Sistemul nostru solar este înconjurat de un scut natural misterios, cunoscut sub numele de heliosferă, iar o nouă misiune a fost lansată pentru a ajuta astronomii să-i dezlege secretele.
Formată de vântul solar, un flux constant de particule încărcate care curg dinspre soare, heliosfera acționează ca o bulă gigantică, protejând planetele de radiațiile cosmice dăunătoare care umplu Calea Lactee.
Alături de câmpul magnetic al Pământului, heliosfera joacă un rol crucial în susținerea vieții pe planeta noastră – și ar putea oferi indicii despre cum a existat odinioară viața pe lumi precum Marte.
Peste șase misiuni au influențat înțelegerea astronomilor asupra heliosferei, sondele Voyager ale NASA furnizând date revoluționare după ce au traversat granița acesteia în spațiul interstelar.
Acum, noua misiune IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) a NASA își propune să ducă mai departe această cercetare. Nava spațială va studia modul în care soarele generează vântul solar și cum interacționează acest vânt cu spațiul interstelar la marginea heliosferei – o limită despre care se crede că începe la aproximativ trei ori mai departe de soare decât orbita lui Pluto.
Ed Whitman/NASA/Johns Hopkins APL/Princeton
Cele 10 instrumente ale navei spațiale vor umple, de asemenea, golurile din harta existentă a heliosferei, realizată din datele colectate de misiunile anterioare, și vor ajuta la explicarea modului în care heliosfera protejează în mare măsură sistemul nostru solar de razele cosmice dăunătoare, cele mai energetice particule din univers.
Împreună cu alte două misiuni de meteorologie spațială care au decolat miercuri la bordul aceleiași rachete, IMAP va ajuta oamenii de știință să prezică mai bine când furtunile solare declanșate de soare ar putea afecta planeta noastră. Atunci când sunt îndreptate spre Pământ, radiațiile puternice ale furtunilor, cunoscute și sub numele de vreme spațială, pot reprezenta riscuri pentru astronauții de pe Stația Spațială Internațională, precum și pot interfera cu comunicațiile, rețeaua electrică, navigația și operațiunile radio și satelit.
„Următorul set de misiuni reprezintă covoarele spațiale supreme”, a declarat Dr. Joe Westlake, directorul Diviziei de Heliofizică a NASA, în timpul unei conferințe de presă de duminică. „Acestea vor oferi o perspectivă fără precedent asupra vremii spațiale. Fiecare om de pe Pământ, precum și aproape fiecare sistem implicat în explorarea spațiului și nevoile umane, este afectat de vremea spațială.”
Cartografierea heliosferei
Heliosfera a fost teoretizată pentru prima dată la sfârșitul anilor 1950 de mai mulți oameni de știință care studiau razele cosmice și vântul solar, potrivit NASA. Cercetătorii au propus că câmpurile magnetice ale soarelui și vântul solar care curge spre exterior creează o graniță protectoare în jurul Pământului și al restului sistemului solar.
Mariner 2, prima misiune reușită către o altă planetă, a survolat Venus în 1962 și a devenit prima navă spațială care a măsurat vântul solar, confirmându-i existența. Misiunile ulterioare, inclusiv Pioneer 10 și 11 din anii 1970, împreună cu sondele Voyager, au furnizat dovezi directe suplimentare despre heliosferă și structura acesteia.
Oamenii de știință sunt dornici să afle cum arată limitele heliosferei, lucru despre care sondele Voyager au oferit în trecut imagini fascinante. Acestea sunt singurele două nave spațiale care au traversat heliosfera.
Voyager 1 a atins limita heliosferei în 2012, în timp ce Voyager 2, mai lentă, a traversat limita în 2018, oferind instantanee în două locații specifice. Informațiile colectate de aceste sonde îi ajută pe oamenii de știință să învețe despre forma asemănătoare unei comete a heliosferei.
Satelitul IBEX, sau Interstellar Boundary Explorer, cartografiază heliosfera încă de la lansarea sa din 2008. Însă IMAP poate explora și cartografia limitele heliosferei ca niciodată, deoarece are instrumente cu imagistică mai rapidă, capabile de o rezoluție de 30 de ori mai mare.
Odată ce va ajunge pe o orbită la aproximativ 1,6 milioane de kilometri de Pământ în aproximativ trei luni, IMAP va captura, de asemenea, observații ale vântului solar în timp real și va măsura particulele care călătoresc de la soare, va studia limita heliosferei între 9,7 și 14,5 miliarde de kilometri distanță și chiar va colecta date din spațiul interstelar.
