Ο ήλιος ζεσταίνει τη γη και την κάνει κατοικήσιμη για ανθρώπους και ζώα. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό, καθώς επηρεάζει μια πολύ μεγαλύτερη περιοχή του χώρου. Η ηλιόσφαιρα, η περιοχή του διαστήματος που επηρεάζεται από τον Ήλιο, είναι πάνω από εκατό φορές μεγαλύτερη από την απόσταση από τον Ήλιο στη Γη.
Ο Ήλιος είναι ένα αστέρι που εκπέμπει συνεχώς μια σταθερή ροή πλάσματος – ιονισμένα αέρια υψηλής ενέργειας – που ονομάζεται ηλιακός άνεμος. Εκτός από τον σταθερό ηλιακό άνεμο, ο Ήλιος εκπέμπει επίσης περιστασιακά εκρήξεις πλάσματος που ονομάζονται εκτινάξεις μάζας στεμμάτων, οι οποίες μπορούν να συμβάλουν σε σέλας, καθώς και εκρήξεις φωτός και ενέργειας που ονομάζονται εκλάμψεις.
Το πλάσμα που προέρχεται από τον Ήλιο διαστέλλεται στο διάστημα μαζί με το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου. Μαζί σχηματίζουν την ηλιόσφαιρα μέσα στο τοπικό διαστρικό μέσο που τους περιβάλλει – το πλάσμα, τα ουδέτερα σωματίδια και η σκόνη που γεμίζουν το χώρο μεταξύ των αστεριών και των αντίστοιχων αστροσφαίρων τους. Ηλιοφυσικοί σαν εμένα θέλουν να κατανοήσουν την ηλιόσφαιρα και την αλληλεπίδρασή της με το διαστρικό μέσο.
Οι οκτώ γνωστοί πλανήτες του ηλιακού συστήματος, η ζώνη αστεροειδών μεταξύ του Άρη και του Δία, και η Ζώνη Kuiper – η ζώνη των ουράνιων σωμάτων πέρα από τον Ποσειδώνα που περιλαμβάνει τον πλανητοειδή Πλούτωνα – βρίσκονται όλοι στην ηλιόσφαιρα. Η ηλιόσφαιρα είναι τόσο μεγάλη που τα αντικείμενα στη ζώνη του Κάιπερ περιφέρονται πιο κοντά στον Ήλιο παρά στο πλησιέστερο όριο της ηλιόσφαιρας.
Προστασία της ηλιόσφαιρας
Όταν τα μακρινά αστέρια εκρήγνυνται, εκπέμπουν μεγάλες ποσότητες ακτινοβολίας στο διαστρικό διάστημα με τη μορφή σωματιδίων υψηλής ενέργειας που ονομάζονται κοσμικές ακτίνες. Αυτή η κοσμική ακτινοβολία μπορεί να είναι επικίνδυνη για τους ζωντανούς οργανισμούς και μπορεί να βλάψει ηλεκτρονικές συσκευές και διαστημόπλοια.
Η ατμόσφαιρα της Γης προστατεύει τη ζωή στον πλανήτη από τις επιπτώσεις των κοσμικών ακτίνων, αλλά επιπλέον, η ίδια η ηλιόσφαιρα λειτουργεί ως κοσμική ασπίδα ενάντια στην περισσότερη διαστρική ακτινοβολία.
Εκτός από τις κοσμικές ακτίνες, ουδέτερα σωματίδια και σκόνη από το τοπικό διαστρικό μέσο ρέουν επίσης σταθερά στην ηλιόσφαιρα. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να επηρεάσουν το διάστημα γύρω από τη Γη και ακόμη και να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο ο ηλιακός άνεμος φτάνει στη Γη.
Οι σουπερνόβα και το διαστρικό μέσο μπορεί επίσης να έχουν επηρεάσει την εμφάνιση της ζωής και την εξέλιξη των ανθρώπων στη Γη. Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι πριν από εκατομμύρια χρόνια η ηλιόσφαιρα ήρθε σε επαφή με ένα κρύο, πυκνό σύννεφο σωματιδίων στο διαστρικό μέσο, προκαλώντας τη συρρίκνωση της ηλιόσφαιρας και την έκθεση της Γης στο τοπικό διαστρικό μέσο.
