由美国宇航局戈达德太空飞行中心的玛拉·约翰逊-格罗拍摄
随着帕克太阳探测器越来越靠近太阳，它正穿越到未知的区域并有新的发现
这张图片展示了帕克太阳探测器在这些里程碑和发现中距离太阳的距离
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心/玛丽·P
赫里比克-基思 历史上第一次，宇宙飞船接触到了太阳
美国宇航局的帕克太阳探测器现在已经飞过了太阳高层大气——日冕——并在那里对粒子和磁场进行了采样
这个新的里程碑标志着帕克太阳探测器迈出了重要的一步，也标志着太阳科学的巨大飞跃
正如登上月球可以让科学家了解它是如何形成的一样，触摸太阳的构成材料将有助于科学家发现关于我们最近的恒星及其对太阳系影响的关键信息
“帕克太阳探测器‘接触太阳’是太阳科学的一个不朽的时刻，也是一个真正了不起的壮举，”美国宇航局华盛顿总部科学任务局副局长托马斯·祖布辰说
“这个里程碑不仅让我们对太阳的演化及其对太阳系的影响有了更深入的了解，而且我们对自己恒星的所有了解也让我们对宇宙其他地方的恒星有了更多的了解
" 随着它越来越靠近太阳表面，帕克有了新的发现，其他航天器看不到太远的地方，包括太阳风——来自太阳的粒子流，可以影响我们地球
2019年，帕克发现太阳风中的磁性之字形结构，即所谓的转向，在靠近太阳的地方非常多
但是它们是如何以及在哪里形成的仍然是个谜
从那以后，帕克太阳探测器到太阳的距离缩短了一半，现在已经通过了足够近的距离来识别它们起源的一个地方:太阳表面
穿过日冕的第一条通道——以及未来更多飞越的承诺——将继续提供不可能从远处研究的现象的数据
马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室的帕克项目科学家努尔·拉乌阿非说:“帕克太阳探测器飞得离太阳如此之近，现在它能感知到太阳大气中磁性占主导地位的层——日冕——的情况，这是我们以前无法感知的。”
“我们在磁场数据、太阳风数据和视觉图像中看到了日冕中的证据
我们实际上可以看到飞船穿过日全食时可以观察到的日冕结构
" 比以往任何时候都更近 帕克太阳探测器于2018年发射，通过比以往任何航天器更接近太阳来探索太阳的奥秘
发射三年后，第一次受孕几十年后，帕克终于来了
与地球不同，太阳没有固体表面
但是它确实有一个过热的大气层，由太阳物质通过重力和磁力与太阳结合而成
随着不断上升的热量和压力将这种物质推离太阳，它到达了一个点，在这个点上，重力和磁场太弱而无法容纳它
这一点被称为阿尔芬临界表面，标志着太阳大气的结束和太阳风的开始
有能量穿越这一边界的太阳能材料成为太阳风，当太阳穿过太阳系时，太阳风将太阳的磁场拖向地球和更远的地方
重要的是，在阿尔芬临界表面之外，太阳风移动得如此之快，以至于风中的波浪无法以足够快的速度回到太阳——切断了它们之间的联系
直到现在，研究人员还不确定阿尔芬临界表面到底在哪里
根据日冕的远程图像，估计它位于距离太阳表面10到20个太阳半径的某个地方——4
3至8
600万英里
帕克的螺旋轨道使它慢慢靠近太阳，在最后几次飞行中，航天器始终低于20个太阳半径(地球与太阳距离的91%)，使它处于穿越边界的位置——如果估计正确的话
2021年4月28日，在第八次飞越太阳期间，帕克太阳探测器在18时遇到了特定的磁场和粒子条件
8个太阳半径(约8
100万英里)，这告诉科学家它已经第一次越过了阿尔芬临界表面，并最终进入了太阳大气层
《物理评论快报》上发表的一篇关于这一里程碑的新论文的主要作者、BWX Technologies，Inc .的副首席技术官贾斯汀·卡斯珀(Justin Kasper)表示:“我们完全预计，我们迟早会遇到日冕，至少会持续很短的时间。”
密歇根大学教授
“但非常令人兴奋的是，我们已经达到了这个目标
" 历史上第一次，宇宙飞船接触到了太阳
美国宇航局的帕克太阳探测器现在已经飞过了太阳高层大气——日冕——并在那里对粒子和磁场进行了采样
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心/乔伊·吴 进入风暴之眼 在飞越期间，帕克太阳探测器数次进出日冕
这证明了一些人的预测——阿尔芬临界表面的形状不像一个光滑的球
相反，它的表面有褶皱的尖峰和谷
发现这些突起与来自地表的太阳活动在哪里一致，可以帮助科学家了解太阳上的事件如何影响大气和太阳风
有一次，当帕克太阳探测器下降到15个太阳半径以下(大约6
距离太阳表面500万英里)，它穿过日冕中一个被称为伪流的特征
伪流是从太阳表面升起的巨大结构，在日食期间可以从地球上看到
穿过伪流就像飞入暴风眼
在伪流内部，情况平静下来，粒子减速，转向次数减少——这与航天器通常在太阳风中遇到的繁忙粒子弹幕相比发生了戏剧性的变化
宇宙飞船第一次发现自己处在一个磁场强到足以控制粒子运动的区域
