Rappresentazione artistica del Parker Solar Probe. Crediti: Jhu/Apl
Pensate che il nostro Sole sia una stella tranquilla? Ebbene, vi sbagliate. Se noi esistiamo è perché il campo magnetico terrestre ci protegge da un violento flusso di particelle cariche, chiamato vento solare ed emesso dalla corona, la parte più esterna dell’atmosfera della nostra stella ed estremamente calda: quasi due milioni di gradi! Perché questa temperatura così alta? E come si origina l’enorme bolla di gas ionizzato che si espande a velocità supersoniche proprio dalla corona solare? A queste e ad altre domande cercherà di rispondere Parker Solar Probe, una sonda il cui lancio è previsto il 31 luglio di quest’anno, intitolata a Eugene Parker, astrofisico che per primo sviluppò, negli anni ’50, la teoria sul vento solare.
«Una missione di interesse fondamentale non solo per il Sole, di cui svelerà i segreti dell’attività magnetica, ma per l’astrofisica intera», dice a Media Inaf il responsabile di uno dei cinque strumenti a bordo della missione, Marco Velli, scienziato del Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa.
Perché costruire una sonda e lanciarla in orbita, invece di usare un telescopio solare qui sulla Terra?
«Perché i telescopi da terra riescono a vedere solo il campo magnetico alla superficie visibile del Sole, la fotosfera, oppure, tramite i coronografi, la luce fotosferica diffusa dagli elettroni in corona. I raggi Uv ed X che sono l’emissione primaria della corona, a causa della sua alta temperatura, non arrivano fino a terra perché filtrati dall’atmosfera. Inoltre le righe sono troppo larghe per misurare il campo magnetico tramite effetto Zeeman. E comunque il plasma è otticamente sottile, per cui l’osservazione “mescola” tutta la radiazione emessa dalla corona lungo la stessa linea di vista. Insomma, per capire la dinamica del plasma coronale, la maniera più diretta, ovvero andarci, è anche la maniera migliore».
Quali saranno gli obiettivi scientifici del Parker Solar Probe?
«Gli obiettivi scientifici sono tre. Primo, capire come avviene il riscaldamento della corona e l’accelerazione del vento solare. Secondo, identificare le regioni di origine dei differenti tipi di vento solare e come le strutture che si osservano in corona evolvono una volta arrivati a grandi distanze dal Sole. Terzo, capire come vengono accelerati i raggi cosmici (ovvero, le particelle energetiche) di origine solare».
Oggetto principale della missione è il Sole. Perché la nostra stella è così importante?
«La nostra stella è fondamentale per la nostra esistenza. L’attività magnetica del Sole, il vento solare, influenzano la Terra non solo nel causare le meravigliose aurore boreali e australi, che sono un sintomo delle perturbazioni elettromagnetiche della magnetosfera terrestre dovute al Sole stesso: le tempeste magnetiche sul Sole causano perturbazioni del campo magnetico terrestre che inducono campi elettrici nell’atmosfera, arrivando anche a cortocircuitare centrali elettriche. Le particelle accelerate dal Sole giungono nello spazio circumterrestre, accecando i rivelatori di satelliti e causandone la perdita. Infine missioni spaziali con astronauti sono a rischio estremo di “avvelenamento radioattivo” se investite dalle nubi magnetiche espulse dal sole nei brillamenti e nelle Cme, eruzioni di massa coronale risultato di tempeste magnetiche. Inoltre, sebbene la radiazione del Sole nel visibile sia pressoché costante, l’irraggiamento Uv, X e anche nell’infrarosso segue il ciclo di attività magnetica della nostra stella, causando poi una risposta dell’atmosfera del nostro pianeta. Capire l’attività magnetica del Sole è fondamentale per capire la misura in cui l’uomo influenza il clima terrestre.