Άγνωστη μορφή
Αλλά οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πραγματικά τι σχήμα έχει η ηλιόσφαιρα. Τα μοντέλα κυμαίνονται από σφαιρικά έως σχήματος κομήτη έως σχήματος κρουασάν. Το μέγεθος αυτών των προβλέψεων ποικίλλει από εκατοντάδες έως χιλιάδες φορές την απόσταση από τον Ήλιο στη Γη.
Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν ορίσει την κατεύθυνση προς την οποία κινείται ο ήλιος ως «κατεύθυνση της μύτης» και την αντίθετη κατεύθυνση ως «κατεύθυνση της ουράς». Η κατεύθυνση της μύτης πρέπει να είναι η μικρότερη απόσταση από την ηλιόπαυση – το όριο μεταξύ της ηλιόσφαιρας και του τοπικού διαστρικού μέσου.
Κανένας ανιχνευτής δεν έχει δει ποτέ καλά την ηλιόσφαιρα από έξω ή δεν έχει λάβει σωστά δείγματα από το τοπικό διαστρικό μέσο. Αυτό θα μπορούσε να πει στους επιστήμονες περισσότερα για το σχήμα της ηλιόσφαιρας και την αλληλεπίδρασή της με το τοπικό διαστρικό μέσο, το διαστημικό περιβάλλον πέρα από την ηλιόσφαιρα.
Διασχίζοντας την ηλιόπαυση με το Voyager
Το 1977, η NASA εκτόξευσε την αποστολή Voyager: οι δύο διαστημικοί της ανιχνευτές πέταξαν δίπλα από τον Δία, τον Κρόνο, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μετά από παρατήρηση αυτών των γίγαντων αερίων το 2012 και το 2018, αντίστοιχα, οι ανιχνευτές διέσχισαν την ηλιόπαυση χωριστά και εισήλθαν στο διαστρικό διάστημα.
Αν και το Voyager 1 και το 2 είναι τα μόνα ανιχνευτές που έχουν διασχίσει ποτέ την ηλιόπαυση, η προγραμματισμένη διάρκεια της αποστολής τους έχει ξεπεραστεί εδώ και πολύ καιρό. Δεν μπορούν πλέον να μεταδώσουν τα απαραίτητα δεδομένα καθώς τα όργανά τους αποτυγχάνουν σιγά σιγά ή κλείνουν.
Αυτοί οι διαστημικοί ανιχνευτές σχεδιάστηκαν για να εξερευνούν πλανήτες, όχι το διαστρικό μέσο. Αυτό σημαίνει ότι δεν έχουν τα κατάλληλα όργανα για να κάνουν όλες τις μετρήσεις του διαστρικού μέσου ή της ηλιόσφαιρας που χρειάζονται οι επιστήμονες.
Αυτό είναι όπου μια πιθανή διαστρική αποστολή ανιχνευτή θα μπορούσε να έρθει στο παιχνίδι. Ένας ανιχνευτής σχεδιασμένος να πετάει πέρα από την ηλιόπαυση θα βοηθούσε τους επιστήμονες να κατανοήσουν την ηλιόσφαιρα παρατηρώντας την από το εξωτερικό.
Ένας διαστρικός ανιχνευτής
Επειδή η ηλιόσφαιρα είναι τόσο μεγάλη, θα χρειαζόταν μια έρευνα δεκαετίες για να φτάσει στο όριο, ακόμη και με τη βοήθεια της βαρύτητας ενός τεράστιου πλανήτη όπως ο Δίας.
Το διαστημόπλοιο Voyager δεν θα είναι πλέον σε θέση να παρέχει δεδομένα από το διαστρικό διάστημα πολύ πριν ένας διαστρικός καθετήρας εγκαταλείψει την ηλιόσφαιρα. Και μόλις εκτοξευθεί, ο ανιχνευτής θα χρειαστεί περίπου 50 ή περισσότερα χρόνια για να φτάσει στο διαστρικό μέσο, ανάλογα με την τροχιά του. Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερο περιμένει η NASA να εκτοξεύσει έναν ανιχνευτή, τόσο περισσότερο οι επιστήμονες θα πρέπει να κάνουν χωρίς αποστολές στην εξωτερική ηλιόσφαιρα ή στο τοπικό διαστρικό μέσο.