În principal, IMAP va măsura atomii neutri energetici, numiți ENA, sau particule neîncărcate care se formează atunci când un ion încărcat energetic se ciocnește cu un atom neutru care se mișcă lent. Procesul care formează aceste particule, care se găsesc oriunde există plasmă, sau gaz încărcat, în spațiu, are loc și în întreaga heliosferă și de-a lungul limitei acesteia. IMAP se va baza pe urmărirea acestor particule pentru a crea o hartă mai completă a heliosferei, potrivit NASA.
Particulele se deplasează în linie dreaptă, neafectate de câmpurile magnetice, deoarece nu sunt încărcate, așa că IMAP poate colecta ENA-uri în apropierea Pământului și le poate urmări până la originile lor, cum ar fi limitele altfel invizibile ale heliosferei, potrivit NASA.
„IMAP va realiza imagini incredibil de detaliate ale acelei regiuni de interacțiune, care vor evolua în timp”, a declarat Dr. David McComas, cercetător principal al IMAP și astrofizician la Universitatea Princeton. „Va putea înțelege ce este ecranarea, cum funcționează și cum arată.”
McComas a remarcat că sistemul nostru solar nu este unic prin faptul că are o heliosferă și că au fost observate astrosfere strălucitoare în jurul altor stele.
Monitorizarea vremii spațiale
Lansarea IMAP a fost realizată alături de Observatorul Carruthers Geocorona al NASA și de Space Weather Follow On-Lagrange 1 (SWFO-L1) al NOAA la bordul unei rachete SpaceX Falcon 9 de la Centrul Spațial Kennedy al NASA din Florida, miercuri, la ora 7:30 ET. NASA a transmis lansarea în direct pe YouTube.
Observatorul Carruthers Geocorona este un satelit mic dedicat studierii stratului atmosferic exterior al Pământului, exosfera. Acesta va captura imagini ale strălucirii ultraviolete slabe a exosferei, cunoscută sub numele de geocorona, ajutând oamenii de știință să înțeleagă mai bine forma, dimensiunea și densitatea regiunii.
Misiunea este numită după Dr. George Carruthers, care a dezvoltat o cameră ultravioletă ca prim observator lunar amplasat în timpul misiunii Apollo 16. Camera, încă amplasată în regiunea muntoasă Descartes de pe Lună, a fotografiat Pământul în lumină ultravioletă și a surprins prima imagine a exosferei în 1972.
Misiunea Carruthers va măsura schimbările și efectele vremii spațiale odată ce va ajunge pe Pământ, dat fiind că exosfera marchează o graniță de tranziție între Pământ și spațiu.
Între timp, misiunea SWFO-L1 este concepută să servească drept detector de furtuni solare, oferind avertizări timpurii pentru a proteja astronauții aflați pe orbita joasă a Pământului și sateliții care susțin comunicațiile critice pe Pământ. O astfel de monitorizare va deveni din ce în ce mai vitală pe măsură ce oamenii se aventurează mai departe în spațiul cosmic.
„Cred că ne îmbunătățim… dar o prognoză cu adevărat solidă, cred, este încă ceva la care ne străduim”, a declarat Mark Clampin, administrator asociat adjunct interimar al Direcției Misiuni Științifice a NASA, la o conferință de presă pentru viitoarea misiune Artemis II a agenției în jurul Lunii. „Și, evident, misiunile pe care le organizăm acum ne vor oferi o perspectivă mult mai bună nu doar asupra unei singure părți a problemei, ci asupra întregii probleme, de la ceea ce se întâmplă pe soare până la modul în care aceasta se propagă apoi dinspre soare și dacă devine o problemă reală sau nu.”
Telescopul compact coronagraf al satelitului va monitoriza activitatea soarelui și va măsura vântul solar, furnizând un flux constant de date Centrului de Predicție Meteorologică Spațială al NOAA. Imaginile furtunilor solare realizate de satelit pot fi trimise către centru în 30 de minute, în timp ce alte misiuni actuale, precum NASA și Observatorul Solar și Heliosferic al Agenției Spațiale Europene, lansat în 1995, pot dura până la opt ore.
„Datele esențiale ale SWFO-L1 reprezintă salvarea noastră pentru a menține luminile aprinse, avioanele în zbor și sateliții în siguranță, asigurându-ne că America este pregătită pentru ceea ce ne trimite soarele”, a declarat Clinton Wallace, directorul Centrului de Predicție a Vremii Spațiale al NOAA.
