IT之家 8 月 24 日消息，美國宇航局（NASA）的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe，簡稱 PSP）首次飛越太陽大氣中磁重聯(lián)區(qū)域，直接證實了一個科學(xué)家們爭論了 70 年的理論。這一突破性成果揭示了太陽如何釋放出巨大的能量爆發(fā)，從而引發(fā)太陽耀斑和風暴，這些風暴足以干擾地球上的衛(wèi)星、電網(wǎng)和通信系統(tǒng)。

由美國西南研究院（Southwest Research Institute，簡稱 SwRI）領(lǐng)導(dǎo)的團隊首次直接證實了長期以來關(guān)于磁重聯(lián)（magnetic reconnection）的理論。磁重聯(lián)是一種強大的過程，其釋放出儲存的磁能，從而引發(fā)太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射以及其他太空天氣事件。這一突破得益于帕克太陽探測器，它是唯一進入太陽上層大氣的航天器。

據(jù)IT之家了解，磁重聯(lián)發(fā)生在超熱等離子體中的磁場線斷裂并重新連接成不同排列時，這種突然的轉(zhuǎn)變會釋放出巨大的能量。在太陽上，這一過程會引發(fā)爆發(fā)，這些爆發(fā)可能會波及整個太陽系，并干擾地球上的技術(shù)設(shè)備，包括衛(wèi)星、通信和電網(wǎng)。開發(fā)出準確的模型來描述太陽上的重聯(lián)過程，對于預(yù)測這些破壞性的太陽風暴至關(guān)重要。

“磁重聯(lián)在不同的空間和時間尺度上運行，從太陽到地球磁層，再到實驗室環(huán)境和宇宙尺度，”科羅拉多州博爾德市西南研究院太陽系科學(xué)與探索部門的研究科學(xué)家、新發(fā)表在《自然?天文學(xué)》雜志上的論文第一作者 Ritesh Patel 博士說，“自 20 世紀 90 年代末以來，我們已經(jīng)能夠通過成像和光譜學(xué)在太陽日冕中識別出磁重聯(lián)。借助于美國宇航局的磁層多尺度（MMS）任務(wù)等任務(wù)的發(fā)射，地球磁層中的原位探測成為可能。然而，類似的太陽日冕研究直到 2018 年帕克太陽探測器發(fā)射后才成為可能。”

帕克太陽探測器前所未有地接近太陽，為曾經(jīng)被認為不可能的發(fā)現(xiàn)打開了大門。在 2022 年 9 月 6 日的一次近距離飛越中，該航天器遭遇了一次大規(guī)模爆發(fā)，并收集了此類事件中等離子體和磁場活動的首批詳細圖像和測量數(shù)據(jù)。通過將這些觀測結(jié)果與歐洲航天局（ESA）太陽軌道飛行器的數(shù)據(jù)相結(jié)合，由西南研究院領(lǐng)導(dǎo)的團隊確認帕克太陽探測器首次飛越了太陽大氣中的磁重聯(lián)區(qū)域。

“我們已經(jīng)發(fā)展磁重聯(lián)理論近 70 年了，因此我們對不同參數(shù)的行為有一個基本的了解，”Patel 說，“從這次遭遇中收到的測量和觀測數(shù)據(jù)驗證了數(shù)十年來存在一定程度不確定性的數(shù)值模擬模型。這些數(shù)據(jù)將為未來的模型提供強有力的約束，并為理解帕克太陽探測器在其他時間段和事件中的太陽測量數(shù)據(jù)提供一條路徑。”

由西南研究院領(lǐng)導(dǎo)的美國宇航局 MMS 任務(wù)為研究人員提供了在近地環(huán)境中發(fā)生磁重聯(lián)的小尺度情況。2022 年的帕克太陽探測器觀測結(jié)果現(xiàn)在為研究人員提供了連接地球尺度和太陽尺度重聯(lián)的缺失環(huán)節(jié)。西南研究院接下來將致力于確定帕克太陽探測器識別出的活躍重聯(lián)區(qū)域中是否存在伴隨湍流或磁場波動和波的重聯(lián)機制。

“正在進行的工作在不同尺度上提供了發(fā)現(xiàn)，這使我們能夠看到能量是如何轉(zhuǎn)移的，粒子是如何加速的，”Patel 說，“在太陽上理解這些過程有助于更好地預(yù)測太陽活動，并提高我們對近地環(huán)境的理解。”

帕克太陽探測器是美國宇航局的一項任務(wù)，旨在近距離研究太陽，揭示其活動如何塑造地球周圍環(huán)境。它是美國宇航局“與星共存”計劃的一部分，該計劃專注于太陽-地球系統(tǒng)及其對日常生活和社會的影響。該計劃由馬里蘭州的美國宇航局戈達德太空飛行中心為華盛頓的美國宇航局科學(xué)任務(wù)理事會管理。該航天器由約翰?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室設(shè)計和建造，該實驗室還負責操作和管理該任務(wù)。