美國國家航空航天局（NASA）的探測器已進入太陽系中先前未被探索的區域——太陽的外層大氣或日冕。這一期待已久的里程碑發生在四月份，但在 12 月 14 日宣佈，對於帕克太陽探測器來說是一項重大成就，該探測器比歷史上任何任務都更接近太陽。
“我們終於到達了，”位於華盛頓特區 NASA 總部的該機構太陽物理部門主任尼古拉·福克斯說。“人類已經觸控到了太陽。”
她和其他團隊成員在本週於路易斯安那州新奧爾良舉行的美國地球物理聯合會會議的新聞釋出會上發言。描述這些發現的論文發表在《物理評論快報》上。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續報道關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
在許多方面，帕克太陽探測器與 NASA 的雙胞胎旅行者號探測器形成對比。2012 年，旅行者 1 號飛離太陽如此之遠，以至於它成為第一個離開太陽風主導的空間區域的任務——太陽風是來自太陽的高能粒子流。相比之下，帕克探測器正飛得越來越靠近太陽系的心臟，迎頭衝向太陽風並進入我們恆星的大氣層。憑藉這個新的前排座位，科學家們可以探索一些關於太陽的最大未解之謎，例如太陽如何產生太陽風，以及它的日冕如何被加熱到比太陽表面溫度更高的極端溫度。
“這是一個巨大的里程碑，”科羅拉多州博爾德市西南研究所的太陽物理學家克雷格·德福雷斯特說，他沒有參與這項任務。飛入太陽日冕代表著“最後的偉大未知數之一”，他說。
進入未知領域
帕克探測器於今年 4 月 28 日上午 9:33 世界標準時間穿越進入太陽大氣層。任務科學家花了幾個月的時間下載和分析其收集的資料，並確定該探測器確實已穿過備受期待的邊界，即阿爾文表面。
該表面標誌著太陽大氣層與太陽風主導的外部空間區域之間的介面。瑞典物理學家漢內斯·阿爾文在 1942 年發表在《自然》雜誌上的一篇論文中提出了該邊界背後的基本理論，此後科學家們一直在尋找它。
但花費 15 億美元的帕克太陽探測器最終到達了那裡。自 2018 年發射以來，它一直在繞太陽執行，並在每次飛掠中越來越接近太陽表面。碳複合材料隔熱罩保護其儀器免受最終將飆升至 1,370 °C 的高溫。
當探測器距離太陽表面約 1400 萬公里，或略低於 20 個太陽半徑時，它穿過了阿爾文邊界。任務的專案科學家努爾·拉瓦菲說，這大約是團隊成員期望找到介面的位置，他來自馬里蘭州勞雷爾市的約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室。
一些研究人員曾推測該邊界會相當“模糊”，但實際上它有點清晰且皺褶。探測器進入日冕將近五個小時，然後又退了出去，並且可能還短暫地進入了兩次。在日冕內部，太陽風速度和等離子體密度下降，表明邊界確實已被穿越。“我們正在學習以前無法獲得的新事物，”拉瓦菲說。
流光和折返
當帕克探測器穿過阿爾文表面時，它飛過了一股帶電物質的“偽流光”，其內部環境比外部洶湧的環境平靜。在日冕內部時，探測器還研究了太陽風磁場中不尋常的扭結，稱為折返。科學家們之前就知道折返，但帕克太陽探測器的資料使他們能夠追溯它們的來源，一直到太陽表面。
瞭解這些特徵如何在太陽上形成，以及它們如何影響太陽風和其他帶電粒子爆發，將有助於地球上的人們更好地為破壞性空間天氣做好準備，例如太陽風暴摧毀衛星通訊時。NASA 總部的太陽物理學家凱莉·科雷克說，這些發現還將幫助研究人員更好地瞭解驅動太陽以外恆星的力量。
帕克太陽探測器最終目標是對太陽進行 24 次近距離飛掠。它在第八次飛掠中穿過了阿爾文表面，並且可能在 2021 年 11 月的第九次飛掠中再次穿過——該機動的資料尚未完全下載和分析。該任務的最近距離接近計劃於 2025 年進行，距離太陽表面僅 620 萬公里，遠在水星軌道之內。在帕克探測器上工作的太陽物理學家、華盛頓特區 BWX Technologies 的副首席技術官賈斯汀·卡斯珀說，每次訪問都將繼續揭示關於日冕內部過程的新資訊。
“如此接近太陽使我們能夠建立真正有趣和新的聯絡，這是我們從遠處無法做到的，”他說。
本文經許可轉載，最初於 2021 年 12 月 14 日首次發表。