Den här sommaren, mänskligheten ger sig ut på sitt första uppdrag att röra vid solen:En rymdfarkost kommer att skjutas upp i solens yttre atmosfär.

Inför flera miljoner grader Fahrenheit temperaturer, NASA:s Parker Solar Probe – uppkallad efter Eugene Parker, fysikern vid University of Chicago som först förutspådde solvindens existens – kommer att direkt ta prov på solpartiklar och magnetfält i ett försök att lösa några av de viktigaste frågorna som solvetenskapens område står inför idag. Bland dessa frågor:Vad är ursprunget till solvinden och hur accelereras den till hastigheter på upp till 1,8 miljoner miles per timme?

Solvinden fyller hela vårt solsystem. När vindbyar av solvind anländer till jorden, de kan sätta igång bländande norrsken – men också utsätta astronauter för strålning, störa satellitelektronik, och stör kommunikationssignaler som GPS och radiovågor. Ju mer vi förstår de grundläggande processerna som driver solvinden, desto mer kan vi mildra några av dessa effekter.

1958, Parker utvecklade en teori som visar hur solens heta korona – då känd för att vara miljontals grader Fahrenheit – är så varm att den övervinner solens gravitation. Enligt teorin, materialet i koronan expanderar kontinuerligt utåt i alla riktningar, bildar en solvind. Ett år senare, den sovjetiska rymdfarkosten Luna 1 upptäckte solvindspartiklar i rymden, och tre år efter det, observationerna bekräftades av NASA:s rymdfarkost Mariner 2.

Alla dessa år sedan, Mariner 2 upptäckte två distinkta strömmar av solvind:en långsam ström som färdades med cirka 215 miles per sekund och en snabb ström som glider genom rymden med dubbelt så hög hastighet. Sedan, 1973, ursprunget till den snabba solvinden identifierades. Röntgenbilder av koronan tagna från Skylab - USA:s första bemannade rymdstation - avslöjade att den snabba vinden spyr från koronala hål, som är mörka, jämförelsevis svala områden på solen.

"Den långsamma solvinden är, i många avseenden, ett större mysterium, sa Jim Klimchuk, solfysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det erbjuder ett stort löfte för att avslöja grundläggande ny förståelse."

Ursprunget och accelerationsmekanismerna för den långsamma solvinden förblir mystiska. Det är en fråga om en decennier lång hård debatt mellan forskare.

Men vi är inte utan ledtrådar. NASA:s Ulysses-uppdrag, lanserades 1990 för att flyga runt solens poler, observerade att under perioder med minimal solaktivitet, den långsamma solvinden är begränsad till solens ekvator – precis där Parker Solar Probe kommer att flyga. När solcykeln fortskrider mot sitt maximum, solvindens struktur ändras från två distinkta regimer – snabb vid polerna och långsam vid ekvatorn – till en blandad, inhomogent flöde.

Debatten om ursprunget till den långsamma solvinden hänger på en distinktion mellan vad som kallas den stängda och öppna koronan. Den slutna koronan hänvisar till områden av solen där dess magnetfältslinjer är stängda - det vill säga, ansluten till solytan i båda ändar. Ljusa hjälmstreamers – stora öglor som bildas över magnetiskt aktiva områden, formad som en riddars spetshjälm — är ett sådant exempel. Plasma, eller joniserad gas, färd längs de slutna slingorna på en hjälmstreamer är för det mesta begränsad till området nära solen.

Den öppna koronan, å andra sidan, hänvisar till områden där magnetfältslinjerna förankras till solen i endast ena änden, sträcker sig ut i rymden på den andra, skapar därmed en motorväg för solmaterial att fly ut i rymden. Koronala hål - de kallare områdena vid källan till den snabba solvinden - är livsmiljön för öppna fältlinjer.

När den långsamma solvinden lämnar solkoronan, det flyter också på öppna magnetfältlinjer, eftersom det är det enda sättet att komma så långt från solen. Men teorierna skiljer sig åt om det började där, eller istället föddes på slutna fältlinjer bara för att byta till öppna fältlinjer någonstans längs vägen.

expansionsfaktorteorin, till exempel, hävdar att den långsamma solvinden har sitt ursprung på öppna fältlinjer, precis som den snabba vinden. Dess (jämförelsevis) långsamma hastighet är resultatet av den expanderande väg den tar på sin väg ut ur koronan, som magnetfältslinjer omsluter kanterna på hjälmsemper. Precis som vattnet som rinner genom ett rör saktar ner till ett sippra när röret expanderar, plasma som färdas längs dessa vidgare magnetiska banor saktar ner, bildar den långsamma vinden.

Andra teorier hävdar att den långsamma solvinden har sitt ursprung på slutna fältlinjer och senare övergår till öppna fältlinjer. Följaktligen, den långsamma vinden bildas när de öppna fältlinjerna från koronala hål stöter mot de stängda fältlinjerna vid kanterna på hjälmsemper, explosivt koppla om sig själva i en händelse som kallas magnetisk återkoppling. Som ett tåg som byter spår efter att operatören har valt en växel, plasman tidigare på streamerns stängda fältlinjer befinner sig plötsligt på en öppen fältlinje, där den kan fly ut i rymden.

Tanken att långsam solvindsplasma en gång var på stängda fältlinjer stöds av bevis på att den en gång utsatts för den typ av extrem uppvärmning som vi vet händer där.

"Det handlar inte om plasmans temperatur när vi mäter den, det handlar om plasmans temperaturhistoria, sa Aleida Higginson, en forskare vid University of Michigan som arbetar vid Goddard. "Vi kan säga att den långsamma solvinden var mycket varmare förr." Dessutom, den speciella blandningen av element som utgör den långsamma solvinden stämmer väl överens med de som ses i den slutna koronan – men inte med plasma som vi vet alltid har funnits på öppna fältlinjer.

Aktuella ansträngningar att testa dessa teorier med rymdfarkoster nära jorden hindras av det stora avståndet mellan deras mätningar och solvindens ursprung (mycket kan hända på 93 miljoner miles). Nyckeln är att komma nära, spåra solvinden tillbaka till dess källa – och Parker Solar Probe kommer att göra just det.

"Om vi ​​kan mäta den långsamma solvinden, och finner att det kommer från gränsen mellan öppna och slutna magnetfält, då stöder det tanken att magnetisk återkoppling ger upphov till den långsamma solvinden, " sa Klimchuk.

Parker Solar Probes instrument kommer att samla in nedströms bevis på magnetisk återkoppling – ett kontrolltecken på att teorin om stängt fält-till-öppet fält är på gång. Specifika typer av återkoppling vrider det resulterande magnetfältet på olika sätt, och Parkers instrument kommer att mäta vridningarna i dessa fält tidigt, innan de har haft mycket tid att förvrängas. Dessutom, Närbilder av den begynnande solvinden kommer att berätta för oss hur koronala strukturer utvecklas när de fortplantar sig utåt. Detta kommer att hjälpa oss att svara på en långvarig fråga om solvinden är ett kontinuerligt eller intermittent flöde.

För forskare som längtar efter data för att testa sina teorier, noggranna mätningar av solkoronans magnetfält kommer att vara ovärderliga. "Det är därför Parkers uppdrag är så viktigt, "Higginson sa. "Allt spårar tillbaka till att förstå den detaljerade magnetiska strukturen på solen."