Σε μια ιστορική επιστημονική εξέλιξη που επαναπροσδιορίζει την κατανόησή μας για το μητρικό μας άστρο, το διαστημικό σκάφος Parker Solar Probe της NASA κατάφερε να χαρτογραφήσει μια περιοχή του Ήλιου που παρέμενε μέχρι πρότινος αθέατη και μυστηριώδης. Το σκάφος, το οποίο έχει χαρακτηριστεί ως το ταχύτερο και πιο ανθεκτικό αντικείμενο που έχει κατασκευάσει ποτέ ο άνθρωπος, βούτηξε βαθιά στην ηλιακή ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια του «ηλιακού μέγιστου» (solar maximum), της πιο δραστήριας δηλαδή φάσης στον 11ετή κύκλο του Ήλιου.
Τα δεδομένα που συνέλεξε το Parker Solar Probe αποκάλυψαν για πρώτη φορά με λεπτομέρεια την «επιφάνεια Alfvén». Πρόκειται για ένα αόρατο αλλά κρίσιμο όριο, το οποίο οι αστροφυσικοί προσπαθούσαν να εντοπίσουν εδώ και δεκαετίες. Η επιφάνεια αυτή σηματοδοτεί το σημείο όπου η ηλιακή ατμόσφαιρα τελειώνει και ξεκινά ο ηλιακός άνεμος – το ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που ταξιδεύει στο Ηλιακό Σύστημα και επηρεάζει άμεσα τη Γη.
Ένα σύνορο γεμάτο «ρυτίδες» και αιχμές
Μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες θεωρούσαν πως η επιφάνεια Alfvén ήταν μια ομαλή, σφαιρική σφαίρα που περιέβαλλε τον Ήλιο, σαν μια φούσκα. Ωστόσο, οι μετρήσεις του Parker διέψευσαν αυτή την απλοϊκή εικόνα. Όπως αποδείχθηκε, το όριο αυτό δεν είναι καθόλου ομαλό. Αντιθέτως, μοιάζει με μια εξαιρετικά ακανόνιστη επιφάνεια, γεμάτη «καρφιά», κοιλάδες και πτυχώσεις. Φανταστείτε μια τσαλακωμένη μπάλα από χαρτί ή ένα φρούτο που έχει αρχίσει να ζαρώνει, παρά μια τέλεια σφαίρα.
Αυτή η ακανόνιστη δομή οφείλεται στην έντονη δραστηριότητα του Ήλιου. Καθώς το άστρο μας πλησιάζει στο μέγιστο της δραστηριότητάς του, το μαγνητικό του πεδίο γίνεται χαοτικό. Εκρήξεις πλάσματος και μαγνητικής ενέργειας παραμορφώνουν αυτό το όριο, κάνοντάς το να διογκώνεται και να αλλάζει σχήμα διαρκώς. Το Parker Solar Probe, πετώντας κυριολεκτικά μέσα από αυτές τις δομές, κατέγραψε πώς η επιφάνεια Alfvén διαστέλλεται και συστέλλεται, παρέχοντας τον πρώτο δυναμικό χάρτη της περιοχής.
Η «ανακύκλωση» της ηλιακής ενέργειας
Μια από τις πιο εντυπωσιακές ανακαλύψεις που προέκυψαν από αυτές τις διελεύσεις είναι ο μηχανισμός με τον οποίο ο Ήλιος φαίνεται να «ανακυκλώνει» την ενέργειά του. Κατά τη διάρκεια των εκρηκτικών φαινομένων, γνωστών ως Στεμματικές Εκπομπές Μάζας (CMEs), τεράστιες ποσότητες υλικού εκτοξεύονται στο Διάστημα. Ωστόσο, το Parker παρατήρησε ότι δεν διαφεύγει όλο το υλικό.
Ένα σημαντικό μέρος του πλάσματος και της μαγνητικής ροής κάνει μια εντυπωσιακή «αναστροφή» και επιστρέφει βίαια προς την επιφάνεια του Ήλιου. Αυτές οι «εισροές» είναι αποτέλεσμα της διαδικασίας της μαγνητικής επανασύνδεσης – του φαινομένου όπου οι μαγνητικές γραμμές σπάνε και ενώνονται ξανά, απελευθερώνοντας τεράστια ποσά ενέργειας. Η παρατήρηση αυτή επιβεβαιώνει θεωρίες δεκαετιών και εξηγεί πώς ο Ήλιος διατηρεί και αναδιανέμει την ενέργεια στην ατμόσφαιρά του, μια διαδικασία που ήταν αδύνατον να παρατηρηθεί από τη Γη ή από τροχιακά τηλεσκόπια που βρίσκονται μακριά.
Γιατί αυτό είναι ζωτικής σημασίας για εμάς;
Η κατανόηση της δομής και της συμπεριφοράς της επιφάνειας Alfvén, καθώς και των μηχανισμών ανακύκλωσης ενέργειας, έχεο άμεσες πρακτικές εφαρμογές για την τεχνολογικά εξαρτημένη κοινωνία μας. Ο «διαστημικός καιρός» που δημιουργείται σε αυτές τις περιοχές μπορεί να προκαλέσει γεωμαγνητικές καταιγίδες στη Γη, ικανές να διαταράξουν τα συστήματα GPS, τις τηλεπικοινωνίες, τους δορυφόρους, ακόμη και τα δίκτυα ηλεκτροδότησης.
Γνωρίζοντας πώς ακριβώς διαμορφώνεται ο ηλιακός άνεμος τη στιγμή που «γεννιέται» και αποκολλάται από τον Ήλιο, οι επιστήμονες μπορούν να βελτιώσουν δραματικά τα μοντέλα πρόβλεψης. Το Parker Solar Probe λειτουργεί ουσιαστικά ως ένας προκεχωρημένος σταθμός παρατήρησης, στέλνοντας δεδομένα από την «καρδιά» της καταιγίδας.
Ένα τεχνολογικό θαύμα σε εχθρικό περιβάλλον
Για να επιτύχει αυτούς τους άθλους, το σκάφος πρέπει να επιβιώσει σε συνθήκες που ξεπερνούν κάθε προηγούμενο. Προστατευμένο από μια ειδική θερμική ασπίδα άνθρακα πάχους 11,5 εκατοστών, το Parker αντιμετωπίζει θερμοκρασίες που αγγίζουν τους 1.400 βαθμούς Κελσίου, ενώ τα όργανά του παραμένουν σε θερμοκρασία δωματίου. Κινείται με ιλιγγιώδεις ταχύτητες, οι οποίες του επιτρέπουν να διασχίζει το στέμμα και να βγαίνει ξανά πριν καταστραφεί από την υψηλή θερμοκρασία.
Η αποστολή συνεχίζεται, με το σκάφος να πλησιάζει ολοένα και περισσότερο, σπάζοντας το δικό του ρεκόρ απόστασης. Κάθε νέα βουτιά στην ατμόσφαιρα του Ήλιου φέρνει και νέα δεδομένα, συμπληρώνοντας το παζλ της λειτουργίας του άστρου που μας δίνει ζωή, αλλά που κρύβει ακόμη πολλά μυστικά.
