Este Verão, a humanidade embarca em sua primeira missão para tocar o Sol:uma espaçonave será lançada na atmosfera externa do Sol.

Enfrentando temperaturas de vários milhões de graus Fahrenheit, Parker Solar Probe da NASA - em homenagem a Eugene Parker, o físico da Universidade de Chicago que primeiro previu a existência do vento solar - fará uma amostra direta das partículas solares e dos campos magnéticos na tentativa de resolver algumas das questões mais importantes que o campo da ciência solar enfrenta hoje. Entre essas questões:Qual é a origem do vento solar e como ele é acelerado a velocidades de até 1,8 milhões de milhas por hora?

O vento solar preenche todo o nosso sistema solar. Quando rajadas de vento solar chegam à Terra, eles podem causar aurora deslumbrante, mas também expor os astronautas à radiação, interferem na eletrônica do satélite, e interromper os sinais de comunicação como GPS e ondas de rádio. Quanto mais entendemos os processos fundamentais que impulsionam o vento solar, mais podemos mitigar alguns desses efeitos.

Em 1958, Parker desenvolveu uma teoria que mostra como a coroa quente do Sol - então conhecida em milhões de graus Fahrenheit - é tão quente que supera a gravidade do Sol. De acordo com a teoria, o material na corona se expande continuamente para fora em todas as direções, formando um vento solar. Um ano depois, a espaçonave soviética Luna 1 detectou partículas de vento solar no espaço, e três anos depois disso, as observações foram confirmadas pela nave espacial Mariner 2 da NASA.

Todos aqueles anos atrás, O Mariner 2 detectou dois fluxos distintos de vento solar:um fluxo lento viajando a aproximadamente 215 milhas por segundo e um fluxo rápido passando pelo espaço com o dobro dessa velocidade. Então, em 1973, as origens do vento solar rápido foram identificadas. Imagens de raios-X da corona tiradas do Skylab, a primeira estação espacial tripulada dos EUA, revelaram que o vento rápido é expelido pelos buracos coronais, que são escuros, regiões comparativamente frias do sol.

"O lento vento solar é, em muitos aspectos, um mistério maior, "disse Jim Klimchuk, físico solar do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Ele oferece uma grande promessa para revelar um novo entendimento fundamental."

As origens e os mecanismos de aceleração do lento vento solar permanecem misteriosos. É uma questão de um debate acirrado entre cientistas que já dura décadas.

Mas não estamos sem pistas. Missão Ulisses da NASA, lançado em 1990 para voar em torno dos pólos do Sol, observou que durante os períodos de atividade solar mínima, o lento vento solar está confinado ao equador do Sol - exatamente onde a Parker Solar Probe voará. À medida que o ciclo solar avança em direção ao seu máximo, a estrutura do vento solar muda de dois regimes distintos - rápido nos pólos e lento no equador - para um misto, fluxo não homogêneo.

O debate sobre as origens do lento vento solar gira em torno de uma distinção entre o que é conhecido como coroa fechada e aberta. A corona fechada se refere às regiões do Sol onde suas linhas de campo magnético estão fechadas, isto é, conectado à superfície solar em ambas as extremidades. Flâmulas de capacete brilhantes - grandes voltas que se formam sobre regiões magneticamente ativas, em forma de capacete pontudo de um cavaleiro - são um exemplo. O plasma, ou gás ionizado, viajar ao longo dos circuitos fechados de uma serpentina de capacete é em sua maior parte confinado à área próxima ao sol.

A coroa aberta, por outro lado, refere-se a regiões onde as linhas do campo magnético ancoram ao Sol em apenas uma extremidade, estendendo-se para o espaço por outro, criando assim uma estrada para o material solar escapar para o espaço. Buracos coronais - as regiões mais frias na fonte do vento solar rápido - são o habitat de linhas de campo aberto.

No momento em que o lento vento solar deixa a coroa solar, também está fluindo em linhas abertas de campo magnético, já que essa é a única maneira de chegar tão longe do sol. Mas as teorias divergem sobre se tudo começou aí, ou, em vez disso, nasceu em linhas de campo fechadas apenas para mudar para linhas de campo abertas em algum lugar ao longo do caminho.

A teoria do fator de expansão, por exemplo, afirma que o vento solar lento se origina em linhas de campo abertas, assim como o vento rápido. Sua velocidade (comparativamente) lenta resulta do caminho de expansão que segue em seu caminho para fora da corona, à medida que as linhas do campo magnético contornam as bordas das fitas do capacete. Assim como a água que corre através de um cano diminui para um gotejamento conforme o cano se expande, plasma viajando ao longo desses caminhos magnéticos alargados fica mais lento, formando o vento lento.

Outras teorias afirmam que o vento solar lento se origina em linhas de campo fechadas e, posteriormente, muda para linhas de campo abertas. De acordo, o vento lento se forma quando as linhas de campo aberto dos buracos coronais colidem com as linhas de campo fechadas nas bordas das serpentinas do capacete, religando-se explosivamente em um evento chamado reconexão magnética. Como um trem mudando de linha depois que o operador liga um interruptor, o plasma anteriormente nas linhas de campo fechadas do streamer de repente se encontra em uma linha de campo aberta, onde pode escapar para o espaço.

A ideia de que o plasma do vento solar lento já esteve em linhas de campo fechadas é apoiada por evidências de que já enfrentou os tipos de aquecimento extremo que sabemos que acontecem lá.

"Não se trata da temperatura do plasma quando o medimos; trata-se do histórico de temperatura desse plasma, "disse Aleida Higginson, um cientista pesquisador da Universidade de Michigan que trabalha em Goddard. "Podemos dizer que o lento vento solar era muito mais quente no passado." Além disso, a mistura particular de elementos que compõem o vento solar lento combina bem com aqueles vistos na coroa fechada - mas não com o plasma que sabemos que sempre esteve em linhas de campo aberto.

Os esforços atuais para testar essas teorias com espaçonaves próximas à Terra são frustrados pela grande distância entre suas medições e as origens do vento solar (muita coisa pode acontecer em 93 milhões de milhas). A chave é chegar perto, rastrear o vento solar de volta à sua fonte - e a Parker Solar Probe fará exatamente isso.

"Se pudermos medir o vento solar lento, e descobrir que vem da fronteira entre os campos magnéticos abertos e fechados, então isso apóia a ideia de que a reconexão magnética dá origem ao lento vento solar, "Klimchuk disse.

Os instrumentos da Parker Solar Probe coletarão evidências a jusante da reconexão magnética - um sinal revelador de que a teoria de campo fechado para campo aberto está em jogo. Tipos específicos de reconexão torcem o campo magnético resultante de maneiras diferentes, e os instrumentos de Parker vão medir as torções nesses campos desde o início, antes que eles tivessem muito tempo para serem distorcidos. Além disso, Imagens em close do vento solar nascente nos dirão como as estruturas coronais evoluem à medida que se propagam para fora. Isso nos ajudará a responder a uma questão de longa data se o vento solar é um fluxo contínuo ou intermitente.

Para cientistas que anseiam por dados para testar suas teorias, medições precisas dos campos magnéticos da corona solar serão inestimáveis. "É por isso que a missão de Parker é tão importante, "Higginson disse." Tudo remonta ao entendimento da estrutura magnética detalhada do Sol. "