Heliosfera / Cristian Florea

Motto: „Secretul lucrurilor este că Universul
este tandru, nu bun” (Vasili Rozanov)

Cred că mulți dintre noi și-au pus măcar o dată în viață întrebarea, meditând la ceea ce numim Univers, Cosmos, Lume: cum se face că uriașele, incomensurabilele descătușări de energie care acționează în universal nostru fizic nu nimicesc lumea în care trăim? Lumea așa cum o știm, cu Soare, Lună și stele, cu cer albastru și câmpuri înverzite, sau cu munți învăluiți în neguri care umezesc coaja molidului pe care se târăște un gândăcel cu antenele pleoștite într-o zi liniștită de toamnă – cum de rezistă, cum de nu e distrusă cât ai clipi de monstruoasa violență fondatoare pe forțele cosmogonice zămislitoare o pun în joc?

Având, cât de cât idee de energiile enorme care clocotesc în Universul observabil, de incredibilele degajări de materie și radiații din  noianele de aglomerări stelare, din norii de praf cosmic, din maternitățile stelare, din discurile de acreție pe cale să nască sisteme solare, cum de mai pot exista „structuri”, configurații, cristale, forme, ritmuri, dansul unei perechi de fluturi? Explozia primordială care a dat naștere Universului și care i-a generat expansiunea, uriașul cuptor nuclear al Soarelui, supernovele care explodează, jeturile de plasmă, fronturile de particule rapide generate de quasari și explozii stelare, radiațiile gamma, tensiunile din superstringuri, ciocnirile dintre corpurile cerești – toate acestea ar putea face praf, la propriu, într-o clipită, orice structură „geometrică” cât de cât elaborată a lumii cunoscute, orice construcție cosmogonică, orice ordine spațială sau temporală, aducând-o la condiția informă a propriei lor naturi stihiale.

Să luăm raporturile sistemului nostru solar cu aglomerarea stelară din care face parte. Dacă sistemul solar face un tur complet al Galaxiei la 250 de milioane de ani odată, de la formarea Pământului, acum 4,7 miliarde de ani, el nu a făcut, împreună cu sistemul solar, mai mult de 18 revoluții galactice. Dacă extrapolările astrofizicienilor sunt corecte, în întreaga istorie naturală a Pământului, el a dat ocol doar de de 18 ori Galaxiei. Poate că cel puțin o parte din schimbările dramatice care au însoțit succesiunea erelor geologice s-a datorat chiar acestor revoluții galactice, pe parcursul cărora a sistemul nostru a traversat de mai multe ori regiuni cu diferențe enorme de densitate a materiei stelare, dacă ne gândim la cele cinci brațe galactice și la spațiile dintre ele.

Cum de nu s-a produs, în cursul unei asemnea traversări de zone aglomerate, o alterare fatală a condițiilor existente la intersecția acesta de orbite, mase, câmpuri, plasme, radiații, presiuni? Cum de nu au fost absorbiți, „lichefiați” și digerați sorii mai mici, precum al nostru, de monstruoasele energii degajate de gigantele roșii, de pulsari, de norii stelari în expansiune? Dincolo de transformările inerente, sistemul, în întregul său, pare să fi a dovedit o remarcabilă stabilitate, conservându-și structura fragilă în pofida legii a doua a termodinamicii – legea entropiei -, care spune că un sistem are tendința de a trece de la stări mai puțin probabile la stări mai probabile, de la diferențiere funcțională la omogenizare, de la structuri și manifesări energetice mai complexe la altele elementare.

Se poate contracara o asemenea poziție, a celui care privește mai mult la partea plină a paharului, arătându-se că nu este decât o chestiune de timp pentru ca istoria sistemului solar, sau a Grupului galactic Local, căminul nostru, să sfârșească în nebuloase de gaz, în făină atomică și radiații, sau chiar într-o gaură neagră, așa cum e datul fiecărei zone dintr-un univers care își urmează, pe teremen lung, evoluția. „Sunt, pur și simplu, accidente locale și temporare, neînsemnate fluctuații ale parametrilor comsologici ar obiecta scepticul. Simple învolburări locale, infime la scara imensității spațio-temporale a Universului, care nu reprezintă nimic. Sau, în orice caz, nu mai mult decât o furtună într-un pahar cu apă. Care, până la urmă, va fi «băut». Până la fund”.

