流氓等离子体波。浮磁岛。带电粒子簇射。这些只是NASA的帕克太阳探测器在与太阳的前两次亲密接触中所见证的一些事情。
帕克执行了近7年的任务，反复在太阳附近飞行，收集几十年来困扰太阳物理学家的神秘信息(SN: 7/5/18)。飞行机器人通过来自太阳的脆弱的等离子体工艺,研究人员希望找出等玩家为什么太阳大气层是几百万摄氏度温度比表面和权力太阳风,吹向外的带电粒子穿过太阳系。
任务科学家还没有准备好回答这些问题。12月4日，在《自然》杂志的四篇论文中，科学家们在线公布了“好奇号”前两次绕日轨道运行的数据。
“我们正在探索一个全新的区域，”位于华盛顿特区的美国海军研究实验室的太阳物理学家Russell Howard说，他负责探测器的摄像机。“我们一年前制定的问题将会被我们实际看到的事情所震惊。”
帕克号于2018年发射，目前在一个椭圆轨道上运行，大约每五个月将它带到太阳附近(SN: 8/12/18)。随着9月1日的最新一次近距离接触，调查已经完成了其中的三次。每一次，宇宙飞船都在距太阳表面2400万公里的范围内飞行——大约是水星的两倍。
帕克已经在前两次旅行中提供了很多惊喜。例如，“我们发现了一些意想不到的强烈的等离子波在太阳的大气层中轰轰作响，沐鸣平台登陆线路”任务科学家Justin Kasper说，他是位于安娜堡的密歇根大学的物理学家。
数据显示，帕克在与太阳的近距离接触中，等离子体冲向太空的爆炸对他造成了沉重打击。每隔一段时间，远离太阳的等离子体的速度就会跃升近50万公里每小时——速度几乎翻倍——持续几分钟。
高速等离子体电流图解
帕克太阳探测器发现高速等离子电流从太阳流动，似乎是由太阳磁场的剧烈波动推动的，如图所示。
美国国家航空航天局
“我们从未见过这样的事情，”英格兰曼彻斯特大学的太阳物理学家菲利帕·勃朗宁说，他没有参与这次任务。
每一个等离子波都伴随着探测器周围磁场的突然逆转。Kasper说:“宇宙飞船上的指南针会在波浪经过时一直旋转。”科学家们认为，他们看到的是磁场中的s形波纹，就好像太阳表面附近的什么东西抓住了一条磁场线，像鞭子一样把它折断。
这些“s”形并没有让位于马德里的欧洲空间天文中心的天体物理学家雅尼斯·佐格内利斯(Yannis Zouganelis)感到太惊讶。他表示:“我们应该会看到到处都是弯曲的线条。”太阳的磁场有时会摇摆不定，随着太阳内部流体的搅动而抖动。“然而，令人惊讶的是，我们看到它们非常频繁，而且非常强烈。”
虽然这些超级巨浪的起源尚不清楚，但在第一次遭遇超级巨浪的11天里，宇宙飞船记录了大约800次超级巨浪。“这是我们可以尝试联系的非常具体的事情，”卡斯珀说。“太阳在11天内发出800次的光是什么?”
日冕流光
2018年11月，在与太阳的第一次近距离接触(图片左侧)时，帕克飞船拍下了这张日冕流光的照片。日冕流光是一条由太阳等离子体聚集而成的带子，一直延伸到太空中。
帕克距离太阳表面约2400万公里处的等离子体也以比预期快得多的速度绕太阳旋转。研究人员预计，当逃逸的等离子体在太阳的自转作用下旋转进入太空时，其横向速度将达到每秒几公里。相反，飞船记录的速度高达每秒50公里。“这太疯狂了，”卡斯珀说。
如此高的速度可能意味着研究人员必须重新思考太阳——以及所有恒星——是如何进化的。当恒星风盘旋而去时，它们携带着恒星的旋转能量，逐渐使恒星的旋转停止(SN: 8/2/19)。卡斯珀说，更快的螺旋风可能意味着恒星下降的速度比想象的要快得多。
Zouganelis说:“如果这是真的，那真是太不可思议了。”不过他提醒说，在重写恒星物理学教科书之前，这些测量数据需要在低海拔地区得到证实。这是帕克在未来轨道上要注意的许多事情之一，卡斯珀说。
在帕克忙于提出新问题的同时，它也可能有助于解决一个谜:“缓慢”太阳风的起源。来自太阳的粒子洪流是两股流动的混合物，其中一股流动的速度是另一股的两倍。研究人员已经知道，快速的成分来自于太阳两极附近，通过磁场中被称为日冕洞的漏斗状开口产生。现在，帕克的数据表明，缓慢的风来自太阳赤道附近的小日冕洞。
加州大学伯克利分校的太阳物理学家、执行任务的科学家斯图尔特·贝尔说:“以前人们并不清楚日冕洞会产生缓慢的风。”“但现在我们可以非常清楚地看到这一点。”
新的花絮还在继续。帕克的照相机捕捉到了磁性“岛屿”的形成，这些“岛屿”是长期预测的等离子体管道，它们被一组磁场诱捕，将能量和物质带到太空。研究人员认为，他们可能还发现了一些迹象，表明在太阳附近的星际尘埃中存在着一种长期假设但从未被发现的清除现象。
宇宙飞船还记录了一些来自太阳的高能粒子(主要是质子)的小型爆发。普林斯顿大学的太阳物理学家David McComas负责帕克的一个粒子探测器，他说，这些粒子可能为更大体积的粒子海啸提供了种子，这些粒子海啸有时作为太阳风的一部分被带到高空。这些较小的爆发没有被其他在更远轨道上运行的宇宙飞船看到，这意味着帕克正在近距离观察粒子加速，否则就会错过。
“我们知道高能粒子来自太阳，但我们似乎在太阳附近看到了更多，沐鸣平台登陆线路”布朗宁说。“这告诉我们，粒子加速可能比我们想象的要普遍得多。”
帕克最初轨道上的大量信息肯定会让研究人员在接下来的几年里忙个不停。Zouganelis说:“他们提出的问题比他们回答的要多。”“最重要的是，这些论文表明，这些仪器工作得非常好，当它们更接近太阳时，我们将进行伟大的测量。”
帕克的工作远未结束。在接下来的18次轨道飞行中，飞船将利用金星的引力向太阳靠近一英寸。然后，它的最后三次轨道，从2024年12月开始，将把帕克带到离太阳表面只有600万公里的范围内，比以往任何一次任务的距离都要近7倍多，让帕克的所有特殊保护技术经受考验(SN: 7/31/18)。
位于马里兰州劳雷尔市的约翰霍普金斯大学应用物理实验室的任务负责人努尔·拉瓦菲对这个太阳能探测器的未来充满信心。“我们将永远不会以同样的方式看到太阳风，”他说。“帕克要为我们改写教科书。”