Το διαστημικό σκάφος Parker Solar Probe της NASA παρατήρησε για πρώτη φορά απευθείας τη μαγνητική επανασύνδεση στην ατμόσφαιρα του Ήλιου, επιβεβαιώνοντας θεωρίες δεκαετιών σχετικά με τις ηλιακές εκρήξεις. Αυτή η ανακάλυψη γεφυρώνει τα μικρής κλίμακας φαινόμενα κοντά στη Γη με τις τεράστιες ηλιακές εκρήξεις που διαμορφώνουν την διαστημική μετεωρολογία. Τα δεδομένα παρέχουν κρίσιμες πληροφορίες για τη βελτίωση των προβλέψεων των ηλιακών καταιγίδων που μπορούν να επηρεάσουν την τεχνολογία μας.
Η νέα μελέτη του Southwest Research Institute (SwRI) επιβεβαίωσε θεωρητικά μοντέλα δεκαετιών σχετικά με την μαγνητική επανασύνδεση, τη διεργασία που απελευθερώνει αποθηκευμένη μαγνητική ενέργεια, δημιουργώντας ηλιακές εκλάμψεις, στεμματικές εκτοξεύσεις μάζας (CMEs) και άλλα διαστημικά καιρικά φαινόμενα.
Τα δεδομένα κατέγραψε το Parker Solar Probe της NASA, που είναι το μοναδικό διαστημικό σκάφος που έχει πετάξει μέσα από την ανώτερη ατμόσφαιρα του Ήλιου.
Πώς η μαγνητική επανασύνδεση επηρεάζει τη Γη
Η μαγνητική επανασύνδεση, συμβαίνει όταν οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου στο πλάσμα κόβονται και επανασυνδέονται με νέα διάταξη, απελευθερώνοντας μεγάλα ποσοστά αποθηκευμένης ενέργειας.
Στον Ήλιο, αυτή η απελευθέρωση ενέργειας, καταλήγει σε ηλιακή δραστηριότητα που μπορεί να επηρεάσει την τεχνολογία στη Γη, ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως διαστημικός καιρός.
Ακριβή μοντέλα ηλιακής μαγνητικής επανασύνδεσης μπορεί να βοηθήσουν στην πρόγνωση των στεμματικών εκτοξεύσεων μάζας, τις ηλιακές εκλάμψεις και άλλα διαστημικά καιρικά φαινόμενα που μπορεί να επηρεάσουν τους δορυφόρους, τα συστήματα επικοινωνίας, ακόμη και τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας στη Γη.
«Η επανασύνδεση συμβαίνει σε διαφορετικές χωρικές και χρονικές κλίμακες, σε πλάσματα στο διαστημικό περιβάλλον που περιλαμβάνουν από τον Ήλιο μέχρι την μαγνητόσφαιρα της Γης, σε περιβάλλοντα εργαστηρίου μέχρι κοσμικές κλίμακες», εξήγησε ο Δρ. Ritesh Patel, ερευνητικός επιστήμονας στο ινστιτούτο SwRI, του τμήματος επιστήμης και εξερεύνησης του ηλιακού συστήματος στο Μπόλντερ, του Κολοράντο και κύριος συγγραφέας μιας νέας μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy.
«Από τα τέλη του 1990, καταφέραμε να ταυτοποιήσουμε την επανασύνδεση στο ηλιακό στέμμα μέσα από την απεικόνιση και τη φασματοσκοπία. Η επιτόπια ανίχνευση κατέστη δυνατή στη μαγνητόσφαιρα της Γης με την εκτόξευση αποστολών όπως η Magnetospheric Multiscale (MMS) της NASA. Παρόμοιες μελέτες στο ηλιακό στέμμα, ωστόσο, κατέστησαν δυνατές μόνο με την εκτόξευση του Parker Solar Probe της NASA το 2018» συμπλήρωσε ο Δρ. Ritesh Patel.
