太阳爆发性谜团历经70年终获解答

当等离子体中的磁力线断裂并以新构型重新连接时，就会发生磁重联，释放出大量储存的能量。在太阳上，这种能量释放常导致影响地球技术的太阳活动，这种现象被称为空间天气。精确建模太阳磁重联可能有助于预测日冕物质抛射、太阳耀斑及其他空间天气事件，这些事件能影响卫星、通信系统甚至地球电网。

"磁重联在不同的空间和时间尺度上运作，存在于从太阳到地球磁层、实验室环境乃至宇宙尺度的空间等离子体中，"科罗拉多州博尔德市西南研究院（SwRI）太阳系科学与探索部研究员、发表在《自然·天文学》上新论文的主要作者Ritesh Patel博士说。"自20世纪90年代末以来，我们已能通过成像和光谱学识别日冕中的重联现象。借助美国宇航局磁层多尺度（MMS）任务等发射计划，在地球磁层实现了实地探测。然而，对日冕的类似研究直到2018年美国宇航局帕克太阳探测器（PSP）发射后才成为可能。"

PSP破纪录地近距离接近太阳为研究创造了新机遇。2022年9月6日的一次抵近观测揭示了一次巨大爆发，首次提供了详细成像并采样等离子体与磁场特性的机会。通过结合成像与实地诊断技术，并辅以欧洲航天局太阳轨道飞行器的补充观测，由SwRI领导的团队首次确认PSP穿越了太阳大气中的一个磁重联区域。

"我们发展磁重联理论已近70年，因此对不同参数的行为有基本认知，" Patel表示。"此次遭遇获取的测量数据和观测结果，在特定不确定性范围内验证了存在数十年的数值模拟模型。这些数据将为未来模型提供严格约束，并为理解PSP在其他时段和事件中的太阳测量开辟道路。"

由SwRI主导的美国宇航局MMS任务让研究人员了解了较小尺度下近地环境中的重联机制。2022年PSP的观测则为研究者提供了连接地球尺度与太阳尺度重联的关键缺失环节。SwRI下一步将致力于判定在PSP识别出存在活跃重联的太阳区域中，重联机制是否伴随湍流或磁场的涨落与波。

"持续的研究在不同尺度上带来新发现，使我们能观测能量传递和粒子加速过程，" Patel说。"理解太阳的这些过程有助于更准确预测太阳活动，并深化我们对近地环境的认知。"

帕克太阳探测器是美国宇航局"与恒星共存"计划的重要组成部分，旨在探索直接影响生命与社会的日地系统特性。该计划由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理，隶属于华盛顿的美国宇航局科学任务理事会。约翰霍普金斯大学应用物理实验室负责该航天器的设计、制造及当前运行，并为美国宇航局管理此项任务。