Nimic?

La această obiecție s-ar putea răspunde că, în frântura aceasta de timp, care la scara vieții Universului este ridicolă, s-au format planetele, Pământul s-a răcit suficient pentru ca apa lichidă să formeze oceane, fluvii, lacuri și mlaștini, pentru ca formele de viață să apară și să evolueze, pentru ca ele să populeze apele, uscatul și văzduhul, pentru ca omul să se desprindă de primate, pentru ca egiptenii să înalțe Piramidele, Michelangelo să picteze Capela Sixtină, pentru ca Socrate să-și bea senin cupa de cucută, prințul Siddharta să-și părăsească dezgustat palatul și, la umbra unui copac să găsească Cele Patru Adevăruri, pentru ca de sub pana lui Palestrina să-și ia zborul divinele acorduri ale lui „Agnus Dei”, iar sondele spațiale Pioneer să străbată 40 miliarde de kilometri.

În acest răstimp (nu mai mult decât o clipire din gene a Istoriei Cosmice!), miliarde de ființe umane au experimentat fericirea și nefericirea, plăcerea și durerea, bucuria și tristețea, rânduiala și fărădelegea, șuvoaie de fericire și de frumusețe au țâșnit din interioritatea subiectivă, răspunzând darurilor acestui Univers cu creații originale ce adaugă la Frumusețea Universală, și noi spunem că nu înseamnă nimic?!? Dar pentru a înțelege legile cosmosului, gândirea științifică a trebuit să fie mai profundă decât misterele universului fizic, întocmirea minții umane a trebuit să fie mai enigmatică și mai întortocheată decât însuși Universul, să imagineze – ca ipoteze de lucru provizorii  – artificii de calcul uimitor de ingenioase, care nu au un model în natură… Și noi spunem că nu înseamnă nimic?

Dar e nebunie curată!

 

…Știm, de ceva vreme, că spațiul cosmic nu este izotrop, așa cum și-l reprezentau fizicienii clasici. Anizotropia lui e dată de curbura relativistă spațiu-timp, deci de anomalii și gradiente gravimetrice, de diferențele de densitate a materiei, a particulelor în spațiu, a intensității câmpurilor, a temperaturii, polarizării luminii etc., etc.

Ceea ce numim „cosmos”, spațiul din imediata noastră „apropiere”, este un sistem de o incredibilă complexitate, în care și cel mai mic factor, cea mai măruntă și aparent neînsemnată mărime fizică are rolul său în constituirea unui mediu cu structura și legile sale, întocmai ca ingredientul-cheie dintr-un preparat. Sistemul solar, pe care ni-l închipuim cu neliniște aflat la discreția acestor forțe înspăimântătoare, oarbe, dispune de propriile sale mijloace pentru a contrabalansa presiunea venită din spațiul interstelar, atâta vreme cât steaua centrală, Soarele, mai deține suficientă energie care să alimenteze aceste procese. Prin urmare, acest mediu, sau acest complex de „ecosisteme spațiale”, nu este o jucărie lăsată la voia întâmplării, expusă teribilelor energii destructive care clocotesc pretutindeni în Univers, cel puțin nu nemijlocit. În Cosmos, forțele se ponderează reciproc, fără a se anihila. Omogenizarea completă, echilibrul absolut ar însemna moartea termică a Universului. Care se încăpățânează să-și continue cariera și după 17 miliarde de ani de la naștere și să se diferențieze, adică să se comporte în răspăr cu predicțiile legii entropiei.

