När Simone Di Matteo först såg mönstren i hans data, det verkade för bra för att vara sant. "Det är för perfekt!" Di Matteo, en rymdfysik Ph.D. student vid universitetet i L'Aquila i Italien, påminde om att tänka. "Det kan inte vara verkligt." Och det var det inte, han skulle snart få reda på det.

Di Matteo letade efter långa tåg av massiva blobbar – som en lavalampas överjordiska bubblor, men var som helst från 50 till 500 gånger jordens storlek – i solvinden. Solvinden, vars ursprung ännu inte är helt förstått, är strömmen av laddade partiklar som ständigt blåser från solen. Jordens magnetfält, kallas magnetosfären, skyddar vår planet från bördan av dess strålning. Men när jättekulor av solvind kolliderar med magnetosfären, de kan utlösa störningar där som stör satelliter och vardagliga kommunikationssignaler.

I sitt sökande, Di Matteo undersökte om arkivdata från de två tyska NASA Helios rymdfarkoster, som lanserades 1974 och 1976 för att studera solen. Men det här var 45-åriga uppgifter som han aldrig hade arbetat med tidigare. Den felfria, vågliknande mönster som han först hittade antydde att något ledde honom vilse.

Det var inte förrän han avslöjade och tog bort de falska mönstren som Di Matteo hittade exakt vad han letade efter:prickiga spår av blobbar som sipprade från solen var 90:e minut eller så. Forskarna publicerade sina resultat i JGR rymdfysik den 21 februari, 2019. De tror att klumparna kan kasta ljus över solvindens början. Vilken process som än skickar ut solvinden från solen måste lämna signaturer på själva klumparna.

Gör plats för ny vetenskap

Di Matteos forskning var starten på ett projekt som NASA-forskare genomförde i väntan på de första uppgifterna från NASA:s Parker Solar Probe-uppdrag, som lanserades 2018. Under de kommande sju åren, Parker kommer att flyga genom outforskat territorium, svävar så nära som 4 miljoner miles från solen. Innan Parker, Helios 2-satelliten hade rekordet för den närmaste inflygningen till solen på 27 miljoner miles, och forskare trodde att det kunde ge dem en uppfattning om vad de kan förvänta sig. "När ett uppdrag som Parker ska se saker som ingen har sett tidigare, bara en antydan om vad som kan observeras är verkligen användbart, sa Di Matteo.

Problemet med att studera solvinden från jorden är avståndet. Under den tid det tar solvinden att rasa över de 93 miljoner milen mellan oss och solen, viktiga ledtrådar till vindens ursprung – som temperatur och densitet – bleknar. "Du frågar dig hela tiden, "Hur mycket av det jag ser här beror på evolution under fyra dagar i transit, och hur mycket kom direkt från solen?'" sa solforskaren Nicholeen Viall, som rådde Di Matteo under hans forskning vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Helios-data – av vilka en del samlades in på bara en tredjedel av avståndet mellan solen och jorden – skulle kunna hjälpa dem att börja svara på dessa frågor.

Modellera Blobs

Det första steget var att spåra Helios mätningar av klumparna till deras källa på solen. "Du kan titta på rymdskeppsdata allt du vill, men om du kan koppla tillbaka den till där den kom ifrån på solen, den berättar en mer komplett historia, sa Samantha Wallace, en av studiemedarbetarna och en fysik Ph.D. student vid University of New Mexico i Albuquerque.

Wallace använde en avancerad solvindsmodell för att koppla magnetiska kartor över solytan till Helios observationer, en knepig uppgift eftersom datorspråk och datakonventioner har förändrats mycket sedan Helios dagar. Nu, forskarna kunde se vilka typer av regioner på solen som sannolikt skulle knoppa till solvindar.

Sållning av bevisen

Sedan, Di Matteo sökte i data efter specifika vågmönster. De förväntade sig att förhållandena skulle växla – varmt och tätt, sedan kallt och svagt – när enskilda blobbar uppslukade rymdfarkosten och gick vidare, i en lång rad.

De perfekta mönster som Di Matteo först hittade gjorde honom orolig. "Det var en röd flagga, " Sa Viall. "Den faktiska solvinden har inte så exakt, rena periodiciteter. Vanligtvis när du får en så exakt frekvens, det betyder att någon instrumenteffekt pågår." Kanske fanns det något inslag i instrumentdesignen som de inte övervägde, och det gav effekter som måste separeras från sanna solvindsmönster.

Di Matteo behövde mer information om Helios-instrumenten. Men de flesta forskare som arbetat med uppdraget har sedan länge gått i pension. Han gjorde vad någon annan skulle göra, och vände sig till internet.

Många Google-sökningar och en helg med onlineöversättare senare, Di Matteo grävde fram en tysk bruksanvisning som beskriver instrumenten dedikerade till uppdragets solvindsexperiment. Årtionden sedan, när Helios bara var en ritning och innan någon någonsin lanserade en rymdfarkost till solen, forskare visste inte hur man bäst mäter solvinden. För att förbereda sig för olika scenarier, Di Matteo lärde sig, de utrustade sonderna med två olika instrument som var och en skulle mäta vissa solvindsegenskaper på sitt sätt. Detta var den skyldige ansvarig för Di Matteos perfekta vågor:rymdfarkosten själv, då det växlade mellan två instrument.

Efter att de tagit bort segment av data som tagits under rutininstrumentbyte, forskarna letade igen efter klumparna. Den här gången, de hittade dem. Teamet beskriver fem fall där Helios råkade fånga tåg av blobbar. Medan forskare har sett dessa blubbar från jorden tidigare, det är första gången de har studerat dem så nära solen, och med denna detaljnivå. De skisserar de första avgörande bevisen på att klumparna är hetare och tätare än den typiska solvinden.

Blobbarnas återkomst

Oavsett om blobtåg bubblar i 90-minutersintervaller kontinuerligt eller i sprutor, och hur mycket de varierar mellan sig, är fortfarande ett mysterium. "Detta är en av de studier som tog upp fler frågor än vi svarade på, men det är perfekt för Parker Solar Probe, " sa Viall.

Parker Solar Probe syftar till att studera solen på nära håll, söker svar på grundläggande frågor om solvinden. "Det här kommer att vara till stor hjälp, sa Aleida Higginson, uppdragets biträdande projektforskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. "Om du ens vill börja förstå saker du aldrig sett förut, du behöver veta vad vi har mätt tidigare och ha en solid vetenskaplig tolkning av det."

Parker Solar Probe genomför sin andra solar förbiflygning den 4 april, vilket ger den 15 miljoner miles från solen – som redan halverar Helios 2:s rekordavstånd. Forskarna är ivriga att se om blobbar dyker upp i Parkers observationer. Så småningom, rymdfarkosten kommer så nära att den kan fånga blobbar direkt efter att de har bildats, färsk ur solen.