La missione Parker Solar Probe della NASA ha viaggiato più vicino al Sole di qualsiasi altro oggetto creato dall'uomo prima di esso. Credito:NASA/Johns Hopkins APL
Un anno fa, La sonda solare Parker della NASA ha volato più vicino al sole di qualsiasi altro satellite nella storia, raccogliendo una spettacolare raccolta di dati dal limite estremo della corona di milioni di gradi del sole.
Ora, che i dati hanno permesso ai fisici solari di mappare la fonte di una delle principali componenti del vento solare che continuamente pepa l'atmosfera terrestre, rivelando strane inversioni del campo magnetico che potrebbero accelerare queste particelle verso il nostro pianeta.
Queste particelle accelerate interagiscono con il campo magnetico terrestre, generando le colorate luci del nord e del sud. Ma hanno anche il potenziale per danneggiare la rete elettrica e le reti di telecomunicazione sulla superficie terrestre, minacciano i satelliti in orbita e forse mettono in pericolo gli astronauti nello spazio.
I fisici più solari comprendono l'ambiente magnetico del sole e come scaglia le particelle del vento solare verso i pianeti, meglio saranno in grado di prevedere gli eventi e prevenire i danni.
"C'è stato un grande evento meteorologico spaziale nel 1859 che ha fatto esplodere le reti telegrafiche sulla Terra e uno nel 1972 che ha fatto esplodere le mine navali nel Vietnam del Nord, proprio dalle correnti elettriche generate dalla tempesta solare, " ha detto Stuart Bale, un'università della California, Berkeley, professore di fisica e autore principale di un articolo sui nuovi risultati dell'esperimento FIELDS della sonda. "Siamo una società molto più tecnologica di quanto non fossimo nel 1972, le reti di comunicazione e la rete elettrica sulla Terra sono straordinariamente complesse, quindi grandi perturbazioni dal sole sono potenzialmente una cosa molto seria. Se potessimo prevedere il tempo spaziale, potremmo spegnere o isolare parti della rete elettrica, o spegnere i sistemi satellitari che potrebbero essere vulnerabili".
Il giornale Natura pubblicherà questi risultati online il 4 dicembre in uno dei quattro articoli che descrivono tutte le nuove scoperte dall'incontro ravvicinato della sonda con il sole del 2018. Tutti e quattro i documenti appariranno nell'edizione cartacea della rivista del 12 dicembre.
Fori coronali
Uno degli obiettivi principali della Parker Solar Probe è scoprire la fonte del vento solare "lento" e come viene accelerato nell'atmosfera calda del sole:la corona solare di 1 milione di gradi Celsius (circa 2 milioni di gradi Fahrenheit). . Il vento solare è costituito da particelle cariche, principalmente protoni e nuclei di elio, viaggiando lungo le linee del campo magnetico solare. Il cosiddetto vento solare "veloce", con clock tra 500 e 1, 000 chilometri al secondo, è noto per provenire da grandi buchi nella corona solare ai poli nord e sud del sole. Ma l'origine del "lento" vento solare, che è più denso ma circa la metà della velocità del vento solare "veloce", è più poco compreso.
I dati del primo incontro ravvicinato della sonda:da allora la sonda ha avuto altri due incontri intimi durante l'approccio più ravvicinato, o perielio, della sua orbita attorno al sole, rivela una ricchezza di nuova fisica.
"I primi tre incontri della sonda solare che abbiamo avuto finora sono stati spettacolari, " disse Bale, il ricercatore principale per FIELDS. "Possiamo vedere la struttura magnetica della corona, che ci dice che il vento solare sta emergendo da piccoli fori coronali; vediamo attività impulsiva, grandi getti o tornanti che pensiamo siano legati all'origine del vento solare; vediamo instabilità:il gas stesso è instabile e genera onde da solo. E siamo anche sorpresi dalla ferocia dell'ambiente polveroso nell'eliosfera interna".