De mai multă vreme se bănuia că mediul cosmic în care evoluează Pământul și celelalte planete are parametrii fizici diferiți de ai spațiului interstelar: densitatea materiei superioară, temperatura ceva mai ridicată, și intensitatea radiațiilor mai slabă. Vântul solar, fluxul constant de particule rapide emise de Soare cu peste 500 km/s, are un rol-cheie în crearea unui mega-ecosistem, heliosfera, în care întreg această aglomerare de planete, asteroizi, sateliți, planetoizi mari și mici care formează „curtea” Soarelui nostru, se află cufundat, la adăpost de variații cosmologice prea mari.

Se presupunea, prin urmare, că traversarea heliopauzei (limita externă a heliosferei) de o sondă spațială dotată cu instrumente adecvate trebuia să fie semnalată de o scădere a temperaturii, o schimbare a direcției câmpului magnetic, o creștere a radiației cosmice galactice. Aceste predicții au fost confirmate, cu excepția orientării câmpului magnetic.

De câțiva ani, faimoasele sonde spațiale Voyager 1 și 2, lansate de pe Pământ în 1977 la câteva săptămâni distanță, au confirmat această ipoteză la trecerea lor în afara sistemului solar. Voyager 1 a ieșit în spațiul interstelar în august 2012, urmată la peste șase ani de Voyager 2, în noiembrie 2018, prin cu totul alt punct. Informațiile pe care sondele spațiale continuă să le transmită de 43 de ani, au produs o mare surpriză echipei misiunii spațiale și cercetătorilor interesați de structura spațiului cosmic din vecinătatea sistemului solar. Instrumentele de bord care măsoară parametrii menționați, precum și alții, au pus în evidență o foarte netă discontinuitate în spațiul aflat la limita sistemului solar.

Cinci nave au trecut, până în prezent, de limitele sistemului solar: Pioneer 10 și Pioneer 11, „surorile” Voyager și, recent, New Horizons, a cărei misiune s-a încheiat. Trebuie să știm că sondele Voyager au ieșit din sistemul solar se află la o distanță de 139 de unități astronomice (1 u.a. = distanța Pământ – Soare = 150 000 000 km), echivalentrul a 20 de miliarde de kilometri depărtare de Pământ și își continuă călătoria cu o viteză de 38 000 mile pe oră (Voyager 1), respectiv 33 500 mile pe oră (Voyager 2). Asta ar însemna că Voyager 1, cel mai rapid obiect fabricat de om evoluând în prezent în spațiu), parcurge cam 36 u.a. pe an., circulând cu 61 000 de km/h! (Recordul de viteză a fost atins de Pioneer 10, ale căre thrustere i-au imprimat o accelerație până la viteza uriașă de 131 200 km/h!).

La ieșirea din sistemul solar, pe parcursul unei singure luni, aparatele de pe Voyager 2 au înregistrat o variație (scădere) uimitoare a energiei și densității particulelor încărcate electric. (Alți parametri au prezentat variații semnificative de la o zi la alta!) Ceea ce arată că sonda a străbătut o zonă de netă discontinuitate. Astfel, înregistrările susțin ipoteza unui front sau a unei unde de șoc care separă sistemul solar de spațiul interstelar. Această undă de șoc este rezultanta a două forțe de sens contrar: presiunea vântului solar înspre spațiul exterior, și fluxul de particule interstelar, care acționează dinspre acest mediu mai vast spre sistemul solar. E ca și cum s-ar exercita o presiune exterioară asupra unui balon de cauciuc umflat cu aer. Situația a fost comparată cu modelul de repartizare a forțelor de curgere care se creează într-o chiuvetă atunci când dăm drumul la apă: jetul creează, la contactul cu suprafața chiuvetei, un spațiu circular de expansiune rapidă și laminară a apei, care ține la distanță acumularea de lichid care încearcă, sub forma unui front de val împrejurul acestui cerc, să invadeze teritoriul stăpânit de răspândirea jetului de în toate direcțiile împrejurul lui. John Richardson, unul dintre coautorii a cinci studii consacrate datelor furnizate de sonda americană, a afirmat: „Granița este foarte clară, Voyager 2 a traversat-o în mai puțin de o zi”. Discontinuitatea s-ar manifesta, așadar, pe o fâșie de nici un milion de kilometri lățime, ceea ce înseamnă de aproximativ trei ori distanța Pământ – Lună.

