Este artículo fue publicado originalmente en La conversación. La publicación contribuyó al artículo de Space.com. Voces expertas: editoriales y reflexiones.
Sara Spitzer es investigador de ingeniería y ciencias espaciales y climáticas en la Universidad de Michigan.
El sol calienta la Tierra, haciéndola habitable para las personas y los animales. Pero eso no es todo, y afecta a una superficie del espacio mucho mayor. la heliosferaEl área de espacio influenciado por el sol, es más de cien veces más grande que la distancia entre el sol y el Tierra.
El Sol es una estrella que emite constantemente un flujo constante de plasma -un gas ionizado de alta energía- llamado viento solar. Además del constante viento solar, el Sol también libera ocasionalmente llamaradas de plasma llamadas eyecciones de masa coronalque puede contribuir a la amanecery estallidos de luz y energía, llamadas bengalas.
El plasma del sol se expande en el espacio, junto con el campo magnético del sol. Juntos forman la heliosfera en el medio interestelar local circundante: el plasma, las partículas neutras y el polvo que llenan el espacio entre las estrellas y sus respectivas astrosferas. Heliofísicos como yo Quiero entender la heliosfera y cómo interactúa con el medio interestelar.
Los ocho planetas conocidos en el sistema solarEL Cinturón de asteróides entre marzo Y Júpitery el cinturón de Kuiper – la banda de objetos celestes más allá de Neptuno que incluye el planetoide Plutón – todos están en la heliosfera. La heliosfera es tan grande que los objetos del cinturón de Kuiper orbitan más cerca del Sol que de el límite más cercano de la heliosfera.
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Protección de la heliosfera
Cuando las estrellas distantes explotan, expulsar grandes cantidades de radiación en el espacio interestelar como partículas altamente energizadas conocidos como rayos cósmicosEstos rayos cósmicos pueden ser peligrosos para los organismos vivos y dañar dispositivos electrónicos y naves espaciales.
La atmósfera terrestre protege la vida en el planeta de los efectos de la radiación cósmica, pero, incluso antes de eso, la heliosfera misma actúa como un escudo cósmico contra la mayor parte de la radiación interestelar.
Además de la radiación cósmica, regularmente entran en la heliosfera partículas neutras y polvo procedentes del medio interestelar local. Estas partículas pueden afectan el espacio alrededor de la Tierra e incluso puede modificar Cómo llega el viento solar a la Tierra.
Las supernovas y el medio interestelar también pueden haber influido los orígenes de la vida Y la evolución de los humanos en la tierra. Algunos investigadores predicen que hace millones de años, la heliosfera entró en contacto con una nube de partículas densas y frías en el medio interestelar que hizo que la heliosfera se redujeraexponiendo la Tierra al medio interestelar local.
Una forma desconocida
Pero los científicos no saben realmente cuál es la forma de la heliosfera. Los modelos varían en forma. desde esférico hasta cometario y en forma de media luna. Estas predicciones varían en tamaño de cientos a miles de veces la distancia de el sol a la tierra.
Sin embargo, los científicos han definido la dirección en la que se mueve el Sol como dirección de «nariz» y la dirección opuesta como dirección de «cola». La dirección de la nariz debe tener la distancia más corta a la heliopausa, el límite entre la heliosfera y el medio interestelar local.
Ninguna sonda ha podido observar nunca la heliosfera desde el exterior ni muestrear correctamente el medio interestelar local. Esto podría permitir a los científicos aprender más sobre la forma de la heliosfera y su interacción con el medio interestelar local, el entorno espacial más allá de la heliosfera.
Cruzando la heliopausa con la Voyager
En 1977, la NASA lanzó el Viaje misionero:Sus dos naves espaciales sobrevolaron Júpiter, Saturno, Urano Y Neptuno en el sistema solar exterior. Los científicos determinaron que después de observar estos gigantes gaseososlas sondas cruzaron por separado la heliopausa y entraron espacio interestelar en 2012 y 2018, respectivamente.
