太陽大氣的劇烈活動使其既成為一個難以研究的主題，又具有引人注目的魅力。儘管有我們的大氣層和磁場的保護，太陽耀斑的強度和能量以及從它們流出的太陽風仍然會週期性地在地球上造成無線電干擾和壯觀的極光。在週五發表在《科學》雜誌上的一項研究中，兩位加州研究人員透過檢查一個完全沒有太陽風保護的物體，即月球表面，揭示了太陽表面的情況。
科學家們分析了近 30 年前阿波羅 17 號宇航員獲得的月球土壤樣本中鈹-10 的存在和分佈情況。鈹-10 是一種在太陽大氣中產生並由太陽風攜帶的不穩定同位素。太陽透過與產生極光相同的機制產生鈹-10：亞原子粒子被困在一個閉合的磁環中，並加速到極高的速度。當太陽大氣中以這種方式捕獲的質子與碳、氮和氧的原子核碰撞時，它們可以形成一個具有四個質子和六個中子的原子核——比鈹的穩定形式多一箇中子——總共有 10 個核粒子，這使得鈹-10 因此得名。
研究人員想知道以這種方式產生的鈹-10 會發生什麼，以及延伸來說，形成鈹-10 的太陽大氣外層會發生什麼。關於太陽表面的兩種模型存在爭議。一種模型假設深層大氣混合，另一種模型設想穩定的向外運動，只有淺層混合。透過分析月球表面鈹-10 的濃度，該團隊能夠估算出太陽鈹-10 總產量（已知量）中不加延遲被噴射出的比例。正在研究的同位素會迅速分解，半衰期為 160 萬年。因此，對其濃度的研究不包括任何來自月球形成或鈹-10 產生更廣泛和更頻繁時期的沉積物。
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儘管如此，科學家們還是必須控制月球樣本中其他鈹-10 的來源。“月球沒有大氣層，也沒有磁場，所以太陽風不會以任何方式、形式或形狀被阻止撞擊月球表面，”研究合著者勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的馬克·卡費報告說。這種情況也允許宇宙射線轟擊月球，在區域性產生一些鈹-10。研究人員使用酸從月球表面採集的土壤樣本以及其下方約 20 釐米處的土壤樣本中浸出同位素。他們使用較深的樣本作為基線，能夠量化太陽風沉積在月球表面的鈹-10 的量。
即使太陽風的執行速度在每秒 300 到 800 公里之間，它也不能將同位素驅動到土壤顆粒表面以下超過一奈米的深度。因此，第一次溫和的酸洗釋放出的鈹-10 比整個表面樣本的平均產量多 14% 到 16%。月球上確鑿來源於太陽的鈹-10 的濃度與每年每平方釐米 2.9 (+/-1.2) x 10-6 個原子的沉積率一致。這種速率只能透過太陽上層大氣以太陽風形式持續直接噴射來維持。如果太陽大氣充分混合，研究人員預計鈹-10 將稀少四到五個數量級。