A medida que desarrollamos herramientas cada vez más poderosas para mirar más allá de nuestro sistema solar, aprendemos más sobre el mar aparentemente interminable de estrellas lejanas y sus curiosos moldes de planetas en órbita. Pero solo hay una estrella a la que podemos viajar directamente y observar de cerca, y esa es la nuestra:el Sol.

Dos próximas misiones pronto nos acercarán más al Sol que nunca antes, brindando nuestra mejor oportunidad hasta ahora para descubrir las complejidades de la actividad solar en nuestro propio sistema solar y arrojar luz sobre la naturaleza misma del espacio y las estrellas en todo el universo.

Juntos, Parker Solar Probe de la NASA y Solar Orbiter de la ESA (la Agencia Espacial Europea) pueden resolver preguntas de décadas sobre el funcionamiento interno de nuestra estrella más cercana. Su comprensivo, El estudio de cerca del Sol tiene implicaciones importantes sobre cómo vivimos y exploramos:la energía del Sol impulsa la vida en la Tierra, pero también desencadena fenómenos meteorológicos espaciales que pueden representar un peligro para la tecnología de la que dependemos cada vez más. Tal clima espacial puede interrumpir las comunicaciones por radio, afectar a los satélites y los vuelos espaciales tripulados, y, en el peor de los casos, interferir con las redes eléctricas. Una mejor comprensión de los procesos fundamentales en el Sol que impulsan estos eventos podría mejorar las predicciones de cuándo ocurrirán y cómo se sentirán sus efectos en la Tierra.

"Nuestro objetivo es comprender cómo funciona el Sol y cómo afecta el entorno espacial hasta el punto de la previsibilidad, "dijo Chris St. Cyr, Científico del proyecto Solar Orbiter en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Esta es realmente una ciencia impulsada por la curiosidad".

Parker Solar Probe está programado para lanzarse en el verano de 2018, y Solar Orbiter está programado para seguir en 2020. Estas misiones se desarrollaron de forma independiente, pero sus objetivos científicos coordinados no son una coincidencia:Parker Solar Probe y Solar Orbiter son compañeros de equipo naturales.

Estudiando la corona solar

Ambas misiones observarán más de cerca la dinámica atmósfera exterior del Sol, llamado la corona. De la tierra, la corona es visible solo durante los eclipses solares totales, cuando la Luna bloquea la luz más intensa del Sol y revela la tenue atmósfera exterior, estructura de color blanco nacarado. Pero la corona no es tan delicada como parece durante un eclipse solar total; gran parte del comportamiento de la corona es impredecible y no se comprende bien.

Los gases cargados de la corona están impulsados ​​por un conjunto de leyes de la física que rara vez están relacionadas con nuestra experiencia normal en la Tierra. Descubrir los detalles de lo que hace que las partículas cargadas y los campos magnéticos bailen y se retuerzan puede ayudarnos a comprender dos misterios sobresalientes:qué hace que la corona sea mucho más caliente que la superficie solar, y lo que impulsa la constante efusión de material solar, el viento solar, a velocidades tan altas.

Podemos ver esa corona desde lejos e incluso medir cómo se ve el viento solar cuando pasa por la Tierra, pero eso es como medir un río en calma millas río abajo de una cascada y tratar de comprender la fuente de la corriente. Solo recientemente hemos tenido la tecnología capaz de resistir el calor y la radiación cerca del Sol, así que por primera vez nos acercamos a la fuente.

"Parker Solar Probe y Solar Orbiter emplean diferentes tipos de tecnología, pero, como misiones, serán complementarias, "dijo Eric Christian, un científico investigador en la misión Parker Solar Probe en NASA Goddard. "Tomarán fotografías de la corona solar al mismo tiempo, y verán algunas de las mismas estructuras:lo que está sucediendo en los polos del Sol y cómo se ven esas mismas estructuras en el ecuador ".

Parker Solar Probe atravesará un territorio completamente nuevo a medida que se acerque al Sol más que cualquier otra nave espacial antes, tan cerca como a 3.8 millones de millas de la superficie solar. Si la Tierra se redujera para sentarse en un extremo de un campo de fútbol, y el sol en el otro, la misión llegaría a la línea de cuatro yardas. El poseedor del récord actual, Helios B, una misión solar de finales de la década de 1970, llegó solo a la línea de 29 yardas.

