Parker Solar Probe este prima navă spațială care vizitează atmosfera soarelui

Pentru prima dată, o navă spațială a intrat în contact cu Soarele. În timpul unui zbor recent, Parker Solar Probe de la NASA a intrat în atmosfera soarelui.

„Am sosit în sfârșit”, a declarat Nicola Fox, directorul Diviziei de Știință Heliofizică a NASA din Washington, DC, pe 14 decembrie, într-un briefing de presă la reuniunea din toamnă a Uniunii Geofizice Americane. „Omenirea a atins soarele.”

Parker a părăsit spațiul interplanetar și a traversat teritoriul solar pe 28 aprilie 2021, în timpul uneia dintre întâlnirile sale apropiate cu Soarele. În timp ce era acolo, sonda a făcut primele măsurători ale locului exact în care se află această graniță, numită suprafața critică Alfvén. Era la aproximativ 13 milioane de kilometri deasupra suprafeței soarelui, au raportat fizicienii la întâlnirea, desfășurată online și în New Orleans, și în Scrisori de revizuire fizică pe 14 decembrie.

„Știam că suprafața critică Alfvén trebuie să existe”, a declarat fizicianul solar Justin Kasper de la Universitatea din Michigan din Ann Arbor, în cadrul briefingului de știri. „Doar că nu știam unde este.”

Găsirea acestui strat crucial a fost unul dintre obiectivele principale ale lui Parker când a fost lansat în 2018 (SN: 7/5/18). Suprafața critică Alfvén este importantă deoarece marchează locul unde pachetele de plasmă se pot separa de soare și devin parte a vântului solar, fluxul rapid de particule încărcate care emană constant din soare (SN: 18/08/17). Vântul solar și alte forme mai dramatice de vreme spațială pot face ravagii asupra sateliților Pământului și chiar asupra vieții (SN: 2/26/21). Oamenii de știință doresc să identifice exact cum începe vântul pentru a înțelege mai bine cum poate avea impact asupra Pământului.

Suprafața critică Alfvén poate deține, de asemenea, cheia unuia dintre cele mai mari mistere solare: de ce coroana soarelui, atmosfera sa exterioară slabă, este mult mai fierbinte decât suprafața soarelui (SN: 20/08/17). Cu majoritatea surselor de căldură, temperaturile scad pe măsură ce vă îndepărtați. Dar corona soarelui sfârâie la mai mult de un milion de grade Celsius, în timp ce suprafața are doar câteva mii de grade.

În 1942, fizicianul Hannes Alfvén a propus o soluție la mister: un tip de undă magnetică ar putea transporta energie de la suprafața solară și ar putea încălzi coroana. A durat până în 2009 pentru a observa direct astfel de valuri, în coroana inferioară, dar ele nu transportau suficientă energie acolo pentru a explica toată căldura (SN: 19.03.09). Fizicienii solari au bănuit că ceea ce se întâmplă atunci când acele valuri urcă mai sus și întâlnesc suprafața critică Alfvén ar putea juca un rol în încălzirea coroanei. Dar până acum, oamenii de știință nu știau de unde a început această frontieră.

Cu granița identificată, „vom putea acum să asistăm direct la modul în care se întâmplă încălzirea coronală”, a spus Kasper.

Pe măsură ce Parker a traversat granița invizibilă, instrumentele sale au înregistrat o creștere marcată a intensității câmpului magnetic local și o scădere a densității materialului încărcat. În vântul solar, valuri de particule încărcate țâșnesc departe de soare. Dar sub suprafața critică Alfvén, unele dintre aceste valuri se îndoaie înapoi spre suprafața soarelui.

șase imagini alb-negru ale structurilor din coroana solară
Camera WISPR de la Parker Solar Probe a fotografiat structurile din corona solară în timp ce nava spațială a zburat prin atmosfera soarelui pentru prima dată. Aceste structuri, numite streamers, sunt vizibile de pe Pământ în timpul unei eclipse totale de soare, dar aceasta este prima dată când sunt observate în locul lor de naștere.NASA, Johns Hopkins APL, Laboratorul de cercetare navală

În mod surprinzător, măsurătorile lui Parker au arătat că suprafața critică Alfvén este șifonată. „Aceasta a fost una dintre marile întrebări restante”, spune fizicianul solar Craig DeForest de la Southwest Research Institute din Boulder, Colorado, care este membru al echipei de sondă Parker, dar nu a făcut parte din această măsurătoare.

„A existat o dezbatere în comunitate cu privire la dacă suprafața Alfvén va exista deloc ca suprafață”, spune el. Cu zeci de ani în urmă, oamenii de știință și-au imaginat granița ca pe o sferă netedă care înconjoară soarele ca un glob de zăpadă. Mai recent, unii au crezut că va fi atât de zdrențuit încât nu va fi evident când nava spațială o traversează.

Niciuna dintre aceste imagini nu s-a dovedit a fi corectă. Suprafața este suficient de netedă încât momentul traversării a fost vizibil, a spus Kasper. Dar în timpul apropierii apropiate a navei spațiale de Soare în aprilie, aceasta a trecut și în afara graniței de trei ori. Prima scufundare a durat aproximativ cinci ore, ultima doar o jumătate de oră.

„Suprafața are în mod clar o structură și o deformare”, a spus Kasper.

Acea structură ar putea influența totul, de la felul în care erupțiile solare părăsesc soarele până la modul în care vântul solar interacționează cu el însuși mai departe de soare, spune DeForest. „Asta are consecințe pe care nu le cunoaștem încă, dar probabil că vor fi profunde”, spune el. „Este foarte interesant. Este terra incognita.”

Parker încă orbitează în jurul Soarelui și plănuiește să facă mai multe abordări apropiate în următorii câțiva ani, ajungând în cele din urmă la 6 milioane de kilometri de suprafața solară. Acest lucru ar trebui să-l aducă pe Parker în coroana solară din nou și din nou, a declarat fizicianul solar Nour Raouafi de la Laboratorul de Fizică Aplicată Johns Hopkins din Laurel, Maryland, în briefingul de știri. Este posibil ca nava spațială să fi făcut o altă călătorie pe lângă suprafața critică Alfvén în august și va avea o altă oportunitate în ianuarie.

„Se așteaptă ca, pe măsură ce zburăm din ce în ce mai aproape de soare, vom continua să trecem această graniță”, a spus Raouafi. Dar granița s-ar putea să nu fie în același loc de fiecare dată. Pe măsură ce activitatea soarelui se schimbă, nivelul suprafeței critice Alfvén este de așteptat să crească și să scadă ca și cum corona ar inspira și expira, a spus el.

Acesta este un alt lucru pe care oamenii de știință speră să îl observe pentru prima dată.