新研究表明，太陽表面并非只有熾熱的氣體，還存在一種名為“太陽雨”的現(xiàn)象。根據(jù)夏威夷大學(xué)團(tuán)隊的最新成果，太陽外層（即日冕）會出現(xiàn)低溫、高密度的等離子體團(tuán)塊，在高空凝結(jié)后墜落，猶如“降雨”。

長期以來，天文學(xué)家一直未能解釋“太陽雨”如何在太陽耀斑等劇烈活動中快速形成。現(xiàn)有模型都假設(shè)，日冕各種元素的分布在空間和時間上保持不變，但團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，這一假設(shè)嚴(yán)重影響了對太陽大氣的真實理解。實際情況是，太陽日冕中的元素配比會隨時間和區(qū)域發(fā)生變化，而這些變化正是太陽雨快速形成的關(guān)鍵。

此次，研究人員升級了名為HYDRAD的太陽等離子體模擬工具，讓低電離能元素（如鐵等）在模型中隨時間和空間動態(tài)變化。在這一新模型中，他們特別追蹤這些低電離能元素的遷移和變化規(guī)律，并將其與真實觀測中的太陽雨事件進(jìn)行比對，結(jié)果高度吻合。

具體過程如下：太陽下層的高溫等離子體沿磁力線“蒸發(fā)”升起（稱為色球蒸發(fā)），并流入日冕環(huán)路。環(huán)路的大部分區(qū)域低電離元素含量降低，唯有頂端（即環(huán)路頂點(diǎn)）元素增加，導(dǎo)致頂端區(qū)域輻射損失增強(qiáng)，使等離子體快速冷卻和凝結(jié)，進(jìn)而形成太陽雨。這一機(jī)制在耀斑劇烈加熱下尤為明顯。

該團(tuán)隊還強(qiáng)調(diào)，目前任何其他太陽模型都未考慮輻射過程與元素分布變化之間的關(guān)聯(lián)，而這種時空動態(tài)元素分布恰是理解日冕等離子體冷卻、太陽雨形成的核心。通過改進(jìn)模擬，科學(xué)家不僅提升了模型本身的精度，還有望推動磁流體動力學(xué)研究的新進(jìn)展。

觀測結(jié)果也佐證了模型預(yù)測：如Hinode/EIS衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)太陽雨攜帶復(fù)雜的元素“指紋”，雨滴顯示出類似光球?qū)拥墓?硫比，而周圍高溫等離子體則呈現(xiàn)出類似日冕的鈣/氬比，這與新模型對色球蒸發(fā)和元素行為的描述完全一致。

項目參與者Luke Benavitz表示，動態(tài)元素分布下的模型終于能與實際觀測完美匹配，“讓物理過程變得有血有肉”。合著者Jeffrey Reep補(bǔ)充道，這一發(fā)現(xiàn)可幫助科學(xué)家重新理解太陽加熱機(jī)制，修正過往因元素處理不當(dāng)導(dǎo)致的冷卻時長估算誤差，并催生更多新研究。

相關(guān)論文已發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》。