Având în vedere că amândouă navele, aflate la mare distanță una de alta, fiecare fiind îndreptată înspre o altă regiune a spațiului, au raportat o astfel de discontinuitate, nu poate fi vorba de o dereglare instrumentală. Scenariul ipotetic lasă locul acum unui model (provizoriu, fiindcă se bazează numai pe două seturi de date). Termenul cel mai frecvent întâlnit pentru a descrie forma heliosferei este de „bulă” sau „balon” (bubble), de formă elipsoidală. Ea este creată și se menține datorită vântului solar. S-a emis și ipoteza că heliosfera ar putea semăna cu un croissant, sau cu o cometă, însă, cel puțin ultma variantă a fost scoasă din calcul după ce au fost recepționate datele transmise de sondele Voyager.

În orice caz, în această uriașă bulă sau în acest uriaș „croissant”, evoluează, pe orbitele lor, cele opt planete în jurul Soarelui, împreună cu celelalte corpuri. „Pe teren”, situația este mai complicată se complicată. Dincolo de limita până la care se simte influența vântului solar („șocul terminal”), se intercalează o fâșie de tranziție, heliopauza, fâșie de interferență a vântului solar cu cel interstelar, după care urmează un front arcuit de particule și radiații venite dinspre mediul interstelar care „presează”, de la o oarecare distanță, balonul heliosferic. Și asta nu e tot. Pe 14 decembrie 2019, instrumentele de pe Voyager 2 au evidențiat, la ieșirea din heliosferă un câmp magnetic care apără sistemul solar de radiațiile galaxiei, îndeplinind același rol cu magnetosfera terestă față de radiațiile solare și corpusculii solari.

Prin urmare, heliosfera, la rândul ei, este „îmbrățișată” de un câmp magnetic mai cuprinzător. Contrar așteptărilor, câmpul magnetic (detectabil în heliosferă) a prezentat o continuitate de orientare și în afara ei (ambele câmpuri magnetice ar fi „aliniate”), situație pe care John Richardson de la Massachusetts Institute of Technology a denumit-o „o enigmă majoră”. Până la rezolvarea ei, este cert că densitatea radiațiiei cosmice este de cel puțin patru ori mai mare în spațiul interstelar decât în interiorul heliosferei – ceea ce pune în evidență caracterul acesteia de scut protector.

Acest scut este permeabil – în ambele sensuri. Și Voyager 1, chiar înainte de a traversa heliopauza, a putut înregistra particule dinspre spațiul interstelar care perforau heliopauza și se infiltrau în ea „așa cum rădăcinile unui arbore pătrund într-o rocă”.

Oamenii de știință au beneficiat de șansa oferită de traversarea acestei zone de discontinuitate pe 25 august 2012, când Voyager 1 a intrat pentru prima oară în spațiul interstelar. Ceea ce au văzut a făcut să „le stea mintea-n loc” („left them scratching their heads”). De exemplu, cercetătorii știu acum că intensitatea câmpului magnetic interstelar este de două-trei ori mai mare decât se așteptau, ceea ce înseamnă, în consecință, că particulele interstelare exercită o presiune de până la de zece ori mai mare decât cele din heliosfera noastră.

Solar wind at Voyager 1 cut out

 

Reținem data precisă, indicată de monitorii misiunii, la care sonda a părăsit heliopauza: 25 august 2012. Exact în acea zi! Este o trecere uimitor de rapidă în raport cu scara sistemului solar – fără să ne mai raportăm la imensitățile din afara lui.

Există modele mai complexe, care așează după heliopauză și frontul de șoc terminal, spre exteriorul centurii Kuiper, un „zid” de hidrogen, deci o densificare a materiei, după care urmează spațiul interstelar propriu zis.

