Sunce zagreva Zemlju, čineći je pogodnom za život ljudi i životinja. Ali to nije sve što radi, i utiče na mnogo veću površinu prostora. Heliosfera, oblast svemira na koju utiče sunce, je preko stotinu puta veća od udaljenosti od Sunca do Zemlje.
Sunce je zvezda koja neprestano emituje stalan tok plazme – jonizovanog gasa sa visokim naponom – koji se naziva solarni vetar. Pored stalnog solarnog vetra, Sunce takođe povremeno oslobađa erupcije plazme koje se nazivaju koronalne ejekcije mase, koje mogu doprineti aurori, kao i naletove svetlosti i energije, zvane baklje.
Plazma koja izlazi sa sunca širi se kroz svemir, zajedno sa sunčevim magnetnim poljem. Zajedno formiraju heliosferu unutar okolnog lokalnog međuzvezdanog medija — plazmu, neutralne čestice i prašinu koji ispunjavaju prostor između zvezda i njihovih odgovarajućih astrosfera. Heliofizičari poput mene žele da razumeju heliosferu i kako ona komunicira sa međuzvezdanim medijumom.
Osam poznatih planeta u Sunčevom sistemu, asteroidni pojas između Marsa i Jupitera i Kajperov pojas – pojas nebeskih objekata iza Neptuna koji uključuje planetoid Pluton – svi se nalaze u heliosferi. Heliosfera je toliko velika da objekti u Kajperovom pojasu kruže bliže suncu nego najbližoj granici heliosfere.
Kako udaljene zvezde eksplodiraju, one izbacuju velike količine radijacije u međuzvezdani prostor u obliku čestica sa visokom energijom poznatih kao kosmički zraci. Ovi kosmički zraci mogu biti opasni za žive organizme i mogu oštetiti elektronske uređaje i svemirske letelice.
Zemljina atmosfera štiti život na planeti od dejstva kosmičkog zračenja, ali, čak i pre toga, sama heliosfera deluje kao kosmički štit od većine međuzvezdanih zračenja.
Pored kosmičkog zračenja, iz lokalnog međuzvezdanog medijuma u heliosferu stalno struju neutralne čestice i prašina. Ove čestice mogu uticati na prostor oko Zemlje i čak mogu promeniti način na koji solarni vetar stiže do Zemlje.
Supernove i međuzvezdani medijum su takođe možda uticali na poreklo života i evoluciju ljudi na Zemlji. Neki istraživači predviđaju da je pre više miliona godina heliosfera došla u kontakt sa hladnim, gustim oblakom čestica u međuzvezdanom mediju koji je uzrokovao smanjenje heliosfere, izlažući Zemlju lokalnom međuzvezdanom mediju.
Nepoznati oblik
Ali naučnici zapravo ne znaju kakav je oblik heliosfere. Modeli se kreću u obliku od sfernog preko komete do oblika kroasana. Ova predviđanja variraju u veličini stotinama do hiljadama puta udaljenosti od Sunca do Zemlje.
Naučnici su, međutim, definisali pravac kojim se Sunce kreće kao pravac „nosa“, a suprotni pravac kao „rep“. Smer nosa treba da ima najkraću udaljenost do heliopauze — granice između heliosfere i lokalnog međuzvezdanog medija.
Nijedna sonda nikada nije dobro pogledala heliosferu spolja ili pravilno uzorkovala lokalni međuzvezdani medijum. To bi naučnicima moglo reći više o obliku heliosfere i njenoj interakciji sa lokalnim međuzvezdanim medijumom, svemirskim okruženjem izvan heliosfere.
Godine 1977, NASA je pokrenula misiju Voiager: njene dve svemirske letelice su letele pored Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna u spoljašnjem Sunčevom sistemu. Naučnici su utvrdili da su nakon posmatranja ovih gasnih divova, sonde odvojeno prešle heliopauzu i u međuzvezdani prostor 2012. i 2018. godine.