Entonces que viajero 1 y 2 son las únicas sondas que potencialmente alguna vez han cruzado la heliopausa, están mucho más allá de su vida útil esperada. Ellas pueden ya no devuelve los datos necesarios a medida que sus instrumentos fallan o se apagan lentamente.
Estas naves espaciales fueron diseñadas para estudiar planetas, no el medio interestelar. Por tanto, no cuentan con los instrumentos adecuados para tomar todas las medidas del medio interestelar o de la heliosfera que necesitan los científicos.
Ahí es donde podría entrar una posible misión de sonda interestelar. Una sonda diseñada para volar más allá de la heliopausa ayudaría a los científicos a comprender la heliosfera observándola desde el exterior.
Una sonda interestelar
Como la heliosfera es tan grande, Se necesitarían décadas para que una investigación llegue a la frontera.incluso usando asistencia de gravedad de un planeta masivo como Júpiter.
La nave espacial Voyager ya no podrá proporcionar datos del espacio interestelar mucho antes de que una sonda interestelar abandone la heliosfera. Y una vez lanzada la sonda, dependiendo de la trayectoria, tardará unos 50 años o más en llegar al medio interestelar. Esto significa que cuanto más larga sea la sonda, menos podrá alcanzar el medio interestelar. NASA Cuanto más esperemos para lanzar una sonda, más científicos se encontrarán sin misiones operando en la heliosfera exterior o en el medio interestelar local.
La NASA planea desarrollar un sonda interestelar. Esta sonda debía medir el plasma y los campos magnéticos en el medio interestelar y tomar imágenes de la heliosfera desde el exterior. Para prepararse, la NASA buscó la opinión de más de 1.000 científicos sobre el concepto de la misión.
El informe inicial Se recomendó que la sonda siguiera una trayectoria de aproximadamente 45 grados desde la dirección de la punta de la heliosfera. Esta trayectoria recorrería parte del viaje de la Voyager, al tiempo que alcanzaría nuevas regiones del espacio. De esta manera, los científicos podrían estudiar nuevas regiones y volver a visitar algunas regiones del espacio parcialmente conocidas.
Este camino solo le daría a la sonda una vista parcialmente inclinada de la heliosfera, y no podría ver los heliotai, la región que menos conocen los científicos.
En la heliocola, los científicos predicen que el plasma que forma la heliosfera se mezcla con el plasma que constituye el medio interestelar. Esto sucede a través de un proceso llamado reconexión magnéticalo que permite que las partículas cargadas fluyan desde el medio interestelar local hacia la heliosfera. Al igual que las partículas neutras que entran por la nariz, estas partículas afectan el entorno espacial dentro de la heliosfera.
En este caso, las partículas están cargadas y pueden interactuar con campos magnéticos solares y planetarios. Estas interacciones se producen en los bordes de la heliosfera, muy lejos de la Tierra, pero afectan a la composición del interior de la heliosfera.
En un nuevo estudio En un estudio publicado en Frontiers in Astronomy and Space Sciences, mis colegas y yo evaluamos seis posibles direcciones de lanzamiento de punta a cola. Descubrimos que en lugar de salir cerca de la dirección de la nariz, una trayectoria que cruzara el flanco de la heliosfera hacia la dirección de la cola daría la mejor perspectiva de la forma de la heliosfera.
Una trayectoria en esta dirección brindaría a los científicos una oportunidad única de estudiar una región del espacio completamente nueva dentro de la heliosfera. A medida que la sonda salga de la heliosfera y entre en el espacio interestelar, podría ver la heliosfera desde el exterior en un ángulo que daría a los científicos una idea más detallada de su forma, particularmente en la controvertida región de la cola.
En última instancia, sea cual sea la dirección en la que se lance una sonda interestelar, los resultados científicos que produzca serán invaluables y literalmente astronómicos.
