Fem ting skulle lære af Europas Solar Orbiter-mission

Klokken 23.03 (lokal tid) søndag den 9. februar kl. Europas nyeste mission for at studere solen er indstillet til at løfte sig fra Cape Canaveral i Florida, OS. Kaldes Solar Orbiter, denne mission fra European Space Agency (ESA) vil rejse til planeten Merkurs kredsløb for at studere solen som aldrig før, returnerer fantastiske nye billeder af dens overflade.

Udstyret med instrumenter og kameraer, den årti lange mission er sat til at give videnskabsfolk nøgleinformation i deres igangværende solforskning. Vi talte med tre solfysikere om, hvad missionen kan lære os, og de fem ubesvarede spørgsmål om solen, den måske endelig kan hjælpe os med at løse.

1. Når soludbrud er på vej mod os

Solar Orbiter vil nå en minimumsafstand på 0,28% af Jord-sol-afstanden gennem hele sin mission, som kunne vare resten af ​​2020'erne. Ingen anden mission vil være kommet tættere på solen, gem til NASA's igangværende Parker Solar Probe-mission, som vil nå kun 0,04 gange Jord-sol afstanden.

Dr. Emilia Kilpua fra Helsinki Universitet i Finland er koordinator for et projekt kaldet SolMAG, som studerer udbrud af plasma fra solen kendt som coronal mass ejections (CME'er). Hun siger denne nærhed, og en række kameraer, som Parker Solar Probe mangler, vil give Solar Orbiter chancen for at indsamle data, der er væsentligt bedre end noget rumfartøj før det, hjælper os med at overvåge CME'er.

'En af de fantastiske ting ved Solar Orbiter er, at den vil dække mange forskellige afstande, så vi virkelig kan fange disse koronale masseudstødninger, når de udvikler sig fra solen til jorden, ' hun sagde. CME'er kan forårsage rumvejrhændelser på Jorden, forstyrrer vores satellitter, så dette kunne give os et bedre tidligt varslingssystem for, hvornår de er på vej.

2. Hvorfor solen blæser en supersonisk vind

Et af de store ubesvarede spørgsmål om solen vedrører dens ydre atmosfære, kendt som dens corona. 'Det er opvarmet til (mere end) en million grader, og vi ved i øjeblikket ikke hvorfor det er så varmt, sagde Dr. Alexis Rouillard fra Institut for Forskning i Astrofysik og Planetologi i Toulouse, Frankrig, koordinator for et projekt, der studerer solvind kaldet SLOW_SOURCE. 'Det er (mere end) 200 gange temperaturen af ​​solens overflade.'

En konsekvens af denne varme korona er, at solens atmosfære ikke kan holdes tilbage af dens tyngdekraft, så den har en konstant vind af partikler, der blæser ud i rummet, kendt som solvind. Denne vind blæser med mere end 250 km i sekundet, op til hastigheder på 800 km i sekundet, og vi ved i øjeblikket ikke, hvordan den vind presses udad til supersoniske hastigheder.

Dr. Rouillard håber at studere den langsommere solvind ved hjælp af Solar Orbiter, som kan hjælpe os med at forklare, hvordan stjerner som solen skaber supersoniske vinde. 'Ved at komme tættere på solen opsamler vi flere (urørte) partikler, ' han sagde. »Solar Orbiter vil give hidtil usete målinger af solvindens sammensætning. (Og) vi vil være i stand til at udvikle modeller for, hvordan vinden (skubbes ud) ud i rummet.'

3. Hvordan dens pæle ser ud

I løbet af sin mission, Solar Orbiter vil gøre gentagne møder med planeten Venus. Hver gang det sker, vinklen på rumfartøjets kredsløb vil blive en smule hævet, indtil den hæver sig over planeterne. Hvis missionen forlænges som håbet til 2030, det vil nå en hældning på 33 grader – hvilket giver os vores første udsigt til solens poler.

Udover at være fascinerende, der vil være noget vigtig videnskab, der kan udføres her. Ved at måle solens magnetfelter ved polerne, Forskere håber at få en bedre forståelse af, hvordan og hvorfor solen gennemgår 11-årige aktivitetscyklusser, kulminerer med en flip af dens magnetiske poler. De er sat til at vende igen i midten af ​​2020'erne.

'Ved at forstå, hvordan magnetfelterne er fordelt og udvikler sig i disse polære områder, vi får en ny indsigt i de cyklusser, som solen gennemgår, sagde Dr. Rouillard. 'Hvert 11 år, solen går fra en minimal aktivitetstilstand til en maksimal aktivitetstilstand. Ved at måle fra høje breddegrader, det vil give os ny indsigt i den cykliske udvikling af (solens) magnetfelter.'

4. Hvorfor den har polære 'kroner'

Af og til bryder solen store armlignende løkker af materiale fra dens overflade, som er kendt som prominenser. De strækker sig fra dens overflade ind i koronaen, men deres dannelse er ikke helt forstået. Solar Orbiter, imidlertid, vil give os vores mest detaljerede kig på dem endnu.

'Vi kommer til at have meget indviklede syn på nogle af disse aktive regioner og deres tilknyttede prominenser, siger professor Rony Keppens fra KU Leuven i Belgien, koordinator for et projekt kaldet PROMINENT, som studerer solprominenser. 'Det bliver muligt at have mere end flere billeder i sekundet. Det betyder, at nogle af de dynamikker, der ikke var set før nu, vil blive visualiseret for første gang.'

Nogle af solens største fremspring kommer fra nær dens poler, så ved at hæve sin hældning vil Solar Orbiter give os et unikt blik på disse fænomener. 'De kaldes polarkronefremspring, fordi de er som kroner på solens hoved, sagde prof. Keppens. 'De omkranser polarområderne, og de lever meget længe, uger eller måneder i træk. Det bliver spændende, at Solar Orbiter vil have førstehåndsvisninger af polarområderne. især til undersøgelser af prominenser.'

5. Hvordan det styrer solsystemet

Ved at studere solen med Solar Orbiter, videnskabsmænd håber på bedre at forstå, hvordan dens udbrud rejser ud i solsystemet, skabe en boble af aktivitet omkring solen i vores galakse kendt som heliosfæren. Dette kan selvfølgelig skabe rumvejr her på Jorden, så at studere det er vigtigt for vores egen planet.

'En af de ideer, vi har, er at tage målinger af solens magnetfelt i aktive områder i solens ækvatorialbælte, sagde professor Keppens. 'Vi vil ekstrapolere de data til coronaen, og brug derefter simuleringer til at prøve at efterligne, hvordan nogle af disse udbrud sker og udvikler sig ud i heliosfæren.'

Dermed, Solar Orbiter vil ikke kun give os en bedre forståelse af selve solen, men også hvordan det påvirker planeter som Jorden. Ved siden af ​​de første billeder nogensinde af pælene og de nærmeste billeder af dens overflade nogensinde, Solar Orbiter vil give os en hidtil uset forståelse af, hvordan den stjerne, vi kalder hjem, virkelig fungerer.