無論是神話傳說中的夸父逐日,、后羿射日，還是現(xiàn)代以來針對太陽的各種望遠鏡和探測器,，或許都意味著,，從古至今，人類對太陽的興趣從來未曾褪卻過,。

近日,，NASA 科學(xué)任務(wù)理事會副局長托馬斯·祖布欽（Thomas Zurbuchen）宣布，“帕克太陽探測器 于今年 4 月 28 日成功穿過太陽日冕,，成為人類歷史上首個‘接觸’太陽的航天器”[1],。

該探測器于 2018 年發(fā)射升空，旨在觀測太陽內(nèi)部環(huán)境,，并揭示太陽運行機制,，從而為解決一些天文學(xué)界長期存在的難題提供佐證。

12 月 14 日,，相關(guān)成果發(fā)表在Physical Review Letters上,，該論文以《帕克太陽探測器進入磁控日冕》（Parker Solar Probe Enters the Magnetically Dominated Solar Corona）為題。第一作者是美國密歇根天體物理學(xué)研究所教授,、BWX Technologies 副首席技術(shù)官賈斯汀·卡斯帕（Justin C. Kasper ）,。

人類“逐日”步伐從未停息

人類離不開陽光，就像離不開空氣和水一樣,。如春雨潤物無聲,，太陽光照在維持地球循環(huán)運作方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

古時候,，太陽一度被神話成人,，《淮南子·天文訓(xùn)》中記載：“日出于旸谷，浴于咸池，拂于扶桑,，是謂晨明,。”

到了近現(xiàn)代,，隨著科學(xué)文明的進步，我們終于知道太陽其實只是銀河系內(nèi)諸多星系中的一顆普通恒星,，所謂的太陽發(fā)光也只是其內(nèi)部的核聚變反應(yīng),。然而，人類對太陽的好奇并未因此而得到滿足,，反而愈發(fā)想要探索其隱藏在“高溫面具”下的真面目,。

圖 | 日全食期間的日冕圖像（來源：NASA）

20 世紀 90 年代，美國發(fā)射“尤利西斯”（Ulysses）太陽探測器,，以求近距離觀測地球兩極,。在經(jīng)過長達 17 年的漫長飛行旅程后，其最終于 2008 年完美結(jié)束探索使命,；

2001 年,，“起源”號探測器成功發(fā)射。值得一提的是,，該探測器通過一種收集裝置,，成功采集到太陽風(fēng)粒子樣本；

2003 年,，“星系演化”探測器成功升空,，這是人類首次對銀河系以外的太空進行紫外線測量，為包括太陽系在內(nèi)的眾多星系的演化研究提供了支持,；

2018 年 8 月 12 日,，此次報道中的主角帕克太陽探測器在肯尼迪航天中心發(fā)射。不同于此前的各種航天器,，NASA 對其寄予厚望,，認為“這將是人類探測器首次如此近距離接觸太陽，它將直接飛入太陽外層大氣層日冕所在軌道上,，距離太陽表面僅 650 萬公里”,。

需要注意的是，將航天器送入太陽磁化大氣層的概念,，甚至比 NASA 創(chuàng)立時間更早,。

據(jù)悉，帕克探測器是目前已知飛行速度最快的人類航天器,，速度幾乎可達每小時 40 萬千米,。

此外，它的名字來源于美國天文學(xué)家尤金·帕克（Eugene Parker），以表彰其在太陽風(fēng)研究中作出的卓越貢獻,。

探測器首次進入太陽日冕

雖然公布日期是在 12 月 14 日,，但事實上，帕克探測器抵達太陽日冕處的準(zhǔn)確時間為 4 月 28 日,，并停留了 5 個小時之久,。

帕克探測器的主要目標(biāo)是了解太陽的工作原理，不過這卻需要其穿越太陽大氣層,，并搜集太陽粒子,。

日冕是太陽大氣的最外層，溫度可達 200 萬攝氏度,，太陽內(nèi)部的溫度卻只有 5500 攝氏度左右,。如何讓航天器抵御高溫的侵蝕穿越太陽外邊界也因此成為了關(guān)鍵。

為了解決這個難題,，哈佛-史密森尼天體物理中心（CfA）的研究團隊設(shè)計了一個類似杯子的探測儀器,，由鎢、鈮,、鉬和藍寶石等具有高熔點的材料制成,，即使是穿越日冕也不會融化。

CfA 天體物理學(xué)家安東尼·凱斯（Anthony W. Case）表示,，“擊中帕克太陽探測器的光量決定了航天器的溫度,。雖然探頭的大部分都受到隔熱罩的保護，但我們的杯子是僅有的兩種突出且沒有保護的儀器之一,?！?/p>

在凱斯看來，該太陽探測器杯本身就是一種工程壯舉,。

他進一步解釋道,，“在進行測量時，杯子會直接暴露在陽光下并在非常高的溫度下運行,；它實際上是熾熱的,，儀器的部分溫度超過 1000 攝氏度，并發(fā)出紅橙色的光,?！?/p>

最終結(jié)果是，太陽探測器杯成功完成太陽粒子的收集工作,，這將幫助科學(xué)家們了解帕克探測器的最新動態(tài)以及其是否安全抵達日冕,。

圖 | 藝術(shù)家對接近太陽的帕克探測器的構(gòu)想（來源：NASA）

通過帕克反饋回來的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,，即阿爾文臨界表面并不是光滑的,，而是如同老人一般有著“皺紋”。

阿爾文臨界表面位于“太陽大氣層終結(jié)和太陽風(fēng)開始”的位置，由于太陽沒有固體的表面,，這個位置也就成為了常規(guī)意義上的界面,。

研究人員注意到，阿爾文臨界表面下方的折返點遠少于其上方的折返點,。這一發(fā)現(xiàn)可能意味著日冕內(nèi)不會形成折返,。

“幾十年來，我們一直在觀察太陽及其日冕,，我們知道那里正在發(fā)生有趣的物理學(xué)來加熱和加速太陽風(fēng)等離子體,，但我們?nèi)匀粺o法準(zhǔn)確地說出這種物理學(xué)是什么?！盢ASA 帕克太陽探測器項目科學(xué)家努爾·拉瓦菲（Nour Raouafi）表示。

“隨著帕克太陽探測器現(xiàn)在飛入磁主導(dǎo)的日冕,，我們將獲得期待已久的關(guān)于這個神秘區(qū)域內(nèi)部運作的見解,。”

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參考：

1.J.?C. Kasper et al.Physical Review Letters127,，255101（2021）.

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