Η NASA εξετάζει το ενδεχόμενο ανάπτυξης ενός διαστρικού καθετήρα. Αυτός ο ανιχνευτής θα έπαιρνε μετρήσεις του πλάσματος και των μαγνητικών πεδίων στο διαστρικό μέσο και θα απεικόνιζε την ηλιόσφαιρα από το εξωτερικό. Για να προετοιμαστεί, η NASA ζήτησε από περισσότερους από 1.000 επιστήμονες να συνεισφέρουν σε μια ιδέα αποστολής.
Η αρχική αναφορά συνιστούσε τη μετακίνηση του καθετήρα κατά μήκος μιας τροχιάς περίπου 45 μοιρών από την κατεύθυνση της κορυφής της ηλιόσφαιρας. Αυτή η τροχιά θα ακολουθούσε ξανά μέρος της διαδρομής του Voyager, φτάνοντας σε ορισμένες νέες περιοχές του διαστήματος κατά μήκος της διαδρομής. Αυτό θα επέτρεπε στους επιστήμονες να μελετήσουν νέες περιοχές και να επανεξετάσουν μερικές εν μέρει γνωστές περιοχές του διαστήματος.
Αυτή η διαδρομή θα έδινε στον ανιχνευτή μόνο μια μερική άποψη της ηλιόσφαιρας και δεν θα μπορούσε να δει την ηλιοουρά, την περιοχή για την οποία οι επιστήμονες γνωρίζουν τα λιγότερα.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η ηλιοουρά είναι όπου αναμιγνύεται το πλάσμα που συνθέτει την ηλιόσφαιρα και το πλάσμα που συνθέτει το διαστρικό μέσο. Αυτό συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μαγνητική επανασύνδεση, η οποία επιτρέπει στα φορτισμένα σωματίδια να ρέουν από το τοπικό διαστρικό μέσο στην ηλιόσφαιρα. Ακριβώς όπως τα ουδέτερα σωματίδια που εισέρχονται από τη μύτη, αυτά τα σωματίδια επηρεάζουν το διαστημικό περιβάλλον μέσα στην ηλιόσφαιρα.
Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, τα σωματίδια είναι φορτισμένα και μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τα μαγνητικά πεδία του ήλιου και των πλανητών. Αν και αυτές οι αλληλεπιδράσεις συμβαίνουν στα όρια της ηλιόσφαιρας, πολύ μακριά από τη Γη, επηρεάζουν τη σύνθεση του εσωτερικού της ηλιόσφαιρας.
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Astronomy and Space Sciences, οι συνάδελφοί μου και εγώ εξετάσαμε έξι πιθανές κατευθύνσεις εκτόξευσης, από την άκρη μέχρι την ουρά. Βρήκαμε ότι μια τροχιά που κόβει το πλευρό της ηλιόσφαιρας προς την ουρά παρέχει την καλύτερη προοπτική για το σχήμα της ηλιόσφαιρας, αντί να βγαίνει κοντά στην άκρη.
Μια τροχιά προς αυτή την κατεύθυνση θα παρείχε στους επιστήμονες μια μοναδική ευκαιρία να μελετήσουν μια εντελώς νέα περιοχή του διαστήματος εντός της ηλιόσφαιρας. Καθώς ο ανιχνευτής φεύγει από την ηλιόσφαιρα και εισέρχεται στον διαστρικό χώρο, θα έχει μια εξωτερική άποψη της ηλιόσφαιρας από μια γωνία που θα έδινε στους επιστήμονες μια πιο ακριβή ιδέα για το σχήμα του – ιδιαίτερα στην αμφιλεγόμενη περιοχή της ουράς.
Ανεξάρτητα από την κατεύθυνση που εκτοξεύει ένα διαστρικό ανιχνευτή, η επιστημονική γνώση που θα προσφέρει τελικά θα είναι ανεκτίμητη και αστρονομική με την αληθινή έννοια της λέξης.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύτηκε από το The Conversation, έναν μη κερδοσκοπικό, ανεξάρτητο ειδησεογραφικό οργανισμό που σας φέρνει γεγονότα και αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας.
Το έγραψε: Sarah A. Spitzer, Πανεπιστήμιο του Μισιγκαν.
Διαβάστε περισσότερα:
Η Sarah A. Spitzer εργάζεται ως επιστημονική συνεργάτης για το Τμήμα Επιστημών και Μηχανικής του Κλίματος και του Διαστήματος στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Λαμβάνει οικονομική υποστήριξη από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και οργανισμούς όπως η NASA. Είναι συνδεδεμένη με το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και την ομάδα μελέτης Interstellar Probe.