这些条件是航天器通过阿尔芬临界表面并进入太阳大气的确凿证据，在太阳大气中，磁场决定了该地区一切事物的运动
穿越日冕的第一次飞行只持续了几个小时，这是此次任务的众多计划之一
帕克将继续螺旋靠近太阳，最终达到8
86太阳半径(3
8300万英里)
即将到来的飞越，下一次发生在2022年1月，将有可能使帕克太阳探测器再次穿过日冕
美国宇航局总部太阳物理部门主任尼古拉·福克斯说:“看到帕克在未来几年反复穿过日冕时发现了什么，我很兴奋。”
“新发现的机会是无限的
" 日冕的大小也是由太阳活动驱动的
随着太阳11年的活动周期——太阳周期——逐渐上升，日冕的外缘将会扩大，这使得帕克太阳探测器有更大的机会在日冕内部停留更长的时间
卡斯珀说:“这是一个非常重要的领域，因为我们认为各种各样的物理学都有可能开启。”
“现在我们正在进入那个区域，并希望开始看到一些这样的物理和行为
" 缩小折返起点 甚至在第一次穿越日冕之前，一些令人惊讶的物理现象就已经出现了
在最近的太阳相遇中，帕克太阳探测器收集了数据，精确地指出了太阳风中之字形结构的起源，这种结构被称为转向
数据显示，转向起源于太阳的可见表面——光球层
当它到达9300万英里外的地球时，太阳风是粒子和磁场的无情逆风
但是当它逃离太阳时，太阳风是有结构的，不完整的
20世纪90年代中期，美国国家航空航天局-欧洲航天局的“尤利西斯”号任务飞越了太阳两极，在太阳风的磁场线中发现了一些奇怪的S形扭结，这些扭结在带电粒子逃离太阳时以之字形轨迹绕行
几十年来，科学家们认为这种偶尔的变向是局限于太阳极地的奇怪现象
当帕克太阳探测器在第九次相遇时穿过日冕时，飞船通过被称为日冕飘带的结构飞行
这些结构可以被看作是明亮的特征，在上面的图像中向上移动，在下面的行中向下倾斜
这种观点是可能的，因为航天器在日冕内部的飘带上方和下方飞行
直到现在，人们只能从远处看到彩带
在日全食期间，它们在地球上是可见的
学分:美国国家航空航天局/约翰·霍普金斯海军研究实验室 2019年，在距离太阳34个太阳半径的地方，帕克发现转向并不罕见，但在太阳风中很常见
这重新激起了人们对这些功能的兴趣，并提出了新的问题:它们来自哪里？它们是在太阳表面锻造的，还是由太阳大气中的磁场扭曲过程形成的？ 发表在《天体物理学杂志》上的新发现最终证实了一个原点在太阳表面附近
这些线索来自帕克第六次飞越时离太阳越来越近的轨道，离太阳半径不到25
数据显示，变向出现在斑块中，并且比其他元素有更高比例的氦——已知来自光球层
当科学家们发现这些斑块与磁漏斗对齐时，这种转变的起源进一步缩小，磁漏斗出现在对流细胞结构(称为超级颗粒)之间的光球层中
除了是转向的发源地之外，科学家们认为磁漏斗可能是太阳风的一个组成部分
太阳风有两种不同的形式——快太阳风和慢太阳风，漏斗可能是快太阳风中一些粒子的来源
加州大学伯克利分校教授斯图尔特·贝尔是这篇新的转向论文的主要作者，他说:“转向区域的结构与日冕底部的小磁漏斗结构相匹配。”
“这是我们对一些理论的期望，这为太阳风本身找到了一个来源
" 了解快速太阳风的成分在哪里以及如何出现，如果它们与变向有关，可能有助于科学家解答一个长期的太阳之谜:日冕是如何被加热到数百万度，远比下面的太阳表面热
虽然新发现确定了转向的位置，但科学家们还不能确认它们是如何形成的
一种理论认为，它们可能是由像海浪一样在该地区翻滚的等离子体波造成的
另一种观点认为它们是由一种被称为磁重联的爆炸过程形成的，这种现象被认为发生在磁漏斗聚集的边界
贝尔说:“我的直觉是，随着我们越来越深入任务，越来越靠近太阳，我们将了解更多关于磁漏斗是如何与变向连接的。”
“希望能解决是什么过程制造它们的问题
" 现在研究人员知道该寻找什么了，帕克的近距离通过可能会揭示更多关于变向和其他太阳现象的线索
即将到来的数据将让科学家们一窥一个对日冕过热和推动太阳风达到超音速至关重要的区域
来自日冕的这种测量对于理解和预测极端空间天气事件至关重要，这些极端空间天气事件会扰乱电信并损坏地球周围的卫星
美国宇航局总部帕克项目主管约瑟夫·史密斯说:“看到我们的先进技术成功地让帕克太阳探测器比以往任何时候都更接近太阳，并且能够返回如此惊人的科学，这真的很令人兴奋。”
“我们期待着看到在未来几年里，随着探索的深入，该任务还会发现什么
" 帕克太阳探测器是美国宇航局“与星共存”计划的一部分，旨在探索直接影响生命和社会的日地系统的各个方面
“与星共存”项目由该机构位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心为华盛顿的美国宇航局科学任务局管理
马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室为美国宇航局管理帕克太阳探测器任务，并设计、建造和运行航天器
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