人類第一次接觸到太陽“表面”！NASA官宣：帕克太陽探測器成功進(jìn)入太陽大氣層

當(dāng)帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）穿過太陽大氣層時，人類第一次“接觸”到了太陽。

2021年12月25日，NASA發(fā)布消息表示，帕克太陽探測器在今年4月穿過了太陽的上層大氣——日冕，并在那里對粒子和磁場進(jìn)行了采樣，這是人類首次進(jìn)入太陽大氣層。

這個里程碑事件標(biāo)志著帕克太陽探測器邁出了一大步，也是全人類太陽科學(xué)的一大步。 就像登上月球讓科學(xué)家們了解它是如何形成的一樣，接觸太陽的組成物質(zhì)將幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)關(guān)于離人類最近的恒星及其對太陽系影響的關(guān)鍵信息。 

NASA總部科學(xué)任務(wù)理事會副主任Thomas Zurbuchen說：“帕克太陽探測器‘觸碰到太陽’是太陽科學(xué)的一個里程碑，是一個真正了不起的壯舉?！?nbsp;

首次進(jìn)入，比以往任何時候都要親密

與地球不同，太陽沒有固體表面。但是它確實有一個過熱的大氣層，它是一個由氫、氦和其他一些元素組成的氣體球，這些氣體物質(zhì)通過重力和磁力與太陽結(jié)合而成。當(dāng)上升的熱量和壓力將這些物質(zhì)推離太陽到達(dá)一個臨界舉例時，引力和磁場微弱到無法將其容納。 

那個點被稱為Alfvén臨界面，標(biāo)志著太陽大氣層的終結(jié)和太陽風(fēng)的開始，帕克探測器穿越的就是這個臨界面。

到目前為止，研究人員還不確定Alfvén臨界面的確切位置。 根據(jù)遙遠(yuǎn)的日冕圖像，估計它在距離太陽表面10到20個太陽半徑之間——也就是430萬到860萬英里。

帕克的飛行軌跡是圍繞太陽轉(zhuǎn)圈然后再慢慢地靠近太陽，在最后幾次經(jīng)過太陽時，探測器始終低于20個太陽半徑（地球到太陽距離的91%）。

2021年4月28日，帕克太陽探測器第八次飛越太陽時，在太陽表面上方18.8太陽半徑（約810萬英里）處探測到了特定的磁場和粒子條件，這告訴科學(xué)家們，它第一次穿過了Alfvén臨界表面，最終進(jìn)入了太陽大氣層。

經(jīng)過了一系列的后續(xù)分析和研究，Justin Kasper等人發(fā)表的關(guān)于這個里程碑的論文于12月14日在《物理評論快報》上發(fā)表，向世人宣布了這一消息。

Justin Kasper說，“我們完全預(yù)料到，我們遲早會遇到日冕，至少在短時間內(nèi)……但令人興奮的是，我們已經(jīng)實現(xiàn)了這一目標(biāo)?！?/p>

論文地址：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.255101

在飛越過程中，帕克太陽探測器數(shù)次進(jìn)出日冕。這證明了一些人的預(yù)測——Alfvén臨界面不是光滑的球形，相反，它的表面有起伏的尖峰和峽谷。

發(fā)現(xiàn)這些突起與太陽表面的活動排列在一起，可以幫助科學(xué)家了解太陽上的事件是如何影響大氣層和太陽風(fēng)的。

當(dāng)帕克太陽探測器降到距離太陽表面15個太陽半徑以下（大約650萬英里）時，它一度穿過日冕中的一個標(biāo)志特征——偽流光（Pseudostreamer）。偽流光是在日食期間從地球上可以看到的從太陽表面升起的巨大結(jié)構(gòu)。

穿過偽流光就像飛進(jìn)了臺風(fēng)眼中，那里整個環(huán)境平靜下來，粒子運動減慢，數(shù)量減少——這與探測器在太陽風(fēng)中經(jīng)常遇到的密集粒子流相比非常不同。

這一證明了帕克已經(jīng)通過了Alfvén臨界面，進(jìn)入了太陽大氣層，因為這里的磁場強度已經(jīng)足以控制粒子運動。

****于2018年，還將繼續(xù)靠近太陽

帕克太陽探測器****于2018年，主要科學(xué)目標(biāo)是追蹤能量和熱量是如何通過日冕移動的，以及探索是什么加速了太陽風(fēng)和太陽高能粒子。

60多年來，科學(xué)家們一直在尋找這些問題的答案，但是這項調(diào)查需要發(fā)送一個探測器直接穿過日冕1277攝氏度的高溫。帕克太陽探測器攜帶了四套設(shè)備，用于研究磁場、等離子體和高能粒子，并對太陽風(fēng)成像。

為了對抗高溫，探測器和儀器都被11.43厘米的碳復(fù)合材料防護(hù)罩所包裹，探測器將飛到離太陽足夠近的地方，觀察太陽風(fēng)從亞音速到超音速的速度，它也會飛過最高能量的太陽粒子的誕生地。

第一次穿過日冕層只持續(xù)了幾個小時，未來，帕克將繼續(xù)盤旋著接近太陽，最終到達(dá)距離太陽表面僅8.86個太陽半徑（383萬英里）的地方，帕克下一次穿越日冕將發(fā)生在2022年1月。

NASA總部太陽物理學(xué)部門主管Nicola Fox說: “我很高興看到帕克在未來幾年里反復(fù)穿過日冕時所發(fā)現(xiàn)的東西?！?/p>

“新發(fā)現(xiàn)的機會是無限的?！?/p>

參考報道：

https://www.nasa.gov/content/goddard/parker-solar-probe-humanity-s-first-visit-to-a-star

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-enters-the-solar-atmosphere-for-the-first-time-bringing-new-discoveries

https://www.vice.com/en/article/jgm5x8/nasa-parker-solar-probe-touches-the-sun-for-first-time-in-history