2018年8月,名为“帕克”的探测器腾空而起,它的使命是近距离探索太阳的奥秘。历经数年飞行,2021年4月,“帕克”首次穿越了太阳的日冕层,这是太阳大气的最外层。此后,它多次与太阳“亲密接触”,最近时距离太阳表面仅约610万公里。
近日,科学家通过分析“帕克”探测器传回的数据,揭示了一个关于太阳的重大发现,这一发现颠覆了我们对太阳的传统认知。
想象一下一条汹涌澎湃的河流,河水中充满了各种大小的漩涡。这些漩涡在河水流动中不断碰撞、摩擦,逐渐从大变小,最终消散。类似地,科学家曾认为,太阳日冕层中等离子体物质的流动也伴随着类似的过程,其中的“漩涡”能量会按照从大到小的顺序逐渐耗散。
然而,此次研究发现,太阳日冕层中等离子体湍流的能量流动并不如预期般顺畅。在某个中间环节,能量流动似乎被“阻断”了。就像河流中突然竖起了一座大坝,能量的“水流”无法继续流向下游,而是被大量转化成一种名为“离子回旋波”的磁流体波。
这种波的频率与等离子体中离子围绕磁力线做螺旋运动的频率相匹配,因此它们通过共振的方式,将能量精准且高效地传递给太阳日冕层的等离子物质。这一发现为解释太阳日冕层的高温提供了新的线索。
科学家推测,太阳日冕层中的等离子体流往往呈现大片区域的正螺旋度或负螺旋度。当这两种螺旋度的等离子体团相遇时,由于太阳强大磁场的阻碍,它们不会轻易“破碎”,从而形成了一种巨大的“螺旋度势垒”。这一势垒的存在,导致了上述能量流动被阻断的现象。
长期以来,科学家一直无法合理解释太阳日冕层的高温现象。已知数据显示,太阳表面(光球层)的温度约为5500K,而日冕层的温度却高达数百万K。此次研究发现的“离子回旋波”机制,或许正是解开这一谜团的关键。
如果这一发现得到后续研究的证实,那么我们将有望彻底理解太阳日冕层高温的原因。正是这种机制产生的“离子回旋波”对日冕层物质的高效能量输入,才造就了日冕层的高温环境。