帕克太阳探测器确定驱动快速太阳风的机制

国家航空航天局的帕克太阳探测器已经飞得足够近，可以探测到太阳风在太阳表面产生的地方附近的精细结构，揭示了当太阳风以均匀的带电粒子爆炸形式离开太阳日冕时丢失的细节.

太阳风形成日球层，这是一个巨大的磁泡，可以保护我们太阳系中的行星免受高能宇宙射线的袭击。

然而，太阳风还携带等离子体和部分太阳磁场，它们会撞击地球的磁层并引起干扰，包括地磁风暴。

这些风暴发生在太阳经历更多的湍流活动时，包括太阳耀斑和大量等离子体向太空的喷射，称为日冕物质抛射。

地磁风暴是在地球两极附近可以看到壮观的极光的原因，但在它们最强大的时候，它们可以摧毁一个城市的电网，甚至可能破坏全球通信。

先前的研究表明，太阳磁场以某种方式驱动着太阳风，但研究人员并不知道其潜在机制。

在较早的一篇论文中，马里兰大学的詹姆斯·德雷克教授及其同事认为，太阳风的加热和加速是由磁重联驱动的。

他们解释说，太阳的整个表面都覆盖着小的热等离子体射流，这些射流被磁重联向上推动，当指向相反方向的磁场交叉连接时就会发生这种情况。反过来，这会触发大量能量的释放。

德雷克教授说：“两个指向相反方向的东西往往最终会相互湮灭，在这种情况下，这样做会释放出磁能。”

“发生在太阳上的这些爆炸都是由这种机制驱动的。这是磁场的湮灭。”

为了更好地理解这些过程，天文学家使用宇航局帕克太阳探测器的数据来分析流出日冕的等离子体。

2021 年 4 月，帕克太阳探测器成为第一个进入日冕的航天器，此后一直在靠近太阳。

德雷克教授团队分析的数据是在 13 个太阳半径的距离处采集的。

“当你非常接近太阳时，你会开始看到你在地球上看不到的东西，”德雷克教授说。

“环绕地球的所有卫星距离太阳 210 个太阳半径，现在我们减少到 13 个。我们已经接近了我们将要到达的距离。”

利用这些新数据，作者首次描述了冕洞中发生的磁能爆发，冕洞是太阳磁场中的开口，也是太阳风的来源。

他们证明了开放磁场和封闭磁场之间的磁重联——被称为互换连接——是一个连续的过程，而不是之前认为的一系列孤立事件。

这使他们得出结论，驱动加热等离子体向外喷射的磁能释放速度足以克服重力并产生太阳的快风。

加州大学伯克利分校教授 Stuart Bale 说：“重要的结论是漏斗结构内的磁重联提供了快速太阳风的能量来源。”

“它不仅来自冠状孔中的任何地方，而且在这些超颗粒细胞的冠状孔内亚结构化。”

“它来自与对流相关的这些小束磁能。”

“我们认为，我们的结果有力地证明了重新连接正在这样做。”

德雷克教授说：“风是由整个宇宙中的物体产生的，因此了解是什么驱使太阳产生风具有广泛的意义。”

“例如，来自恒星的风在保护行星系统免受银河宇宙射线的影响方面起着至关重要的作用，这会影响宜居性。”

“这不仅有助于我们了解宇宙，还可能有助于我们在其他行星上寻找生命。”

研究结果发表在《自然》杂志上。