Auringon lämpötila, joka yltää noin 15 miljoonaan celsiusasteeseen sen ytimessä, laskee tasaisesti etäisyyden kasvaessa ytimestä ja laskee 6000 celsiusasteeseen sen ”pinnalla”. Loogisesti sen pitäisi siis edelleen laskea ilmakehässä. Sen sijaan se nousee noin 10 000 celsiusasteeseen kromosfäärissä ja ylittää miljoona celsiusastetta koronassa. Mikä energialähde voi siis lämmittää ilmakehää ja pitää sen näin korkeissa lämpötiloissa? Tämä kysymys askarrutti astrofyysikkoja noin vuosisadan ajan, varsinkin kun se liittyy Maahan vaikuttavan aurinkotuulen alkuperään.
Vaikka ei ollut epäilystäkään siitä, etteikö osa Auringon sisältä tulevasta energiasta pääsisi sen uloimpiin kerroksiin, tarkka mekanismi pysyi arvoituksena. Tutkijat keskittyivät pienen mittakaavan magneettikenttään, joka auringonpilkkuja lukuun ottamatta näyttää ”suolaiselta ja pippuriselta”.
Käyttämällä tehokkaita numeerisia malleja, joita pyöritetään tietokoneilla Centre de Physique Théorique -tietokeskuksessa (Centre de Physique Théorique, CNRS/École Polytechnique) ja GENCI-tietokeskuksessa (Centre de Physique Théorique) IDRIS-CNRS:ssä, tutkijaryhmä suoritti useiden tuntien mittaisen simulaation, joka perustui useasta eri kerroksesta koostuvaan malliin, joista yksi on Auringon sisäpuolella ja toinen sen ilmakehän pinnalla. Tutkijat havaitsivat, että Auringon pinnan alla oleva ohut kerros käyttäytyy itse asiassa pikemminkin kuin matala pannu, jossa on kiehuvaa plasmaa, jota lämmitetään alhaaltapäin ja joka muodostaa rakeisiin liittyviä ”kuplia”. Tämä kiehuva plasmakeitto synnyttää dynamoprosessin, joka vahvistaa ja ylläpitää magneettikenttää. Kun kenttä nousee pinnalta, se saa suolaisen ja pippurisen ulkonäön muodostaen ”mesospoteiksi” kutsuttuja keskittymiä, jotka ovat suurempia, lukumäärältään vähäisempiä ja pysyvämpiä, mikä kaikki vastaa havaintoja.
Tutkijat havaitsivat myös, että Auringon mesospottien ympärille ilmestyy mangrovemetsää muistuttava rakenne: kietoutuneet ”kromosfääriset juuret” sukeltavat rakeiden välisiin tiloihin ympäröimään ”magneettisia puunrunkoja”, jotka kohoavat ylöspäin koronan suunnassa, ja jotka yhdistetään laajamittaisempiin magneettikenttiin.
Tutkijoiden laskelmat osoittavat, että kromosfäärissä ilmakehän lämpeneminen johtuu moninaisista mikromurtumista mangosfäärin juurissa, jotka kuljettavat voimakasta sähkövirtaa kiehuvan plasman ’kuplien’ tahdissa. He havaitsivat myös, että mesospottien läheisyydessä tapahtuu suurempia mutta harvinaisempia purkaustapahtumia, jotka eivät kuitenkaan kykene lämmittämään ylempää koronaa suuremmassa mittakaavassa.
Tämä purkautumisprosessi synnyttää ”magneettisia” aaltoja puunrunkoja pitkin, pikemminkin kuin ääni, joka kulkee pitkin nyplättyä narua. Nämä aallot kuljettavat sitten energiaa ylempään koronaan, jota niiden asteittainen hajoaminen lämmittää. Tutkijoiden laskelmat osoittavat myös, että kun ulostyöntyvä aine putoaa takaisin kohti pintaa, se muodostaa tornadoja, joita on myös havaittu. Myös puunrunkojen lähellä syntyy ohuita plasmasuihkuja, jotka liittyvät hiljattain havaittuihin piikkeihin. Kaikki nämä ilmiöt, jotka on todettu yksitellen mutta joita ei ole selitetty, muodostavat erilaisia kiehuvan plasman tuottamia energiakanavia, eivätkä yhtä ainoaa lähdettä, jota tähän asti on postuloitu.
Tutkijat havaitsivat, että heidän mekanismiensa energiavirrat vastaavat niitä, joita kaikki tutkimukset edellyttävät plasman lämpötilan ylläpitämiseksi auringon ilmakehässä, nimittäin 4500 W/m2 kromosfäärissä ja 300 W/m2 koronassa.
Huomautuksia:
1 Magneettikenttäviivat ovat rakenteeltaan kuin juuret ja oksat.
2 Plasma, jota usein kutsutaan aineen neljänneksi olomuodoksi, edustaa tässä sähköä johtavaa nestettä.
3 Spicule: ohut ainesuihku, joka nousee kromosfääristä ja tulee koronaan.