Sonda solară Parker a NASA aruncă o nouă lumină asupra soarelui - ScienceDaily
În august 2018, sonda solară Parker a NASA a lansat în spațiu, devenind în curând cea mai apropiată navă spațială vreodată de Soare. Cu instrumente științifice de ultimă generație pentru a măsura mediul din jurul navei spațiale, Parker Solar Probe a finalizat trei din cele 24 de treceri planificate prin părți ale atmosferei Soarelui, corona, care nu au fost niciodată explorate. Pe dec. 4, 2019, patru noi lucrări din revista Nature descriu ce au învățat oamenii de știință din această explorare fără precedent a stelei noastre - și ce așteaptă cu nerăbdare să învețe în continuare.
Aceste descoperiri dezvăluie noi informații despre comportamentul materialului și particulelor care se îndepărtează de Soare, aducând oamenii de știință mai aproape de a răspunde la întrebări fundamentale despre fizica stelei noastre. În încercarea de a proteja astronauții și tehnologia în spațiu, informațiile pe care Parker le-a descoperit despre modul în care Soarele aruncă în mod constant material și energie îi va ajuta pe oamenii de știință să scrie din nou modelele pe care le folosim pentru a înțelege și a prezice vremea spațială din jurul planetei noastre și a înțelege procesul prin care stele sunt create și evoluează.
„Aceste prime date de la Parker dezvăluie steaua noastră, Soarele, în moduri noi și surprinzătoare”, a declarat Thomas Zurbuchen, administrator asociat pentru știință la sediul NASA din Washington. „Observarea Soarelui de aproape mai degrabă decât de la o distanță mult mai mare ne oferă o viziune fără precedent asupra fenomenelor solare importante și asupra modului în care acestea ne afectează pe Pământ și ne oferă noi perspective relevante pentru înțelegerea stelelor active din galaxii. Este doar începutul a unui moment incredibil de incitant pentru heliofizică cu Parker în avangarda noilor descoperiri. "
Deși ne poate părea plăcut aici pe Pământ, Soarele este orice altceva decât liniștit. Steaua noastră este activă magnetic, dezlănțuind explozii puternice de lumină, deluvii de particule care se deplasează în apropierea vitezei luminii și nori de miliarde de tone de material magnetizat. Toată această activitate afectează planeta noastră, injectând particule dăunătoare în spațiul în care zboară sateliții și astronauții noștri, perturbând semnalele de comunicații și de navigație și chiar - atunci când sunt intense - declanșând întreruperi de curent. Se întâmplă de-a lungul întregii vieți a Soarelui de 5 miliarde de ani și va continua să modeleze destinațiile Pământului și ale celorlalte planete din sistemul nostru solar în viitor.
„Soarele a fascinat omenirea pentru întreaga noastră existență”, a spus Nour E. Raouafi, un om de știință pentru proiectul Parker Solar Probe de la Laboratorul de Fizică Aplicată Johns Hopkins din Laurel, Maryland, care a construit și gestionează misiunea pentru NASA. „Am învățat multe despre steaua noastră în ultimele decenii, dar chiar am avut nevoie de o misiune precum Parker Solar Probe pentru a intra în atmosfera Soarelui. Doar acolo putem învăța cu adevărat detaliile acestor procese solare complexe. Și ceea ce am învățat doar în aceste trei orbite solare a schimbat mult din ceea ce știm despre Soare ".
Ceea ce se întâmplă pe Soare este esențial pentru a înțelege modul în care modelează spațiul din jurul nostru. Majoritatea materialului care scapă de Soare face parte din vântul solar, un flux continuu de material solar care scaldă întregul sistem solar. Acest gaz ionizat, numit plasmă, transportă cu sine câmpul magnetic al Soarelui, întinzându-l prin sistemul solar într-o bulă uriașă care se întinde pe mai mult de 10 miliarde de mile.
Vântul solar dinamic
Observat în apropierea Pământului, vântul solar este un flux relativ uniform de plasmă, cu prăbușiri ocazionale turbulente. Dar până în acel moment a parcurs peste 90 de milioane de mile - și semnăturile mecanismelor exacte ale Soarelui pentru încălzirea și accelerarea vântului solar sunt șterse. Mai aproape de sursa vântului solar, Parker Solar Probe a văzut o imagine diferită: un sistem activ complicat.