Dok su Voiager 1 i 2 jedine sonde koje su ikada potencijalno prešle heliopauzu, one su daleko duže od predviđenog životnog veka misije. Oni više ne mogu da vraćaju potrebne podatke jer njihovi instrumenti polako otkazuju ili se isključuju.
Ove letelice su dizajnirane da proučavaju planete, a ne međuzvezdani medijum. To znači da nemaju prave instrumente da uzmu sva merenja međuzvezdanog medija ili heliosfere koja su potrebna naučnicima.
Tu bi mogla da dođe potencijalna misija međuzvezdane sonde. Sonda dizajnirana da leti izvan heliopauze bi pomogla naučnicima da razumeju heliosferu posmatrajući je spolja.
Pošto je heliosfera tako velika, bile bi potrebne decenije sonde da se stigne do granice, čak i uz pomoć gravitacije sa masivne planete poput Jupitera.
Letelica Voiager više neće moći da pruža podatke iz međuzvezdanog prostora mnogo pre nego što međuzvezdana sonda izađe iz heliosfere. A kada se sonda pokrene, u zavisnosti od putanje, biće potrebno oko 50 ili više godina da stigne do međuzvezdanog medija. To znači da što duže NASA čeka da lansira sondu, naučnici će duže ostati bez misija koje rade u spoljnoj heliosferi ili lokalnom međuzvezdanom mediju.
NASA razmatra razvoj međuzvezdane sonde. Ova sonda bi vršila merenja plazme i magnetnih polja u međuzvezdanom mediju i slikala heliosferu spolja. Da bi se pripremila, NASA je zatražila doprinos od više od 1.000 naučnika o konceptu misije.
Prvobitni izveštaj preporučio je da sonda putuje na putanji koja je oko 45 stepeni udaljena od pravca nosa heliosfere. Ova putanja bi pratila deo putanje Voiagera, dok bi dostigla neke nove oblasti svemira. Na ovaj način, naučnici bi mogli da proučavaju nove regione i ponovo posete neke delimično poznate regione svemira.
Ova putanja bi sondi dala samo delimično ugao pogled na heliosferu, a ne bi mogla da vidi heliorep, o čemu naučnici najmanje znaju.
U heliorepu, naučnici predviđaju da se plazma koja čini heliosferu meša sa plazmom koja čini međuzvezdani medijum. Ovo se dešava kroz proces koji se zove magnetna rekonekcija, koja omogućava naelektrisanim česticama da struju iz lokalnog međuzvezdanog medija u heliosferu. Baš kao i neutralne čestice koje ulaze kroz nos, ove čestice utiču na svemirsko okruženje unutar heliosfere.
U ovom slučaju, međutim, čestice imaju naelektrisanje i mogu da komuniciraju sa solarnim i planetarnim magnetnim poljima. Dok se ove interakcije dešavaju na granicama heliosfere, veoma daleko od Zemlje, one utiču na sastav unutrašnjosti heliosfere.
U novoj studiji objavljenoj u Frontiers in Astronomi and Space Sciences, moje kolege i ja smo procenili šest potencijalnih pravaca lansiranja u rasponu od nosa do repa. Otkrili smo da bi putanja koja preseca bok heliosfere u pravcu repa, umesto da izlazi blizu pravca nosa, dala najbolju perspektivu oblika heliosfere.
Putanja duž ovog pravca bi naučnicima pružila jedinstvenu priliku da proučavaju potpuno novu oblast svemira unutar heliosfere. Kada sonda izađe iz heliosfere u međuzvezdani prostor, dobila bi pogled na heliosferu spolja pod uglom koji bi naučnicima dao detaljniju predstavu o njenom obliku – posebno u spornom regionu repa.
Na kraju, u kom god pravcu da međuzvezdana sonda krene, nauka koju vrati biće neprocenjiva i bukvalno astronomska.
