刷新认知：距太阳表面仅610万公里，探测器发现太阳的一个大秘密

2018年8月，一个专门用于近距离探测太阳的探测器发射升空，这个探测器被命名为“帕克”（Parker），早在2021年4月的时候，它就首次穿过了太阳的日冕层（即太阳大气最外面的那一层），在接下来的日子里，它又多次与太阳进行了“接触”，最近的一次距离太阳表面仅610万公里左右。

引人注目的是，科学家近日根据“帕克”探测器传回的探测数据，发现了太阳的一个大秘密，刷新了我们对太阳的认知。什么秘密呢？下面我们就来具体了解一下。

想象一条湍急的河流，其中充斥着各式各样的旋涡，通常情况下，随着河水的流动，这些旋涡会不断的碰撞与摩擦，并随之破碎，于是大旋涡就会变成小旋涡，小旋涡又会变成更小的旋涡，如此一来，旋涡里蕴含的能量就按“从大到小”的顺序逐渐地耗散了。

实际上，太阳日冕层中的等离子体物质的流动也类似于湍急的河流，其中也会充斥着各式各样的“旋涡”，并且也会不断地碰撞与摩擦，所以科学家此前普遍认为，这些“旋涡”里蕴含的能量也会按“从大到小”的顺序逐渐地耗散。

然而在此次研究中，科学家却发现，在太阳日冕层的等离子体湍流中，能量的流动并没有像之前想象的那样顺畅地进行，实际情况是，在“从大到小”的某个中间环节，这个过程似乎被“堵住”了。

这就像在湍流能量按“从大到小”的顺序逐渐耗散的河流中，突然筑起了一座大坝，能量的“流水”无法顺畅地流向下游（更小的尺度），被强制拦截了下来。

在此之后，这些被拦截的湍流能量并不会一直滞留在这个环节，它们会大量地转化成一种被称为“离子回旋波”（Ion Cyclotron Waves）的磁流体波。

由于这种波的频率与等离子体中的离子围绕磁力线做螺旋运动的频率相匹配，因此它们就会通过共振的方式，直接将能量精准而高效地输入到太阳日冕层的等离子物质中。

那么，这到底是什么机制造成的呢？对此，科学家给出的推测是，太阳日冕层中的等离子体流往往会是这样一种情况：在大片区域内，要么都是正螺旋度，要么是都负螺旋度。

在这种情况下，当大片的正螺旋度等离子体团与负螺旋度的等离子体团相遇时，它们就不会轻易地“破碎”，这是因为太阳强大的磁场会有效地阻止这种情况的发生。

如此一来，就可能会形成一种规模巨大的“螺旋度势垒”（Helicity Barrier），正是它的存在，引发了上述的现象。

科学家表示，已知的探测数据表明，太阳表面（光球层）的温度大约为5500K，而太阳日冕层的温度却高达上百万K，长期以来，我们都无法合理地解释日冕层的温度为什么会高得如此离谱。

而此次的研究，可谓是发现了太阳的一个大秘密，如果此次研究得到后续的证实，那我们就有望在不久的将来，彻底解释太阳日冕层的高温之谜，即：这种机制产生的“离子回旋波”对日冕层物质高效而精准的能量输入，才造成了日冕层的高温。

参考资料：J. R. McIntyre et al, Evidence for the Helicity Barrier from Measurements of the Turbulence Transition Range in the Solar Wind, Physical Review X (2025). DOI:
10.1103/PhysRevX.15.031008