„Complexitatea a fost uluitoare când am început să analizăm datele”, a spus Stuart Bale, de la Universitatea din California, Berkeley, conducătorul pachetului de instrumente FIELDS al Parker Solar Probe, care studiază scara și forma câmpurilor electrice și magnetice. "Acum, m-am obișnuit. Dar când le arăt colegilor pentru prima dată, sunt pur și simplu uluiți". Din punctul de vedere al lui Parker, la 15 milioane de mile de Soare, a explicat Bale, vântul solar este mult mai impulsiv și mai instabil decât ceea ce vedem lângă Pământ.
La fel ca Soarele însuși, vântul solar este format din plasmă, unde electronii încărcați negativ s-au separat de ioni încărcați pozitiv, creând o mare de particule plutitoare libere cu încărcare electrică individuală. Aceste particule care plutesc liber înseamnă că plasma transportă câmpuri electrice și magnetice, iar modificările plasmei fac deseori semne pe acele câmpuri. Instrumentele FIELDS au analizat starea vântului solar prin măsurarea și analizarea atentă a modului în care s-au schimbat câmpurile electrice și magnetice din jurul navei în timp, împreună cu măsurarea undelor în plasma din apropiere.
Aceste măsurători au arătat inversări rapide în câmpul magnetic și jeturi de material bruște, care se mișcă mai repede - toate caracteristicile care fac vântul solar mai turbulent. Aceste detalii sunt esențiale pentru a înțelege modul în care vântul dispersează energia pe măsură ce curge departe de Soare și de-a lungul sistemului solar.
Un tip de eveniment, în special, a atras atenția echipelor științifice: rotește în direcția câmpului magnetic, care curge din Soare, încorporat în vântul solar. Aceste inversări - denumite „switchbacks” - durează de la câteva secunde la câteva minute pe măsură ce curg peste sonda solară Parker. În timpul unei comutări, câmpul magnetic se întoarce asupra sa până când este îndreptat aproape direct spre Soare. Împreună, FIELDS și SWEAP, suita de instrumente de suflat solare condusă de Universitatea din Michigan și administrată de Smithsonian Astrophysical Observatory, au măsurat grupuri de switchback-uri în primele două flybys ale Parker Solar Probe.
„Valurile au fost văzute în vântul solar de la începutul erei spațiale și am presupus că mai aproape de Soare valurile vor deveni mai puternice, dar nu ne așteptam să le vedem organizându-se în aceste vârfuri de viteză structurate coerente”, a spus Justin. Kasper, investigator principal pentru SWEAP - prescurtare pentru Solar Wind Electrons Alphas and Protons - la Universitatea Michigan din Ann Arbor. "Detectăm resturi de structuri de la Soare care sunt aruncate în spațiu și schimbând violent organizarea fluxurilor și a câmpului magnetic. Acest lucru ne va schimba dramatic teoriile pentru modul în care corona și vântul solar sunt încălzite".
Sursa exactă a inversărilor nu este încă înțeleasă, dar măsurătorile Parker Solar Probe au permis oamenilor de știință să restrângă posibilitățile.
Printre numeroasele particule care curg permanent de la Soare se numără un fascicul constant de electroni care se mișcă rapid, care circulă de-a lungul liniilor câmpului magnetic al Soarelui către sistemul solar. Acești electroni curg întotdeauna strict de-a lungul formei liniilor de câmp care se deplasează de la Soare, indiferent dacă polul nord al câmpului magnetic din acea regiune specială este îndreptat spre sau departe de Soare. Dar sonda solară Parker a măsurat acest flux de electroni care merg în direcția opusă, întorcându-se înapoi spre Soare - arătând că câmpul magnetic în sine trebuie să se îndoaie înapoi spre Soare, mai degrabă decât sonda solară Parker întâlnind doar o linie de câmp magnetic diferită de Soare. care indică în direcția opusă. Acest lucru sugerează că schimbările înapoi sunt îndoituri în câmpul magnetic - perturbări localizate care călătoresc departe de Soare, mai degrabă decât o schimbare a câmpului magnetic pe măsură ce acesta iese din Soare.