atunci când întâlnesc un câmp magnetic. În esență, câmpul magnetic le poate da un impuls înainte.
Undele de șoc se pot forma atunci când obiectele se deplasează cu viteze supersonice – adică mai repede decât viteza sunetului.
Șocurile pot apărea și altundeva în spațiu, cum ar fi în jurul unei supernove care ejectează nori de plasmă. În cazuri rare, ele pot fi create aici pe Pământ. Aceasta se întâmplă atunci când gloanțele și avioanele călătoresc mai repede decât viteza sunetului.
Sursa: NASA.