Największe zagadki fizyki [cz. 6]. Tajemnicza historia sondy Galileo

8 grudnia 1990 r. sonda Galileo minęła Ziemię. Naukowcy rutynowo przystąpili do zbadania danych zebranych przez sieć DSN (Deep Space Network), a w szczególności przesunięcia w częstotliwości Dopplera. Dzięki temu można między innymi dokładnie zbadać prędkość podróży sondy. Ku własnemu zdumieniu stwierdzili, że sonda nagle przyspieszyła. Do dziś nie wiadomo dlaczego.

Badacze w centrum kontroli misji NASA oczekiwali płaskiej linii podczas odczytu. Wykres jednak zaprzeczył powszechnie przyjętym prawom fizyki i ujawnił przesunięcie w częstotliwości wynoszące aż 66 mHz. Oznacza to, że Galileo ot tak sobie przyspieszył o 3,92 mm/s. Nie jest to wartość, która przyprawia o szaleństwo, ale samo zaistnienie zjawiska stanowiło i stanowi poważny problem dla astronomów i fizyków. Coś takiego nie miało prawa się zdarzyć.

Wyniki oddano do analizy do trzech poważnych ośrodków naukowych: Jet Propulsion Laboratory (JPL), Goddard Space Flight Center (GSFC) oraz University of Texas. Żadna z tych instytucji nie potrafiła wyjaśnić zjawiska ani nawet podać luźnej hipotezy co do jego genezy. Dwa lata później nadarzyła się druga okazja do zbadania fenomenu, ale Galileo wykonał zbyt bliski przelot i tarcia atmosferyczne zakłóciły odczyt.

Na szczęście sond ci u nas dostatek i kolejny przelot umożliwił weryfikację występowania zjawiska i wykonania dokładniejszych pomiarów w przypadku jego wystąpienia. Sonda NEAR skonstruowana do badania asteroid przeleciała obok Ziemi 23 stycznia 1998 r. Wyniki pomiarów były jednoznaczne - NEAR przyspieszył o 13,46 mm/s. Rok później sytuacja powtórzyła się z Cassini-Huygens - tym razem przyrost wynosił 0,11 mm/s. Kolejny pomiar dotyczył Rosetty - 1,82 mm/s.

Pewna wskazówka co do natury zjawiska pojawiła się po zbadaniu charakterystyki lotu sondy MESSENGER (program badań planety Merkury), która nie wykazała żadnych zmian w prędkości podróży. Sonda ta zbliżyła się i oddaliła od naszej planety symetrycznie względem równika. Może to oznaczać, że zjawisko związane jest silnie z ruchem obrotowym Ziemi.

Co może powodować tak niezwykłe zachowanie sond? Na tym etapie badań zjawiska możemy wykluczyć błędy w obliczeniach. Potencjalnym kandydatem był efekt Dopplera (TDE), ale po kilku rejestracjach anomalii dość szybko go wykluczono. W czasopiśmie "Physical Review" ukazał się artykuł, który sugerował oddziaływanie ciemnej materii zgromadzonej wokół Ziemi. Podano w nim kilka mocnych argumentów sugerujących potencjalny związek, ale to hipoteza powstała na hipotezie.

Innym ciekawym wyjaśnieniem było zjawisko "wleczenia układu odniesienia", ale i ten model nie zdołał udźwignąć ciężaru tej anomalii. Podobnie poległ efekt Casimira, który sugerował zmianę sił inercji. Czy kiedykolwiek dowiemy się, czym jest ten fenomen? Jest pewna nadzieja, bo bardzo podobne zjawisko anomalii sond Pioneer zostało po wielu naukowych męczarniach ostatecznie wyjaśnione.