Desde ese punto de vista, Los cuatro conjuntos de instrumentos científicos de Parker Solar Probe están diseñados para obtener imágenes del viento solar y estudiar los campos magnéticos, Plasma y partículas energéticas, aclarando la verdadera anatomía de la atmósfera exterior del Sol. Esta información arrojará luz sobre el llamado problema de calentamiento coronal. Esto se refiere a la realidad contradictoria de que, mientras que las temperaturas en la corona pueden subir más de unos pocos millones de grados Fahrenheit, la superficie solar subyacente, la fotosfera, ronda los 10, 000 grados. Para apreciar completamente la rareza de esta diferencia de temperatura, imagina alejarte de una fogata y sentir que el aire a tu alrededor se vuelve mucho, mucho más caliente.

Solar Orbiter llegará a 26 millones de millas del Sol, lo que lo colocaría dentro de la línea de 27 yardas en ese metafórico campo de fútbol. Estará en una órbita muy inclinada que puede proporcionar nuestras primeras imágenes directas de los polos del Sol, partes del Sol que aún no comprendemos bien. y que puede ser la clave para comprender qué impulsa la actividad constante y las erupciones de nuestra estrella.

Tanto Parker Solar Probe como Solar Orbiter estudiarán la influencia más penetrante del Sol en el sistema solar:el viento solar. El Sol exhala constantemente una corriente de gas magnetizado que llena el sistema solar interior, llamado viento solar. Este viento solar interactúa con campos magnéticos, atmósferas, o incluso superficies de mundos en todo el sistema solar. En la tierra, esta interacción puede provocar auroras y, a veces, interrumpir los sistemas de comunicaciones y las redes eléctricas.

Los datos de misiones anteriores han llevado a los científicos a creer que la corona contribuye a los procesos que aceleran las partículas, impulsando las increíbles velocidades del viento solar, que se triplica cuando sale del Sol y atraviesa la corona. Ahora, el viento solar viaja unos 92 millones de millas cuando llega a la nave espacial que lo mide, tiempo suficiente para que esta corriente de gases cargados se entremezcle con otras partículas que viajan por el espacio y pierda algunas de sus características definitorias. Parker Solar Probe captará el viento solar justo cuando se forma y deja la corona, enviando de regreso a la Tierra algunas de las mediciones más prístinas del viento solar jamás registradas. La perspectiva de Solar Orbiter, que proporcionará una buena visión de los polos solares, complementará el estudio de Parker Solar Probe sobre el viento solar, porque permite a los científicos ver cómo varía la estructura y el comportamiento del viento solar en diferentes latitudes.

Solar Orbiter también hará uso de su órbita única para comprender mejor los campos magnéticos del Sol; parte de la actividad magnética más interesante del Sol se concentra en los polos. Pero debido a que la Tierra orbita en un plano más o menos en línea con el ecuador solar, normalmente no tenemos una buena vista de los polos desde lejos. Es un poco como intentar ver la cima del monte Everest desde la base de la montaña.

Esa vista de los polos también contribuirá en gran medida a comprender la naturaleza general del campo magnético del Sol. que es vivaz y extensa, extendiéndose mucho más allá de la órbita de Neptuno. El campo magnético del Sol es de gran alcance debido en gran parte al viento solar:a medida que el viento solar fluye hacia afuera, lleva consigo el campo magnético del Sol, creando una gran burbuja, llamada heliosfera. Dentro de la heliosfera, el viento solar determina la naturaleza misma de las atmósferas planetarias. Los límites de la heliosfera están determinados por la forma en que el Sol interactúa con el espacio interestelar. Desde el paso de la Voyager 1 a través de la heliopausa en 2012, sabemos que estos límites protegen drásticamente el sistema solar interior de la radiación galáctica entrante.

Todavía no está claro cómo se genera o estructura exactamente el campo magnético del Sol en las profundidades del Sol, aunque sabemos que los campos magnéticos intensos alrededor de los polos generan variabilidad en el Sol. causando erupciones solares y eyecciones de masa coronal. Solar Orbiter sobrevolará aproximadamente la misma región de la atmósfera solar durante varios días seguidos mientras los científicos observan que la tensión se acumula y se libera alrededor de los polos. Esas observaciones pueden conducir a una mejor conciencia de los procesos físicos que finalmente generan el campo magnético del Sol.

Juntos, Parker Solar Probe y Solar Orbiter perfeccionarán nuestro conocimiento del Sol y la heliosfera. Por el camino, es probable que estas misiones planteen más preguntas de las que responden, un problema que los científicos esperan con ansias.

"Hay preguntas que nos han estado molestando durante mucho tiempo, "dijo Adam Szabo, científico de la misión de Parker Solar Probe en NASA Goddard. "Estamos tratando de descifrar lo que sucede cerca del Sol, y la solución obvia es simplemente ir allí. No podemos esperar, no solo yo, pero toda la comunidad ".