最近の数十年で、遠方の星に対する私たちの理解は劇的に高まりました。改良された機器のおかげで、科学者は遠くからよりはっきりと見ることができ、したがって、星系とそれらを周回する惑星(別名、太陽系外惑星)についてさらに学ぶことができます。残念ながら、これらの星を間近で探索するために必要な技術を開発するまでにはしばらく時間がかかります。
しかし、その間、NASAとESAは、これまでにない方法で私たち自身の太陽を探査することを可能にするミッションを開発しています。これらのミッションであるNASAのパーカーソーラープローブとESA(欧州宇宙機関)のソーラーオービターは、以前のどのミッションよりも太陽の近くを探索します。そうすることで、彼らが太陽の内部の働きについての何十年も前の質問を解決することが期待されます。
これらのミッションは、それぞれ2018年と2020年に開始されますが、地球上の生命にも大きな影響を与えます。私たちが知っているように、太陽光は生命にとって不可欠であるだけでなく、太陽フレアは、人類がますます依存するようになっている技術に大きな危険をもたらす可能性があります。これには、無線通信、衛星、電力網、および人間の宇宙飛行が含まれます。
そして今後数十年の間に、低宇宙軌道(LEO)は、商業宇宙ステーションや宇宙観光さえも現実のものになるにつれて、ますます混雑することが予想されています。したがって、太陽フレアを駆動するプロセスの理解を深めることにより、太陽フレアがいつ発生し、それらがLEOの地球、宇宙船、インフラストラクチャにどのように影響するかをよりよく予測できるようになります。
NASAのゴダード宇宙飛行センターのソーラーオービタープロジェクトサイエンティストであるChris St. Cyrは、最近のNASAのプレスリリースで次のように説明しています。
「私たちの目標は、太陽がどのように機能するか、そして太陽が宇宙環境にどのように予測可能性に影響を与えるかを理解することです。これは本当に好奇心主導の科学です。」
どちらのミッションも、コロナとも呼ばれる太陽のダイナミックな大気に焦点を当てます。現在、太陽のこの層の振る舞いの多くは予測不可能で、よく理解されていません。たとえば、太陽のコロナが太陽の表面よりもはるかに高温である、いわゆる「コロナ加熱の問題」があります。次に、何が太陽物質(別名太陽風)を絶え間なくそのような高速に噴出させるのかという問題があります。
NASAゴダードでのパーカーソーラープローブミッションの研究科学者であるエリッククリスチャンは、次のように説明しています。
「Parker Solar ProbeとSolar Orbiterはさまざまな種類のテクノロジーを採用していますが、ミッションとして、これらは補完的です。彼らは同時に太陽のコロナの写真を撮り、同じ構造のいくつかを見ています。太陽の極で何が起こっているか、そしてそれらの同じ構造が赤道でどのように見えるかです。」
その使命のために、パーカーソーラープローブは、歴史上のどの宇宙船よりも太陽に近づきます-表面から600万km(380万mi)近く。これにより、1976年にヘリオスBプローブによって確立された43,432百万km(約2,700万マイル)の以前の記録が置き換えられます。太陽の磁場、プラズマ、エネルギー粒子を研究します。
そうすることで、プローブは太陽の外気の真の解剖学を明らかにするのに役立ち、コロナが太陽の表面よりも高温である理由を理解するのに役立ちます。基本的に、コロナの温度は数百万度に達することもありますが、太陽表面(別名:光球)の温度は約5538°C(10,000°F)です。
一方、ソーラーオービターは、太陽から約4200万km(2600万マイル)の距離に到達し、太陽の極の最初の直接的な画像を提供できる高度に傾斜した軌道を想定します。これは、科学者がまだ十分に理解していない太陽の別の領域であり、それを研究することで、太陽の恒常的な活動と噴火を引き起こすものについての貴重な手がかりを提供することができます。
どちらのミッションでも、太陽風が研究されます。これは、太陽が太陽系に最も広く行き渡っている影響です。磁化されたガスのこの蒸気は、太陽系の内部を満たし、磁場、大気、さらには惑星の表面とさえ相互作用します。ここ地球上では、それがオーロラとオーストラリスの原因であり、時には衛星や電気システムに大混乱をもたらすこともあります。
以前のミッションでは、科学者たちはコロナが太陽風をそのような高速に加速するプロセスに寄与していると信じるようになりました。これらの荷電粒子が太陽を離れてコロナを通過するとき、それらの速度は事実上3倍になります。太陽風が太陽から1億4800万km(9200万マイル)の測定を担当する宇宙船に到達するまでには、宇宙からの他の粒子と混ざり、その特徴的な特徴のいくつかを失う時間が十分にあります。
パーカーソーラープローブは、太陽に非常に接近して駐車することにより、コロナが形成されてコロナを離れるときと同じように太陽風を測定できるため、これまでに記録された太陽風の最も正確な測定が可能になります。ソーラーオービターは、太陽の極の上方から見たパーカーソーラープローブによる太陽風の研究を補完し、太陽風の構造と振る舞いが緯度ごとにどのように変化するかを確認します。
太陽の最も興味深い磁気活動の一部は極に集中しているため、このユニークな軌道により、太陽オービターは太陽の磁場を研究することもできます。この磁場は、主に太陽風が遠くまで届き、太陽風が外向きに到達して、太陽圏と呼ばれる磁気バブルを作り出します。太陽圏では、太陽風が惑星の大気に大きな影響を与え、その存在が銀河系の放射から内部惑星を保護します。
これにもかかわらず、太陽の磁場が太陽の奥深くでどのように生成または構造化されるかはまだ完全には明らかではありません。しかし、その位置が与えられれば、ソーラーオービターは、太陽の磁場がどのように生成されるかについての理解を深めることができる現象を研究することができます。これらには、太陽フレアとコロナ質量放出が含まれます。これは、極周辺の磁場によって引き起こされる変動性によるものです。
このように、パーカーソーラープローブとソーラーオービターは無料のミッションであり、さまざまな視点から太陽を研究して、太陽と太陽圏に関する知識を深めるのに役立ちます。その過程で、科学者が太陽に関する長年の疑問に取り組むのに役立つ貴重なデータを提供します。これは、他の星系に関する知識を広げ、おそらく生命の起源についての質問に答えることさえできるでしょう。
NASAゴダードのパーカーソーラープローブのミッションサイエンティストであるアダムサボは、次のように説明しています。
「私たちを長い間悩ませてきた質問があります。私たちは太陽の近くで何が起こっているかを解読しようとしています、そして明らかな解決策はそこに行くことです。私たちだけではなく、コミュニティ全体が待ちきれません。」
やがて、必要な高度な材料が開発されれば、太陽にプローブを送ることさえできるかもしれません。しかし、それまでは、これらのミッションは太陽をこれまで研究するための最も野心的で大胆な取り組みを表しています。私たちの太陽系を研究するための他の多くの大胆なイニシアチブと同様に、それらの到着はすぐに来ることはできません!