NASA探测器飞入太阳并捕捉太阳风暴起源

• 这些图像及其他数据正帮助科学家理解太阳风的奥秘，这对于理解其在地球的影响至关重要。

在其去年末破纪录地飞越太阳时，美国宇航局的帕克太阳探测器从太阳大气层内部捕捉到了令人惊叹的新图像。这些新发布的图像——拍摄位置比我们以往任何时候都更靠近太阳——正帮助科学家更好地理解太阳对整个太阳系的影响，包括可能影响地球的事件。

"帕克太阳探测器再次将我们带入我们最近恒星的动态大气层，"华盛顿NASA总部科学任务理事会副局长尼基·福克斯说。"我们正亲眼目睹对地球构成空间天气威胁的源头，而不仅仅是依靠模型。这些新数据将帮助我们大幅改进空间天气预报，以确保宇航员的安全以及保护地球和整个太阳系的技术。"

帕克太阳探测器于2024年12月24日开始其最接近太阳的飞掠，距离太阳表面仅380万英里飞行。在近日点前后几天，当它掠过称为日冕的太阳外层大气时，它使用一系列科学仪器收集数据，包括太阳探测器广角成像仪（WISPR）。

新的WISPR图像揭示了日冕和太阳风——一股从太阳涌出、肆虐整个太阳系的持续带电粒子流。太阳风在整个太阳系中扩散，产生广泛影响。它与来自太阳的物质爆发和磁流一起，有助于产生极光、剥离行星大气层，并诱发可压垮电网和影响地球通讯的电流。理解太阳风的影响始于理解它在太阳的起源。

WISPR图像让科学家能够更近距离地观察太阳风从日冕释放后不久发生了什么。图像显示了太阳磁场方向从北向切换到南向的重要边界，称为日球层电流片。它还首次以高分辨率捕捉到多次日冕物质抛射（CME）——带电粒子的大规模爆发，是空间天气的关键驱动因素——的碰撞。

"在这些图像中，我们看到日冕物质抛射基本上是堆积在一起，"位于马里兰州劳雷尔的约翰斯·霍普金斯应用物理实验室的WISPR仪器科学家安杰洛斯·沃利达斯说，该实验室设计、建造并运行该航天器。"我们利用这个来弄清楚日冕物质抛射如何合并在一起，这可能对空间天气很重要。"

当日冕物质抛射相撞时，它们的轨迹可能改变，使其最终去向更难预测。它们的合并也可能加速带电粒子并混合磁场，这使得日冕物质抛射的影响对太空中的宇航员和卫星以及地面的技术潜在危害更大。帕克太阳探测器的近距离视图帮助科学家更好地为地球及其他地方此类空间天气效应做准备。

聚焦太阳风的起源

太阳风最初由杰出的太阳物理学家尤金·帕克在1958年提出理论。他关于太阳风的理论在当时遭到批评，却彻底改变了我们对太阳系的看法。在2018年帕克太阳探测器发射之前，NASA及其国际合作伙伴领导了水手2号、太阳神号、尤利西斯号、风号和ACE等任务，帮助科学家从远处理解了太阳风的起源。帕克太阳探测器以纪念这位已故科学家命名，它正在更靠近太阳的地方填补我们理解上的空白。

在地球上，太阳风主要是一股稳定的微风，但帕克太阳探测器发现它在太阳附近远非如此。当航天器到达距离太阳1470万英里范围内时，它遇到了曲折的磁场——一种被称为磁折返（switchbacks）的特征。利用帕克太阳探测器的数据，科学家发现这些成群出现的磁折返比预期的更为常见。

2021年，当帕克太阳探测器首次进入距离太阳表面约800万英里的日冕时，它注意到日冕边界是不规则且比以前认为的更复杂。

随着距离更加接近，帕克太阳探测器帮助科学家将磁折返的起源定位在太阳可见表面上形成磁漏斗的斑块区域。2024年，科学家宣布，高速太阳风——太阳风两大主要类别之一——部分由这些磁折返提供能量，这为一个长达50年的谜团增添了新线索。

然而，要理解速度仅为每秒220英里（是高速太阳风速度的一半）的慢速太阳风，还需要更近距离的观测。

"最大的未知是：太阳风是如何产生的？它又是如何设法逃脱太阳的巨大引力？"约翰斯·霍普金斯应用物理实验室帕克太阳探测器项目科学家努尔·拉瓦菲说。"理解这种持续的粒子流，特别是慢速太阳流，是一个重大挑战，尤其是考虑到这些流性质的多样性——但随着帕克太阳探测器，我们比以往任何时候都更接近揭示它们的起源及其演化过程。"

理解慢速太阳风

慢速太阳风密度是高速太阳风的两倍，且变化更大，对其进行研究很重要，因为它与高速太阳风的相互作用有时会在地球产生中等强度的太阳风暴条件，有时可与日冕物质抛射引起的风暴相匹敌。

在帕克太阳探测器之前，远距离观测表明实际上存在两种慢速太阳风，由其磁场的取向或变异性区分。一种称为阿尔芬波慢速太阳风（Alfvénic），具有小尺度的磁折返。第二种称为非阿尔芬波慢速太阳风（non-Alfvénic），其磁场没有显示出这种变化。

当帕克太阳探测器螺旋式更接近太阳时，它证实确实存在两种类型。其近距离视图也帮助科学家区分这两种类型的起源，科学家相信它们是独特的。非阿尔芬波风可能来源于称为冕盔流（helmet streamers）的结构——连接活动区的大型环，其中一些粒子可加热到足以逃逸——而阿尔芬波风可能起源于日冕洞（coronal holes）附近，即日冕中的暗而冷的区域。

在其当前轨道上，航天器距太阳仅380万英里，帕克太阳探测器将在即将穿越日冕期间继续收集更多数据，以帮助科学家确认慢速太阳风的起源。下一次穿越将于2025年9月15日进行。

"我们尚未达成最终共识，但我们拥有了大量引人入胜的新数据，"位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的帕克太阳探测器任务科学家亚当·萨博说。