Shkencëtarët më në fund zgjidhin misterin se pse sondat diellore vazhdojnë të mjegullohen

Sondat hapësinore të krijuara për të studiuar Diellin janë vendet e fundit ku do të prisni të keni një problem lagështie. Megjithatë, një hetim i kohëve të fundit ka gjetur se filtrat e aluminit në dy satelitë të ndryshëm po degradojnë pasi uji gërryen sipërfaqet e tyre.

Filtrat ndihmojnë në zbulimin e emetimeve ekstreme ultravjollcë (EUV), kështu që çdo lloj mjegullimi mund të ndikojë në efektivitetin e tyre. Megjithëse çështja ka qenë e dukshme për një kohë, shkencëtarët tani më në fund e dinë se çfarë e shkakton atë.

Observatori Diellor Dinamik i NASA-s (SDO, i nisur në 2010) dhe NASA dhe Observatori Diellor dhe Heliosferik i Agjencisë Evropiane të Hapësirës (SOHO, i nisur në 1995) kanë të dy të njëjtin problem. Në gjashtë muajt e parë, Monitori Solar EUV i SOHO u degradua me rreth 35 përqind; në pesë vitet në vijim, ajo u degradua me 60 për qind të tjera.

Sondat diellore nuk janë saktësisht të lira, dhe as nuk po nisin misione vjetore rikalibrimi për të dërguar sensorë të rinj në hapësirë. Për të kuptuar pse filtrat po turbullohen, mund të shihet se misionet e ardhshme të sondave diellore do të bëhen më të fuqishme.

Në vitin 2021, një ekip shkencëtarësh të udhëhequr nga fizikani Charles Tarrio i Institutit Kombëtar të Standardeve dhe Teknologjisë (NIST) zbuluan eksperimentalisht se çfarë nuk ishte – domethënë një grumbullim karboni që shkakton mjegullimin, i konsideruar prej kohësh si fajtori.

Tani ata e kanë kuptuar se çfarë është, dhe është befasuese: oksidimi i aluminit, i shkaktuar nga prania e ujit dhe i shkaktuar nga rrezatimi ultravjollcë. Ndërsa shtresat e metalit të oksiduar ndërtohen, filtri bëhet i mjegulluar, duke e penguar atë të pranojë valët e dritës që sensori është krijuar për të monitoruar.

Sipërfaqja e aluminit zakonisht mbulohet natyrshëm me një shtresë sipërfaqësore oksidi, e cila ndodh kur atomet e oksigjenit lidhen me atomet në sipërfaqen e aluminit. Drita UV rrit shkallën e oksidimit, duke shkaktuar formimin e shtresave shtesë të oksidit.

Zakonisht nuk ka shumë oksigjen në hapësirë për t’u lidhur me aluminin, por prania e ujit, i cili përmban atome oksigjeni, mund të jetë një ndryshim i lojës.

Për të testuar hipotezën e ujit, studiuesit përdorën Instalimin e Rrezatimit Ultraviolet Synchrotron të NIST (SURF) për të gjeneruar rrezatim EUV, duke e shpërthyer atë në një filtër alumini në një dhomë vakumi në të cilën ishte futur avulli i ujit.

Në eksperimentet e tyre, Tarrio dhe ekipi i tij gjetën me të vërtetë një shtresë oksidi në kampionin e tyre të aluminit që ishte shumë më e trashë se sa sugjerohej nga teoria e pranuar, megjithëse jo aq e trashë sa ato që shiheshin në sondat diellore. Modelimi, megjithatë, tregoi se me ekspozim të mjaftueshëm – rreth 10 muaj – ata do të kishin arritur një shtresë oksidi të krahasueshme me filtrat e aluminit në sondat hapësinore.

Zgjidhja e tyre për misterin, thanë studiuesit, ishte një “një-dy grusht”.

“Grushti një po tregonte fizikisht se ky proces kimik që përfshin ujin mund të shkaktonte diçka të krahasueshme me atë që ne në të vërtetë shohim duke ndodhur në satelitë. Dhe grushti numër dy thotë se sapo të krijoni një model teorik që merr gjithçka parasysh, atëherë numrat rreshtohen. në mënyrë sasiore me atë që shohim në satelitë”, shpjegon fizikani Robert Berg i NIST.

“Duke bërë gjithçka së bashku, jam i bindur. Uji është përgjegjës për degradimin e filtrit.”

Pyetja tjetër është se nga erdhi uji në Tokë? Ekipi besonte se duhej të kishte bërë disi autostop një udhëtim në sondat vetë.

“Duhet të ishte diçka që mund të lëshojë ujë për pesë vjet vazhdimisht me ritme të arsyeshme konstante,” thotë Tarrio. “Kjo e shtyu Bobby [Berg] në këtë kërkim për të gjetur, çfarë dreqin mund të jetë ky? Cili mund të jetë një burim që i përshtatet? Dhe ai e gjeti atë.”

Përgjigja, që do të detajohet në një punim të ardhshëm, është materiali termik i batanijes që përdoret për të mbrojtur instrumentet delikate të sondës nga temperaturat ekstreme. Këto janë bërë nga shtresa të një fletë të hollë polietilen tereftalati (PET), të veshura me metal reflektues që reflekton pjesën më të madhe të nxehtësisë që godet materialin.

Megjithatë, PET është i njohur për thithjen dhe mbajtjen e ujit nga atmosfera. Pra, ai shkon në hapësirë me gjithë këtë mbajtje uji dhe më pas, kur nxehtësia diellore e godet atë, uji avullohet dhe dalëngadalë del jashtë gazit, duke u lëshuar në anijen kozmike dhe duke shkaktuar oksidimin e filtrit EUV prej alumini.

“Ishte e vështirë,” thotë Berg, “të mendoja për ndonjë gjë tjetër që do të mbante atë lloj uji.”

Gjithçka që bën Dielli është interesante, por ndezjet diellore dhe nxjerrjet e masës koronale janë me interes të veçantë këtu në Tokë. Nëse ato lëshohen në drejtim të Tokës, sasitë e materies që hidhen drejt nesh mund të shkaktojnë stuhi gjeomagnetike që rrezikojnë të ndërpresin komunikimet satelitore dhe radio, dhe madje të ndërhyjnë në rrjetet e energjisë.

Kjo lëndë diellore mund të marrë dy deri në gjashtë ditë për të arritur tek ne, kështu që instrumentet që mund të zbulojnë para kohe valët e tyre treguese të rrezatimit EUV janë thelbësore për paralajmërimin paraprak dhe parashikimin e forcës së stuhisë gjeomagnetike që do të vijë.

Në punën e ardhshme, ekipi shpreson të eksplorojë mënyra për të parandaluar këtë oksidim, qoftë duke punuar në mbrojtjen e aluminit, ose duke zhvilluar një filtër të ri që mund të funksionojë në intervalin e kërkuar të gjatësisë valore.