Marco Velli, scienziato al Jpl della Nasa e principal investigator dello strumento Heliospheric Origins with Solar Probe Plus a bordo della sonda Parker Solar Probe. Fonte: Jpl/Nasa
D’altra parte gli stessi processi energetici che coinvolgono il plasma della corona solare, in cui il campo magnetico svolge la funzione di dinamo energetica nonché di trigger delle esplosioni, hanno luogo ovunque nell’universo, nelle corona delle pulsar, nelle corone delle galassie, nei dischi di accrescimento, e nel mezzo caldo intergalattico. Sono gli stessi processi che rendono irrealizzabile, al momento, la fusione nucleare controllata a confinamento magnetico sulla terra. Ecco perché studiare l’attività magnetica del Sole è fondamentale per l’astrofisica: è la nostra stele di Rosetta, dove possiamo svolgere in dettaglio studi sperimentali e teorici con applicazioni poi all’universo intero».
Con il Parker Solar Probe potremo osservare l’interno del Sole?
«La Terra si trova immersa nell’atmosfera solare, quindi in un certo senso viviamo al suo interno: non dentro la parte centrale, quella che termina alla fotosfera. La fotosfera è come il bordo di una nuvola, non è un vero confine: è solo il luogo a partire dal quale la luce riesce ad attraversare il resto dell’atmosfera del Sole, cioè la corona e il vento solare, per giungere fino a noi. Probe non misurerà il Sole al di sotto della fotosfera, ma viaggerà nel vento per raggiungere la corona, a una distanza di 9.86 raggi solari dal centro, dove essa si espande ancora lentamente, più lentamente delle onde che vi si propagano (con velocità dettata dai campi magnetici, la cosiddetta velocità di Alfvén). Qui la sonda osserverà direttamente il rilascio di energia e i processi dinamici che portano al riscaldamento necessari a causare l’elevata temperatura coronale, nonché l’accelerazione del vento».
Come mai il lancio è stato ritardato di quasi 11 anni? Avete riscontrato qualche problema?
«Il presente progetto di sonda solare, Parker Solar Probe, è stato approvato solo nel 2009, e la selezione degli strumenti scientifici e dei principal investigators ha avuto luogo a ottobre del 2010. La data di lancio è slittata solo dal 2017 al 2018 a causa di ritardi nel finanziamento da parte del congresso americano. Il ritardo di 11 anni si riferisce a precedenti progetti per una sonda, poi annullati: la sonda solare è sempre stata vista come un punto cardine della ricerca spaziale già dal 1958, dopo le prime scoperte del mezzo interplanetario e del vento solare».
L’Italia partecipa in qualche modo alla missione?
«L’Italia non partecipa direttamente alla missione Parker Solar Probe con contributi hardware, ma ha – e ha avuto – un ruolo importante attraverso gli scienziati che l’hanno resa possibile. In primo luogo Giuseppe (Bepi) Colombo, che per primo al Jpl negli anni settanta propose una sonda che utilizzasse l’effetto fionda a Giove per precipitare sul Sole. L’attuale sonda non arriverà a Giove, ma sfrutterà molteplici incontri con Venere per avvicinarsi fino a 9.86 raggi solari dal centro del Sole, oltre venti volte più vicini al Sole rispetto alla Terra e otto volte più vicino di Mercurio. I dati della sonda verranno resi pubblici appena calibrati. Sono sicuro che moltissimi studenti in Italia li utilizzeranno per ricerche che contribuiranno al progresso nelle nostre conoscenze di fisica del plasma e dello spazio».
Il sito per inserire il proprio nome sul chip a bordo del Parker Solar Probe (scadenza: 27 aprile 2018)
Cosa ci può dire del Vip Pass della missione, che chiunque può richiedere fino al prossimo 27 aprile?
«La sonda solare, nota precedentemente come Solar Probe Plus, è stata rinominata Parker Solar Probe in onore dell’astrofisico Eugene Parker, che nel 1958 in un articolo fece la previsione dell’esistenza di un vento supersonico dal Sole. Sulla sonda è stata messa una targhetta che porta il suo nome. Si è pensato di aggiungere un chip col nome di tutti quelli che volessero partecipare per avvicinare la missione alle persone, per esaltarne l’importanza nell’immaginario collettivo. In fondo il Sole è la sorgente della nostra vita, considerato da sempre una divinità, e noi per la prima volta entreremo nel vivo della sua atmosfera con un esperimento, un laboratorio scientifico, per cercare di capirne segreti fondamentali per il nostro futuro».
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