Durante il primo incontro di Parker Solar Probe con il sole nell'autunno del 2018, si collegava magneticamente con un piccolo, buco coronale equatoriale a polarità negativa. Questo schema mostra una potenziale estrapolazione del campo magnetico solare al momento del primo passaggio del perielio della sonda. La superficie solare è colorata per mostrare l'estrema emissione ultravioletta. I fori coronali appaiono di una tonalità più chiara. Sono sovrapposte varie linee di campo inizializzate sul disco solare. Le linee nere indicano anelli chiusi; le linee blu e rosse illustrano le linee di campo aperto con polarità negativa e positiva, rispettivamente. I tornanti o getti osservati da PSP sono illustrati come attorcigliamenti nelle linee di campo aperto che emergono da questo foro coronale e si collegano a PSP. Credito:grafica di UC Berkeley; immagine del veicolo spaziale per gentile concessione della NASA/Johns Hopkins APL
Durante ogni incontro ravvicinato, la sonda è rimasta parcheggiata per una settimana sopra un foro coronale che trasmetteva particelle di vento solare lungo le linee del campo magnetico oltre la sonda, dando agli strumenti a bordo della sonda uno sguardo senza precedenti su ciò che stava accadendo sulla superficie solare sottostante.
Grazie alla mappatura ultravioletta estrema del sole da parte di altri veicoli spaziali, come STEREO, Bale e i suoi colleghi sono stati in grado di rintracciare il vento e i campi magnetici fino a una fonte, i buchi coronali, che suggerisce fortemente che questi buchi siano la fonte del lento vento solare. fori coronali, che sono legati alle macchie solari, sono aree più fresche e meno dense della corona circostante.
Ciò che era inaspettato era una serie di capovolgimenti nel campo magnetico mentre scorreva oltre la navicella spaziale. Durante questi periodi, il campo magnetico si è improvvisamente invertito di 180 gradi e poi, secondi a ore dopo, capovolto.
"Questi tornanti sono probabilmente associati a qualche tipo di getto di plasma, " Bale ha detto. "La mia sensazione è che questi tornanti, o getti, sono fondamentali per il problema del riscaldamento eolico solare".
polvere di cometa
Un'altra sorpresa è stata la polvere che ha colpito ripetutamente il veicolo spaziale durante ogni sorvolo al perielio, il punto dell'orbita in cui il veicolo spaziale era più vicino al sole. Probabilmente più piccolo di un micron, che è un millesimo di millimetro, le particelle di polvere sono probabilmente detriti di asteroidi o comete che si sono sciolti vicino al sole e hanno lasciato la loro polvere intrappolata. Quella polvere è ora in orbita attorno al sole, e Bale sospetta che gran parte di ciò che colpisce la navicella spaziale viene espulso verso l'esterno da una leggera pressione e destinato a sfuggire completamente al sistema solare.
Bale ha detto che studiare il vento solare dalla Terra è come studiare la sorgente di una cascata dal basso, dove la turbolenza oscura ciò che sta accadendo in alto.
"Ora, con la sonda solare Parker, ci avviciniamo sempre di più alla sommità della cascata, e possiamo vedere che c'è una struttura sottostante, " ha detto. "Alla fonte, quello che vediamo è qualcosa che è coerente con i getti impulsivi sopra di esso. Hai un piccolo foro, un foro coronale, e il vento solare esce da quello in un flusso regolare. Ma allora, sopra, ci sono getti. Quando arriverai completamente a valle da esso sulla Terra, è tutto solo confuso."
Bale discuterà i risultati del primo incontro ravvicinato e li confronterà con quelli dei due successivi incontri ravvicinati nei colloqui al prossimo incontro dell'American Geophysical Union a San Francisco che inizierà l'8 dicembre.
"Abbiamo lavorato quasi tutto il giorno per un decennio su questa cosa, quindi vedere i dati... è solo un piacere, " ha detto Bale. "È un grosso caso di gratificazione ritardata, ma è roba fantastica."