Τα αποτελέσματα της αποστολής
H αποστολή της NASA, κατέρριψε το ρεκόρ της εγγύτητας στον Ήλιο και πρόσφερε νέες ευκαιρίες στην έρευνα. Μία προσέγγιση στις 6 Σεπτεμβρίου του 2022, αποκάλυψε μια τεράστια έκρηξη, προσφέροντας την ευκαιρία της απεικόνισης και του δείγματος από το πλάσμα και τις ιδιότητες του μαγνητικού πεδίου με λεπτομέρειες, για πρώτη φορά.
Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό τεχνικών απεικόνισης και επιτόπιας διάγνωσης, καθώς και συμπληρωματικές παρατηρήσεις από το Solar Orbiter του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), η ομάδα υπό την ηγεσία του SwRI επιβεβαίωσε ότι το Parker Solar Probe είχε περάσει για πρώτη φορά στην ιστορία από μια περιοχή επανασύνδεσης στην ηλιακή ατμόσφαιρα.
«Τη θεωρία της μαγνητικής επανασύνδεσης, την αναπτύσσουμε για σχεδόν 70 χρόνια, έτσι είχαμε μια γενική εικόνα της συμπεριφοράς των διαφορετικών παραμέτρων», εξήγησε ο Patel. «Οι μετρήσεις και οι παρατηρήσεις που λάβαμε, επικύρωσαν τα μοντέλα αριθμητικής εξομοίωσης που για δεκαετίες, λειτουργούσαν με κάποιον βαθμό αβεβαιότητας. Τα δεδομένα θα λειτουργήσουν ως ισχυροί περιορισμοί μελλοντικών μοντέλων και, θα προσφέρουν ένα μονοπάτι για την κατανόηση των ηλιακών μετρήσεων από το Parker Solar Probe από άλλα χρονικά πλαίσια και συμβάντα».
Η αποστολή MMS της NASA, με επικεφαλής τους επιστήμονες του SwRI, πρόσφερε στους ερευνητές μια ιδέα για τη λειτουργία της επανασύνδεσης σε περιβάλλον κοντά στη Γη, σε μικρότερη κλίμακα. Οι παρατηρήσεις του Parker Solar Probe το 2022, παρέχουν στους ερευνητές το κομμάτι που έλειπε και συνδέει την κλίμακα της Γης με την επανασύνδεση της ηλιακής κλίμακας.
Στη συνέχεια, το SwRI θα προσπαθήσει να αναγνωρίσει αν οι μηχανισμοί της επανασύνδεσης, συνοδεύονται από αναταραχές ή διακυμάνσεις και αν τα κύματα των μαγνητικών πεδίων είναι παρόντα σε ηλιακές περιοχές που η PSP ταυτοποίησε ως πεδίο ενεργούς επανασύνδεσης.
«Η αδιάλειπτη μελέτη, οδηγεί σε ανακαλύψεις σε διαφορετικές κλίμακες, επιτρέποντάς μας να δούμε πώς μεταφέρεται η ενέργεια και πως επιταχύνονται τα μόρια», τόνισε ο Patel. «Η κατανόηση των διαδικασιών στον Ήλιο, μπορούν να βοηθήσουν στην καλύτερη πρόγνωση της ηλιακής δραστηριότητας και τη βελτίωση της κατανόησης μας για το περιβάλλον κοντά στη Γη».
Η αποστολή Parker Solar Probe δημιουργήθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος της NASA «Living with a Star», για την εξερεύνηση πτυχών του συστήματος της Γης και του Ήλιου που μπορεί να επηρεάσει άμεσα τη ζωή και την κοινωνία.
Το πρόγραμμα «Living with a Star», διαχειρίζεται το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της υπηρεσίας, στο Greenbelt του Maryland, για τη Διεύθυνση Επιστημονικών Αποστολών της NASA στην Ουάσιγκτον. Το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins σχεδίασε, κατασκεύασε και αυτή τη στιγμή λειτουργεί το διαστημικό σκάφος και διαχειρίζεται την αποστολή για λογαριασμό της NASA.
