سخنرانی TED: پارکر؛ سفری جسورانه به قلب خورشید

نور روافعی اخترفیزیک‌دان در سخنرانی تد (TED) از مأموریت پیشگامانه‌ ناسا یعنی «کاوشگر خورشیدی پارکر» می‌گوید؛ سفینه‌ای که برای نخستین‌بار در تاریخ بشر، تا عمیق‌ترین نواحی جو خورشید پیش رفته و پرده از اسرار آن برمی‌دارد.

خورشید: ستاره‌ای که همه‌چیز ماست

اجازه دهید شما را با جرم آسمانی‌ای آشنا کنم که بیشترین اهمیت را برای ما دارد: خورشید.

ممکن است بگویید: «من خورشید را می‌شناسم؛ هر روز در آسمان دیده‌امش. بله، این ستاره‌ زمین همراه همیشگی ماست: بالا برنده‌ روحیه، کمک‌کننده به رشد گیاهان و گاهی هم سوزاننده‌ پوست‌مان. همه ما خورشید را می‌شناسیم و دوست داریم.

من اخترفیزیک‌دانم. زندگی‌ام وقف مطالعه‌ خورشید شده است؛ پیچیدگی‌هایش و سیستم آب‌وهوای عجیبی که تولید می‌کند. گاهی چنان درگیرش می‌شوم که همسرم از من می‌پرسد: «نکند با خورشید هم ازدواج کرده‌ای؟» و من با خنده پاسخ می‌دهم: «رسمی که نه… اما اگر ناراحتت نمی‌کند، آره!» با همه‌ این‌ها، گاهی حس می‌کنم که هنوز هم خورشید را آن‌طور که باید، نمی‌شناسیم.

ستاره‌ای میان میلیاردها، اما بی‌همتا برای ما

کودک که بودم، آسمان شب برایم پر از شگفتی بود. ستاره‌ها، همان خورشیدهای دوردست‌اند. اگر در شبی تابستانی به پشت دراز بکشید و به آسمان خیره شوید، از هر سمت که نگاه کنید، ستاره‌ای به شما چشمک می‌زند؛ یک خورشید دیگر.

ستاره‌ها انواع گوناگونی دارند: از غول‌های عظیم‌الجثه تا کوتوله‌های کوچک. بزرگ‌ترین ستاره‌ شناخته‌شده اگر جای خورشید ما قرار گیرد، از مدار مشتری فراتر می‌رود. کوچک‌ترین‌شان، اندازه‌ای برابر با سیاره‌ زحل دارد. ما همگی از «گرد ستاره‌ای» ساخته شده‌ایم. فرزندان ستاره‌ها هستیم. اما هیچ ستاره‌ای همانند خورشید برای گذشته، حال و آینده‌ ما اهمیت ندارد.

خورشید: هم منبع حیات، هم منبع تهدید

خورشید عامل فتوسنتز، گرمابخش سیاره و منبعی بی‌پایان از انرژی پاک است. اما در عین حال، خشن، انفجاری و غیرقابل‌پیش‌بینی است. مثلاً شفق‌های قطبی را در نظر بگیرید؛ زیبا و هیجان‌انگیز. اما در ۱ سپتامبر ۱۸۵۹، شفق‌ها حتی در روشنایی روز در سراسر کره زمین دیده شدند. این پدیده نتیجه‌ شدیدترین طوفان ژئومغناطیسی ثبت‌شده در تاریخ بود: رویداد کارینگتون.

احتمالاً یک فوران تاج خورشیدی عظیم (CME) باعث شد خطوط تلگراف از کار بیفتند و حتی در برخی ایستگاه‌ها آتش‌سوزی رخ دهد. حال تصور کنید چنین طوفانی امروز رخ دهد! ممکن است شبکه برق‌رسانی برای هفته‌ها یا حتی ماه‌ها فلج شود. زیان‌های انسانی و اقتصادی چنین رویدادی می‌تواند فاجعه‌بار باشد. بنابراین، شناخت این ستاره حیاتی است.

آن‌چه تاکنون درباره خورشید می‌دانیم

خورشید بیش از ۹۹/۸ درصد جرم کل منظومه شمسی را در اختیار دارد. حجم آن به اندازه‌ای است که بیش از ۱/۳ میلیون زمین را در خود جای می‌دهد.

تمام این جرم از پلاسما تشکیل شده: سوپی درخشان از ذرات باردار. در هسته خورشید، جاذبه چنان شدید است که دما به بیش از ۱۵ میلیون درجه‌ سلسیوس می‌رسد. این فشار بالا باعث همجوشی هسته‌ای و تولید هلیوم و انرژی عظیم می‌شود.

اگر بتوانیم این فرآیند را به‌طور پایدار در زمین بازتولید کنیم، منبعی تقریباً نامحدود از انرژی پاک برای کل جهان خواهیم داشت.

