Heliofysica, de wetenschap van de zon en haar effecten op ons zonnestelsel, gaat een zeer boeiend 2025 tegemoet. ‘De polen van de zon zijn het volgende onbekende gebied.’
Als ons zonnestelsel een aantal manen of zelfs een planeet zou verliezen, zou het verschil misschien nauwelijks merkbaar zijn – maar zonder de zon verandert alles. Ondanks haar rol als belangrijkste onderdeel van het zonnestelsel hebben wetenschappers nog steeds een heleboel vragen over hoe de zon precies werkt en hoe ze ons dagelijks leven op aarde en in de ruimte beïnvloedt. En 2025 lijkt een sleutelrol te gaan spelen in het vinden van antwoorden.
Drie factoren zorgen er samen voor dat dit jaar bijzonder interessant wordt voor de heliofysica: de natuurlijke activiteitscyclus van de zon, een vloot lanceringen van ruimtetuigen en de publicatie van een blauwdruk die is ontworpen om het werkveld het komende decennium te begeleiden.
Op dit moment bevindt de zon zich in het zonnemaximum van haar elfjarige activiteitscyclus. Wetenschappers verwachten dat het nog ongeveer een jaar zal duren voordat de activiteit afneemt. Hoewel de huidige zonnecyclus 25 geen records breekt, heeft hij wel een groot aantal zonnevlammen en andere spectaculaire uitbarstingen geproduceerd die wetenschappers hebben kunnen volgen via nieuwe instrumenten. Tot die instrumenten behoren zowel de grootste zonnetelescoop ooit gebouwd als het ruimtevaartuig dat het dichtst bij de zon geweest is in de geschiedenis.
‘Naar de polen van de zon gaan is moeilijk en het is een lastige omgeving om binnen te komen’
Dit jaar komen er naast die baanbrekende projecten nog tal van andere bij; alleen al NASA plant de lancering van een half dozijn missies om de zon en de talloze manieren waarop ze ons zonnestelsel vormt te bestuderen. Daaronder valt onder andere de Interstellar Mapping and Acceleration Probe of IMAP. Die is ontworpen om wetenschappers te helpen de buitenste grenzen van de invloedsfeer van de zon in kaart te brengen. Daarnaast is ook de Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers of ESCAPADE een van de nieuwe missies. Dit zijn twee ruimtevaartuigen die in een baan om Mars cirkelen om het ruimteweer op de rode planeet te bestuderen. Ze gaan na hoe de zonnewind heeft bijgedragen aan het verlies van het grootste deel van de atmosfeer van de planeet in de loop van de geschiedenis van het zonnestelsel.
Tot slot is er ook de Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere of PUNCH, een missie die vier kleine satellieten combineert die in een baan om de aarde draaien om de buitenste atmosfeer van de zon, de corona, te bestuderen.
Bovendien hebben Amerikaanse zonnefysici een nieuw zogenaamd decadal report of tienjarig rapport klaar. Dit is een blauwdruk voor het komende decennium waarin een groot aantal nationale wetenschappelijke prioriteiten wordt geschetst. Het rapport werd vorige maand uitgebracht en federale agentschappen zullen het dit jaar uitvoeren. ‘Ik ben er heel enthousiast over’, zegt Joe Westlake, heliofysicus en directeur van de Heliophysics Division van NASA’s Science Mission Directorate.
‘Deze rapporten zijn ambitieuze visies op onze toekomst’, zegt hij. ‘Er staan heel wat goede dingen in.’
Voor toekomstige ruimtevaartmissies raadt het rapport aan dat NASA twee grote projecten nastreeft. De eerste missie zou in totaal bestaan uit 26 ruimtevaartuigen. Twee daarvan zouden in cirkelvormige banen hoog boven de polen van onze planeet worden gestationeerd en van veraf foto’s nemen van poollicht en het magnetisch veld van de aarde. De rest zou zich in meer elliptische banen bevinden die door het aardmagnetisch veld gaan, waar ze lokale waarnemingen verzamelen van de sterkte en het nabijgelegen plasma. ‘Meer dan twintig ruimtevaartuigen en de mogelijkheid om die allemaal tegelijkertijd samen te brengen, die naar boven en beneden kijken en waarnemingen verzamelen: dit zal een ongelofelijk waardevol hulpmiddel voor ons zijn’, zegt Nicki Rayl, waarnemend adjunct-directeur van de Heliophysics Division. ‘Ik denk dat het baanbrekend zal zijn.’
Het tweede grote project zou een ruimtesonde zijn die in de loop van een volledige zonnecyclus van elf jaar meerdere keren over beide polen van de zon zou vliegen. Een huidige NASA-missie, de Parker Solar Probe, duikt steeds dichter naar het oppervlak van de zon, maar richt zich uitsluitend op observaties van haar bij de evenaar gelegen regio. Ondertussen levert een missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie, de Solar Orbiter, slechts gedeeltelijke beelden van de zonnepolen op. Hierdoor blijven de polen van onze ster mysterieuze regio’s, ook al spelen ze een cruciale rol in de evolutie van het magnetische veld van de zon. ‘Naar de polen van de zon gaan is moeilijk en het is een lastige omgeving om binnen te komen’, zegt Rayl. ‘Dat is het volgende onbekende gebied.’
‘Sommige van de gedurfde, ongelofelijke doelen helpen ons aan ontdekkingswetenschap te doen’
Op aarde zouden deze ambitieuze missies vergroot worden door de Next Generation Global Oscillations Network Group (ngGONG), die voortbouwt op de reeds bestaande GONG-groep van observatoria die begonnen in 1995. Deze observatoria zijn verspreid over de hele wereld om de zon door de dag in het oog te houden. Ze gebruiken een techniek die helioseismologie heet om het inwendige van de zon te kunnen bestuderen. Dit doen ze door golven te observeren die door de zon gaan, net zoals geologen ook seismologie gebruiken om de binnenkant van de aarde te bestuderen.
‘Sommige van deze gedurfde, ongelofelijke doelen die in het rapport staan, helpen ons een sprong in het duister te nemen en aan ontdekkingswetenschap te doen’, zegt Rayl. Ze voegt eraan toe dat de missies die gelanceerd worden dit jaar nog meer inzichten zullen opleveren – en nieuwe vragen zullen oproepen – over de zon. ‘Ik ben blij dat we overschakelen naar de dataverzameling’, zegt ze. ‘We vliegen erin!’
Dit stuk verschijnt ook in Scientific American.
Vertaling: Kato Speybrouck
