在太陽表面之上，恆星大氣層中翻滾的等離子體做出了一件迄今為止無法解釋，並且似乎違反物理學的事情：它離太陽越遠就變得越熱。
在日冕中，即太陽大氣層廣闊的外層，從太陽表面延伸數百萬公里，溫度達到數百萬開爾文。相比之下，太陽表面只有溫和的 6,000 開爾文（約 5,700 攝氏度）。儘管天文學家近年來提出了一些可能的解釋，但沒有人能確切地說出日冕是如何或為何變得如此之熱。一顆新的衛星將仔細檢查太陽大氣層的下層區域，讓物理學家有機會像植物學家研究植物的根系一樣深入挖掘，並揭示可能幫助他們解開謎團的資訊。
這顆衛星——NASA 的介面區成像光譜儀（IRIS），一種新型紫外太空望遠鏡——將以前所未有的細節檢查色球層，即日冕下長期被忽視的等離子體層。“我懷疑我們是否過於專注於研究日冕來理解日冕，”IRIS 科學家查爾斯·坎克爾堡，蒙大拿州立大學的物理學家說。“或許透過退後一步，我們可以獲得一些關於正在發生的事情的關鍵線索。”
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一架載機將於 6 月 26 日從加利福尼亞州范登堡空軍基地搭載 IRIS 和飛馬座火箭助推器升空，然後從那裡將其發射到極地軌道。從那個有利位置，望遠鏡將觀察色球層的一小部分割槽域，即日冕和表面之間劇烈變化的區域。IRIS 不僅會拍攝太陽的照片，還會返回光譜——恆星光的詳細分解，可以揭示正在發生的微妙物理過程。其他望遠鏡，例如最近完成了在北極圈周圍為期五天飛行的 Sunrise 2 氣球，也觀察過色球層，但沒有返回如此詳細的資訊。“你不僅會看到具有精細結構的精美影像，而且你還可以測量溫度和密度，”蘇格蘭聖安德魯斯大學的太陽物理學家埃裡克·普里斯特說，他不是 IRIS 團隊的成員。“這是革命性的。”
與 日冕的飄渺日珥 或 佈滿斑點、火熱的表面 不同，色球層很難觀測到。它吸收並重新發射來自表面的一些光，但也發射自己的紫外線，這使得難以確定光子來自哪裡，加利福尼亞州帕洛阿爾託市洛克希德·馬丁太陽和天體物理實驗室的 IRIS 首席科學家巴特·德·龐蒂厄說。直到最近 10 年，物理學家才開發出足夠複雜的計算機模型來跟蹤來自該區域的光子，並充分模擬色球層活動。這是 IRIS 現在正當其時的關鍵原因。“有了這些模型，我們現在有機會了解我們從色球層看到的光，”德·龐蒂厄說。
物理學家們也渴望用 IRIS 觀察太陽爆發。他們應該會看到很多：IRIS 將在 太陽 11 年活動週期 的頂峰附近發射。IRIS 團隊將使用來自其他觀測整個太陽的衛星（例如日本的 Hinode 和 NASA 的太陽動力學天文臺）的資訊，來識別太陽的活動區域，並將 IRIS 指向正在增長的耀斑，屆時它將每兩秒獲得光譜。德·龐蒂厄將這項任務比作研究海洋上空空氣，觀察水分蒸發和凝結的過程：“你正在看到滋養雲的過程，以及消耗雲的過程。透過弄清楚什麼進出，你可以弄清楚那裡發生了什麼。”
IRIS 的詳細讀數還將幫助物理學家追蹤小規模的太陽現象，例如德·龐蒂厄和他的同事在 2007 年首次發現的 轉瞬即逝、細長的熱等離子體噴泉。這些被稱為“2 型針狀體”的噴流，高度可達地球的寬度，但持續時間只有 100 秒左右。這些噴流可能會注入能量，使日冕保持沸騰狀態。即便如此，天文學家仍不確定太陽磁場是如何驅動這些巨大的能量轉移的。坎克爾堡指出，磁場不會自然地加熱粒子：“如果你拿一塊磁鐵把它懸掛在你的冰箱上，香腸不會變質。”
IRIS 將測試旨在解釋日冕極端高溫的兩種主要假設。一種觀點認為，磁場線在太陽周圍遊動時會扭曲和編織，積聚張力，並在最終像橡皮筋一樣斷裂時釋放出巨大的能量。或者，從太陽深處滾動的磁波可能會將能量和熱量傳遞到色球層和日冕。“我們不知道這些想法是否正確，或者我們是否需要新的概念，”普里斯特說。“正是來自 IRIS 的觀測結果將能夠確定這一點。”
除了日冕加熱之謎，IRIS 還將闡明驅動太陽風、太陽風暴、紫外線輻射和其他可能阻礙電子通訊並對地球人類健康產生負面影響的現象的過程。最終，普里斯特希望 IRIS 的觀測結果能夠支援對 更遙遠恆星的研究。“如果我們正確理解太陽上的這些結構，”他說，“我們將預測它們在宇宙中其他結構中的規模。”