美国宇航局的太阳探测器在接近太阳后发现了惊人的结果

天空中布满了星星，但只有一颗在我们触手可及的范围内。即使距离很近，太阳也存在许多无法从地球上解决的谜团。日食期间阳光中的奇怪图案表明，日冕（太阳最外层的大气层）的燃烧温度比太阳表面高出数百倍，这令人费解。虽然研究人员可以在地球上捕捉到太阳风（从太阳发出的带电粒子流）的气息，但当它吹过时，许多有价值的数据就消失了。从太阳旁边进行测量是了解我们这个巨大燃烧气体球的更好方法。

这就是为什么美国宇航局的帕克太阳探测器在过去一年里不断靠近太阳。研究人员周三在《自然》杂志的四篇系列文章中宣布，在前两次飞越太阳的过程中，它发现了可能有助于解释日冕极端高温和太阳风起源的新特征。随着人类与恒星环境的首次近距离接触仍在继续，进一步的观测将有助于研究人员更好地了解太阳天气如何影响地球，以及所有恒星如何衰老和死亡。

美国宇航局太阳物理部门主任尼古拉·福克斯在周三的新闻发布会上表示：“我们需要直接找到源头。”

2018 年 11 月和今年 4 月，帕克两次绕太阳飞行，距离太阳比以往任何航天器都近。探测器俯冲至太阳并绕太阳后方一圈，到达距离恒星表面约 1500 万英里的地方——大约是太阳与地球之间距离的六分之一。在俯冲的最短时间内，探测器与太阳自转速度一致，实际上是悬停在太阳表面上方。“我们只是坐在上面，让那部分太阳风吹拂着我们，”帕克测量太阳风的仪器套件科学运营负责人凯利·科雷克 (Kelly Korreck) 说。

近距离观察，太阳的磁场和太阳风都比研究人员在地球上测量到的要强烈得多，这为帕克提供了一个可供探索的外星环境。科雷克将飞船在强磁场中的经历比作潜水员进入大海的经历。“这有点像潜入水下，”她说。“声音不同。你会得到不同的物理效果。”

两个特征尤其令人吃惊。第一个是研究人员所称的磁场“流氓波”，帕克记录到，当它们滚过航天器时，强度突然增加，方向反转，持续时间从几秒到几分钟。这种现象被命名为阿尔文波，以纪念瑞典等离子体物理学家汉内斯·阿尔文，他因对这种现象的描述而获得了 1970 年诺贝尔物理学奖。这种现象曾在地球上观测到，但从未有过如此强度。

通过观察电子的运动（勾勒出磁场的特征），研究人员证实这些波代表着从太阳向外咆哮的海啸——帕克在 11 天的最近距离期间看到多达 1,000 倍的速度。它们出乎意料的能量初步支持了它们可能在日冕的特殊加热中发挥作用的想法。负责测量磁场的仪器套件的首席研究员斯图尔特·贝尔在新闻发布会上说：“这是非常壮观的东西，我很确定它正在告诉我们一些基本的东西。”

科雷克表示，下一步将是在太阳活动周期升温、太阳变得更加活跃时，监测近距离接触的流氓波。然后，研究人员可以计算它们是否真的足够强大，足以为整个日冕提供能量。“这将需要数年时间，”她说。

另一个意外是帕克测量了太阳风冲击航天器的速度和方向。天体物理学家预计，在这个距离，即距离太阳 35 到 50 个太阳半径的地方，太阳风会直接向外吹。然而，他们发现太阳风以每小时超过 100,000 英里的速度向侧面吹——大概是因为太阳的自转拖拽着喷射气流。研究人员知道太阳风会在日冕中向侧面吹，日冕与太阳的自转同步。但日冕的边缘位于帕克前方，距离太阳 10 到 30 个太阳半径之间。

弄清楚是什么样的磁摩擦力会将太阳风拉向一边，将成为了解太阳乃至整个恒星未来的关键。恒星的旋转速度会随着时间的推移而减慢，因为其磁场会与外流的太阳风发生摩擦，从而导致其失去旋转能量。因此，太阳与其磁场之间更紧密的联系表明，这种“减速”过程可能比预期的更快发生。

知道太阳风以如此锐利的角度吹离太阳，也将提高我们预测太阳耀斑和等离子体喷发产生的强大能量何时到达地球的能力，这些能量会损坏卫星并导致停电。与科雷克合作测量太阳风的仪器的贾斯汀·卡斯珀在新闻发布会上说，忽略风的这种横向分量就像在预测飓风登陆地点时忽略侧风一样，“它已经指明了改进太空天气预报的方法。”

这项新研究还包含各种其他结果，包括暗示太阳周围存在一个长期理论化的无尘区，以及一系列磁场结构和太阳风，这些结构和风小到无法从地球上看到，研究人员强调，这些数据只是开始。在接下来的六年里，帕克将利用与金星的进一步接触，使自己越来越靠近太阳，最终穿透日冕，直接观察太阳最神秘的一层。幸运的是，太阳物理学家习惯于耐心等待。

“我们等了几十年才弄清楚这些谜团，其中一些已经存在了几百年，”福克斯说。“我们一直在等待技术成熟，这样我们才能真正执行这项大胆的任务并获得这些观察结果。”