Unii oameni de știință așteaptă noi confirmări ale acestor date. „Desenele realizate pe baza celor existente reprezintă heliosfera ca un balon întreg, dar noi nu l-am traversat decât prin două puncte”, a declarat Stamatios Krimigis, emeritus al Universității „John Hopkins”, departamentul de fizică aplicată a laboratoarelor spațiale. „Două exemple nu sunt suficiente”.

Această reținere este justificată pentru un om de știință, însă chiar și savanții au imaginație. Este greu ca acest model să nu trezească asociații cu modelele mitice, să nu evoce cosmosul ordonat al vechilor mituri.

Așa cum este reprezentată în prezent de artiștii la care apelează NASA pentru ilustrarea unor teorii și modele, heliosfera are forma unui ou al cărui gălbenuș e Soarele și spațiul înconjurător scăldat în emisiile sale dispersate radiar (să ne gândim că numai coroana solară, considerată parte a Soarelui, cea mai exterioară – se extinde până la orbita lui Marte!).

Dacă este să revenim, acum, la interogațiile și neliniștile de la care am plecat, înțelegem că Pământul, căminul nostru, este mult mai bine protejat de posibilele interferențe haotice ale… chaosului cosmic decât ne imaginăm: atmosfera protejează de ger cosmic, radiații moi și meteoriți, magnetosfera de radiațiile penetrante și de corpusculii ultrarapizi, heliosfera și heliopauza – de radiațiile mult mai puternice din spațiul interstelar, după care ar putea urma un câmp magnetic care înfășoară, la rândul lui, heliosfera. Și cine știe dacă asta e tot… Recent, s-a emis ipoteza că Jupiter, cu masa lui enormă, a apărat, de-a lungul timpului, Pământul, de cei mai mulți dintre asteroizii mari, captându-i în propriul câmp gravitațional. Astfel, gigantul între „planeții” sistemului nostru, a îndeplinit o funcție protectoare care-i justifică în mod neașteptat numele mitic ce i-a fost dat. Dacă aș acorda o intenționalitate teleologică acestui sistem ce oferă oportunități neașteptate – în sensul creșterii complexității lui – generate de parametri fizici care se ponderează reciproc, aș zice că Pământul se bucură (din partea macrosistemului supraordonat) de o atenție comparabilă cu cea acordată de părinți unui prunc înfășat cu grijă și așezat într-un leagăn suspendat în tavan.

This artist’s impression depicts the local region of space around the Solar System reflecting new discoveries by European scientists using observations from the Hubble Space Telescope and Voyager.

Cosmogonia orfică afirmă existența primordială a unui Ou al Lumii, zămislit de Noaptea cosmică. Jumătatea lui superioară este Cerul (Uranus), jumătatea inferioară, Pământul (Gaia). Din el iese Eros cu aripi de aur pe care mitografii și filozofii de mai târziu l-au identificat cu „erosul cosmogonic” care ține laolaltă stihiile cosmice și împiedică lumea să se destrame, iar Dante l-a văzut capabil să miște sori și stele. Oare nu așa se întâmplă cu sistemul nostru solar, învelit în oul heliosferei, și legănat pe valurile nesfârșitului ocean cosmic?
Din fericire, aceste imagini nu sunt numai basme pentru adormit copiii.
Sunt și scenarii pentru trezit adulții.

&&&&

Câteva surse pe care le-am folosit:
https://www.nationalgeographic.com/science/2019/11/interstellar-space-weirder-than-expected-nasa-voyager-2-reveals/
https://voyager.jpl.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_program
https://en.wikipedia.org/wiki/Heliosphere
https://www.agerpres.ro/stiintatehnica/2018/01/31/misiuni-in-sistemul-solar-2018-nasa-voyager-1-si-2–46665
André Boulanger, Orfeu. Legături între orfism și creștinism, Editura Meta, București, 1992.

Articolul precedent
Dimensiuni filosofice și etice ale conceptului de informație / Acsinte Dobre
Articolul următor
Interdisciplinaritatea – o cale peremptorie de înaintare în ştiinţa matură / Acsinte Dobre

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Fill out this field
Fill out this field
Te rog introdu o adresă email validă.
You need to agree with the terms to proceed

Meniu