راز دمای مرموز تاج خورشیدی

سطح خورشید حدود ۶,۰۰۰ درجه است، دمایی که هر چیزی را ذوب می‌کند. اما در تاج خورشیدی، دما به میلیون‌ها درجه می‌رسد! چگونه لایه‌ای بیرونی داغ‌تر از لایه‌های درونی است؟

از دهه ۱۹۵۰، فیزیک‌دانان معتقدند که این گرما منبعی برای تولید باد خورشیدی است؛ جریانی از ذرات که با سرعتی تا سه میلیون کیلومتر در ساعت از خورشید دور می‌شوند. این سرعت معادل طی مسیر زمین تا ماه در کمتر از ۲۰ دقیقه است.

انفجارهای مغناطیسی و قدرتی فراتر از تصور

مغناطیس خورشید منشأ بیشتر این پدیده‌هاست. وقتی میدان‌های مغناطیسی خورشید پیچیده و گره‌خورده می‌شوند، انرژی عظیمی ذخیره می‌کنند. با گسستن این خطوط، فوران‌هایی مانند شعله‌های خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) پدید می‌آیند.

تنها چند رویداد قدرتمند از این نوع، انرژی‌ای برابر با نیاز بشر در کل دوران مدرن را در خود دارند. این انفجارها می‌توانند ذرات را تا نزدیک سرعت نور شتاب دهند، که برای ماهواره‌ها و فضانوردان بسیار خطرناک است.

در سال ۲۰۲۲، یک طوفان متوسط خورشیدی ۴۰ ماهواره‌ اسپیس‌ایکس را از بین برد. در سال ۱۹۸۹ نیز یک طوفان مشابه شبکه برق بخش‌هایی از آمریکا و کانادا را فلج کرد. حتی دریاها نیز آسیب‌پذیرند؛ چنان‌که در سال ۱۹۷۲، مین‌های دریایی منفجر شدند—احتمالاً به دلیل یک خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) قدرتمند.

کاوشگر خورشیدی پارکر؛ سفر بی‌سابقه بشر به درون خورشید

از آغاز عصر فضا، ناسا آرزوی پرواز به نزدیکی خورشید را در سر داشت. اما محافظت از فضاپیما در برابر گرمای شدید و عدم امکان کنترل مستقیم، کار را دشوار می‌کرد. در سال ۲۰۱۸، بالاخره با پرتاب کاوشگر خورشیدی پارکر، این رویا به واقعیت بدل شد. برای نخستین‌بار، فضاپیمایی وارد تاج خورشیدی شد. در طول ۵ سال، این کاوشگر انقلابی در شناخت خورشید پدید آورد: منبع باد خورشیدی را درک کردیم؛ پدیده‌های حرارت و شتاب‌گیری پلاسما را بهتر شناختیم؛ دقیق‌ترین داده‌ها از خروج جرم از تاج خورشیدی به‌دست آمد.

قهرمان کوچکی در دل دوزخ

پارکر فضاپیمای بزرگی نیست؛ می‌توان آن را زیر یک حلقه بسکتبال جای داد و وزنش نصف یک خودرو است. اما فناوری فوق‌العاده‌ای دارد:

• سپری از فوم کربن به ضخامت ۱۱.۵ سانتی‌متر که دمای ۱۰۰۰ درجه را تاب می‌آورد.
• یک متر پشت سپر، دما به دمای اتاق می‌رسد.
• با پوشش‌های سرامیکی بازتاب‌دهنده نور و سامانه‌ خنک‌کننده‌ آبی (تنها با یک گالن آب!) حرارت را دفع می‌کند.
• در ۲۴ دسامبر ۲۰۲۴، پارکر نزدیک‌ترین فاصله‌ تاریخ بشر با یک ستاره را تجربه خواهد کرد—دستاوردی بی‌سابقه.

آینده‌ای در گرو فهم خورشید

علاوه بر فوران‌ها، خورشید گاه وارد دوره‌هایی از سکون می‌شود که به آن‌ها «کمینه‌ خورشیدی بزرگ» (Grand Solar Minima) می‌گویند. در یکی از این دوره‌ها، از ۱۶۴۵ تا ۱۷۱۵، جهان وارد «عصر یخبندان کوچک» شد.

شواهد نشان می‌دهد که چنین دوره‌ای هر ۲۰۰ تا ۳۰۰ سال رخ می‌دهد و ما مدت‌هاست از آخرین دوره عبور کرده‌ایم. آیا به‌زودی وارد سکونی بلندمدت می‌شویم؟ چقدر طول می‌کشد؟ چه اثری بر آب‌وهوا، منابع غذایی و انرژی ما دارد؟

پاسخ این پرسش‌ها به شناخت ژرف‌تر خورشید بستگی دارد. برای آینده‌ فرزندان‌مان و سیاره‌ زمین، باید رمزهای خورشید را از هسته تا تاج آشکار کنیم.