史上首次，人类探测器穿过日冕“接触”太阳

本文来自微信公众号：大数据文摘（ID：BigDataDigest），原文标题：《人类第一次接触到太阳“表面”！NASA官宣：帕克太阳探测器成功进入太阳大气层》，头图来自：NASA

当帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）穿过太阳大气层时，人类第一次“接触”到了太阳。

2021年12月14日，NASA发布消息表示，帕克太阳探测器在今年4月穿过了太阳的上层大气——日冕，并在那里对粒子和磁场进行了采样，这是人类探测器首次进入太阳大气层。

这个里程碑事件标志着帕克太阳探测器迈出了一大步，也是全人类太阳科学的一大步。 就像登上月球让科学家们了解它是如何形成的一样，接触太阳的组成物质将帮助科学家们发现关于离人类最近的恒星及其对太阳系影响的关键信息。 

NASA总部科学任务理事会副主任Thomas Zurbuchen说：“帕克太阳探测器‘触碰到太阳’是太阳科学的一个里程碑，是一个真正了不起的壮举。” 

首次进入，比以往任何时候都要亲密

与地球不同，太阳没有固体表面。但是它确实有一个过热的大气层，它是一个由氢、氦和其他一些元素组成的气体球，这些气体物质通过重力和磁力与太阳结合而成。当上升的热量和压力将这些物质推离太阳到达一个临界值时，引力和磁场微弱到无法将其容纳。 

那个点被称为Alfvén临界面，标志着太阳大气层的终结和太阳风的开始，帕克探测器穿越的就是这个临界面。

到目前为止，研究人员还不确定Alfvén临界面的确切位置。 根据遥远的日冕图像，估计它在距离太阳表面10到20个太阳半径之间——也就是430万到860万英里。

帕克的飞行轨迹是围绕太阳转圈然后再慢慢地靠近太阳，在最后几次经过太阳时，探测器始终低于20个太阳半径（地球到太阳距离的91%）。

2021年4月28日，帕克太阳探测器第八次飞越太阳时，在太阳表面上方18.8太阳半径（约810万英里）处探测到了特定的磁场和粒子条件，这告诉科学家们，它第一次穿过了Alfvén临界表面，最终进入了太阳大气层。

经过了一系列的后续分析和研究，Justin Kasper等人发表的关于这个里程碑的论文于12月14日在《物理评论快报》上发表，向世人宣布了这一消息。

Justin Kasper说，“我们完全预料到，我们迟早会遇到日冕，至少在短时间内……但令人兴奋的是，我们已经实现了这一目标。”

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

在飞越过程中，帕克太阳探测器数次进出日冕。这证明了一些人的预测——Alfvén临界面不是光滑的球形，相反，它的表面有起伏的尖峰和峡谷。

发现这些突起与太阳表面的活动排列在一起，可以帮助科学家了解太阳上的事件是如何影响大气层和太阳风的。

当帕克太阳探测器降到距离太阳表面15个太阳半径以下（大约650万英里）时，它一度穿过日冕中的一个标志特征——伪流光（Pseudostreamer）。伪流光是在日食期间从地球上可以看到的从太阳表面升起的巨大结构。

穿过伪流光就像飞进了台风眼中，那里整个环境平静下来，粒子运动减慢，数量减少——这与探测器在太阳风中经常遇到的密集粒子流相比非常不同。

这证明帕克已经通过了Alfvén临界面，进入了太阳大气层，因为这里的磁场强度已经足以控制粒子运动。

发射于2018年，还将继续靠近太阳

帕克太阳探测器发射于2018年，主要科学目标是追踪能量和热量是如何通过日冕移动的，以及探索是什么加速了太阳风和太阳高能粒子。

60多年来，科学家们一直在寻找这些问题的答案，但是这项调查需要发送一个探测器直接穿过日冕1277摄氏度的高温。帕克太阳探测器携带了四套设备，用于研究磁场、等离子体和高能粒子，并对太阳风成像。

为了对抗高温，探测器和仪器都被11.43厘米的碳复合材料防护罩所包裹，探测器将飞到离太阳足够近的地方，观察太阳风从亚音速到超音速的速度，它也会飞过最高能量的太阳粒子的诞生地。

第一次穿过日冕层只持续了几个小时，未来，帕克将继续盘旋着接近太阳，最终到达距离太阳表面仅8.86个太阳半径（383万英里）的地方，帕克下一次穿越日冕将发生在2022年1月。

NASA总部太阳物理学部门主管Nicola Fox说: “我很期待帕克在未来几年里反复穿过日冕时所发现的东西。”

“新发现的机会是无限的。”

参考报道：

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

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