NAS帕克太阳探测器打破了此前有关太阳极热日冕的理论

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美国国家航空航天局（NASA）的帕克太阳探测器发现，S形磁场弯曲并不是日冕极热的原因。虽然这些回折出现在太阳风中，但在日冕中却不存在。这一发现对太阳表面磁场碰撞产生回转的观点提出了质疑，表明还有其他机制在起作用。要验证新的假设，还需要探测器提供更多的数据。

帕克太阳探测器排除了日冕热源是太阳磁场中S形弯曲的可能性。这些在太阳风中常见的弯曲并没有出现在日冕中，这表明日冕还有其他加热机制。资料来源：美国国家航空航天局和密歇根工程学院 Levi Hutmacher

通过潜入日冕，美国国家航空航天局（NASA）的帕克太阳探测器排除了造成日冕灼热高温的太阳磁场S形弯曲的原因。这是密歇根大学7月29日发表在《天体物理学杂志通讯》上的研究成果。

太阳冠状大气层的温度是太阳表面温度的 200 倍，尽管它远离太阳核心的最终热源。日冕的热量如何看似违背物理学，几十年来一直困扰着科学家，但它却让太阳的带电粒子热汤（或等离子体）快速移动，足以摆脱太阳的引力，并以太阳风的形式吞噬我们的太阳系。

为了解开这个谜团，美国宇航局建造了帕克太阳探测器，潜入日冕寻找热源。该飞船配备了一套由麻省理工大学气候与空间科学和工程学教授贾斯汀-卡斯帕设计的仪器，可以直接测量日冕等离子体的密度、温度和流动情况。

当帕克太阳探测器绕太阳飞行时，它发现太阳磁场的方向突然发生了逆转。太阳磁场中的这些 S 形弯曲在靠近太阳的太阳风中非常常见，但在日冕内却不存在。资料来源：Adriana Manrique Gutierrez，美国宇航局戈达德太空飞行中心

当探测器第一次接近太阳时，它在太阳磁场中探测到了数百个S形弯曲--因其短暂扭转磁场方向而得名--以及数千个较浅的弯曲。在一些科学家看来，这些折返点似乎是日冕和太阳风的热源。它们严重的 S 形弯曲储存了大量的磁能，这些磁能很可能在岔道穿越太空并最终变直时释放到周围的等离子体中。

"马萨诸塞大学气候与空间科学和工程助理研究科学家、该研究的通讯作者 Mojtaba Akhavan-Tafti 说："这些能量总得有个去处，它可能有助于加热日冕和加速太阳风。

但要加热日冕，回折需要在日冕中移动，因此了解回折形成的位置对于了解它们对日冕温度的影响至关重要。研究小组仔细研究了帕克太阳探测器绕太阳14圈的数据后发现，虽然S形弯曲在太阳附近的太阳风中很常见，但在日冕内却不存在。

美国国家航空航天局（NASA）将帕克太阳探测器送入太阳，以了解太阳大气如何比太阳表面更热。图片来源：约翰-霍普金斯大学/APL/史蒂夫-格里本

科学家们仍然无法就造成回转的原因达成一致。一些人认为，磁场是被日冕以外太阳风中的湍流弄弯的。另一些人则认为，"回转"是从太阳表面开始的，当汹涌的磁场线和磁环爆炸性地碰撞并结合成弯曲的形状时，"回转"就开始了它的旅程。

研究结果排除了后一种假设。如果回折是由太阳表面的磁场碰撞形成的，那么它们在日冕内应该更加常见。不过，Akhavan-Tafti认为磁碰撞仍可能在回转现象的起源--以及日冕的加热--中扮演某种间接的角色。

黄色等离子体勾勒出太阳表面的磁场线。一些科学家认为磁场碰撞会在太阳表面产生折返现象，但日冕中折返现象的稀少表明并非如此。图片来源：NASA 和密歇根工程学院的 Levi Hutmacher

Akhavan-Tafti说："我们的理论可以填补关于S形回转轴产生机制的两派观点之间的空白。虽然它们必须在日冕外形成，但日冕内可能存在一种触发机制，导致日风中形成回折。"

当磁场在太阳表面碰撞时，它们会像拨动的吉他弦一样振动，并沿着磁场向太空发送电波。与此同时，碰撞产生的能量在太阳风中形成速度极快的等离子体流。快速等离子体将磁波扭曲成太阳风中的回旋波。如果其中一些磁波在成为回旋波之前就消散在太阳大气中，那么它们也可能在加热日冕方面发挥作用。导致回转现象形成的机制以及回转现象本身可能会加热日冕和太阳风。

不过，目前还没有足够的数据表明，太阳表面的触发因素比太阳风中的湍流更适合作为"回转"的原因。

"帕克太阳探测器最早将于2024年12月24日进入太阳，届时将收集更多更接近太阳的数据。我们将利用这些数据进一步检验我们的假设，"Akhavan-Tafti说。

编译自/ScitechDaily