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

由美國(guó)西南研究院（Southwest Research Institute，簡(jiǎn)稱 SwRI）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)首次直接證實(shí)了長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于磁重聯(lián)（magnetic reconnection）的理論。磁重聯(lián)是一種強(qiáng)大的過(guò)程，其釋放出儲(chǔ)存的磁能，從而引發(fā)太陽(yáng)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(yáng)探測(cè)器，它是唯一進(jìn)入太陽(yáng)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(chǎng)線斷裂并重新連接成不同排列時(shí)，這種突然的轉(zhuǎn)變會(huì)釋放出巨大的能量。在太陽(yáng)上，這一過(guò)程會(huì)引發(fā)爆發(fā)，這些爆發(fā)可能會(huì)波及整個(gè)太陽(yáng)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(kāi)發(fā)出準(zhǔn)確的模型來(lái)描述太陽(yáng)上的重聯(lián)過(guò)程，對(duì)于預(yù)測(cè)這些破壞性的太陽(yáng)風(fēng)暴至關(guān)重要。

“磁重聯(lián)在不同的空間和時(shí)間尺度上運(yùn)行，從太陽(yáng)到地球磁層，再到實(shí)驗(yàn)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(yáng)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(shuō)，“自 20 世紀(jì) 90 年代末以來(lái)，我們已經(jīng)能夠通過(guò)成像和光譜學(xué)在太陽(yáng)日冕中識(shí)別出磁重聯(lián)。借助于美國(guó)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(cè)成為可能。然而，類似的太陽(yáng)日冕研究直到 2018 年帕克太陽(yáng)探測(cè)器發(fā)射后才成為可能。”

帕克太陽(yáng)探測(cè)器前所未有地接近太陽(yáng)，為曾經(jīng)被認(rèn)為不可能的發(fā)現(xiàn)打開(kāi)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(chǎng)活動(dòng)的首批詳細(xì)圖像和測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)將這些觀測(cè)結(jié)果與歐洲航天局（ESA）太陽(yáng)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(tuán)隊(duì)確認(rèn)帕克太陽(yáng)探測(cè)器首次飛越了太陽(yáng)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(duì)不同參數(shù)的行為有一個(gè)基本的了解，”P(pán)atel 說(shuō)，“從這次遭遇中收到的測(cè)量和觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了數(shù)十年來(lái)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(lái)的模型提供強(qiáng)有力的約束，并為理解帕克太陽(yáng)探測(cè)器在其他時(shí)間段和事件中的太陽(yáng)測(cè)量數(shù)據(jù)提供一條路徑?！?/p>

由西南研究院領(lǐng)導(dǎo)的美國(guó)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(yáng)探測(cè)器觀測(cè)結(jié)果現(xiàn)在為研究人員提供了連接地球尺度和太陽(yáng)尺度重聯(lián)的缺失環(huán)節(jié)。西南研究院接下來(lái)將致力于確定帕克太陽(yáng)探測(cè)器識(shí)別出的活躍重聯(lián)區(qū)域中是否存在伴隨湍流或磁場(chǎng)波動(dòng)和波的重聯(lián)機(jī)制。

“正在進(jìn)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，”P(pán)atel 說(shuō)，“在太陽(yáng)上理解這些過(guò)程有助于更好地預(yù)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)，并提高我們對(duì)近地環(huán)境的理解?！?/p>

帕克太陽(yáng)探測(cè)器是美國(guó)宇航局的一項(xiàng)任務(wù)，旨在近距離研究太陽(yáng)，揭示其活動(dòng)如何塑造地球周圍環(huán)境。它是美國(guó)宇航局“與星共存”計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃專注于太陽(yáng)-地球系統(tǒng)及其對(duì)日常生活和社會(huì)的影響。該計(jì)劃由馬里蘭州的美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心為華盛頓的美國(guó)宇航局科學(xué)任務(wù)理事會(huì)管理。該航天器由約翰?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和建造，該實(shí)驗(yàn)室還負(fù)責(zé)操作和管理該任務(wù)。