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『南方周末』对太阳我们了解得还不够( 三 )


在发射之后这一年多的时间里 ， 帕克太阳探测器已经给我们带来了很多惊喜 。 北京时间2019年12月5日凌晨 ， NASA向媒体发布了研究人员根据帕克太阳探测器的前3次飞掠得到的首批研究成果 ，4篇研究论文也于同日发表在《自然》（Nature）上 。 2020年2月3日 ， 《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）出版了一期以帕克号为主题的增刊 ， 发表了47篇根据帕克太阳探测器的观测数据撰写的论文 。 这些论文同样基于帕克号的前3次飞掠 ， 有些是对《自然》上发表的论文进行了补充 ， 有些是新近完成的研究 。 在这些论文之前 ， 美国空间物理学家玛西亚·纽格伯尔（Marcia Neugebauer）撰写了一篇引言 ， 正是她首次探测到帕克提出的太阳风 。
在2019年底发表于《自然》上的这4篇论文中 ， 研究人员报告了初步的研究成果 。 他们发现 ， 虽然太空中充满尘埃 ， 但是在靠近太阳的空间区域内 ， 因为尘埃被加热成气体 ， 因此可能存在无尘区域 。 数据显示 ， 从距太阳大约1100万千米处到约600万千米处 ， 尘埃逐渐变少 。 真正的无尘区域可能在距离太阳300万-400万千米的区域 ， 预计2020年帕克太阳探测器可以到达这个区域 。
研究人员在地球附近观测到的太阳风是相对均匀的等离子体流 。 但是太阳风到达地球时已经经过了1.5亿千米的旅程 ， 因此能够帮助研究人员理解太阳加热和加速太阳风的机制的很多信息都已经被抹掉 。 帕克太阳探测器在太阳附近的太阳风中观测到了截然不同的情况 。 等离子体中的磁场会发生快速的变化 ， 同时有突然而快速移动的物质喷射 ， 这些都使太阳风同在地球附近时相比更加不稳定 。 这些细节是帮助研究人员理解太阳风如何在太阳系中传播能量的关键信息 。
其中吸引研究团队目光的一种特别的现象是太阳的磁力线发生令人意想不到的变化 ， 会在几秒钟到几分钟之内发生180°的转向 。 在《自然》上的一篇论文中 ， 研究人员进行了初步的探讨 ， 而在《天体物理学杂志》增刊的一篇论文中 ， 他们对此进行了进一步的分析 ， 不过目前还无法解释这种现象 。 除了先后发表的4篇和47篇论文外 ， 更多根据前3次飞掠获得的数据而进行的研究还将陆续发表成果 。
『南方周末』对太阳我们了解得还不够
本文插图

太阳轨道探测器进入发射前的准备工作 。
迎来黄金时代
ESA和NASA在太阳研究领域内建立了紧密的合作 ， 各自主导的一台探测器同其他在轨探测器和地基观测设备配合 ， 可以勾勒出一幅更加完整的太阳物理图像 。 太阳轨道探测器和帕克太阳探测器有不同的特点 。 帕克太阳探测器比太阳轨道探测器距离太阳近得多 ， 以更好地研究太阳风的起源 ， 但是帕克号没有携带直接给太阳拍照的照相机 。 而太阳轨道探测器携带的设备既能对太阳进行远距离测量 ， 又能观测探测器周围的空间环境 ， 这些能够为解读帕克太阳探测器的观测数据提供更多的信息 。 太阳轨道探测器上搭载的相机可以拍摄帕克太阳探测器的位置 ， 这样在帕克号测量等离子体时 ， 太阳轨道探测器会在后面为它拍照 。 从两台探测器互补的数据中 ， 研究人员可以发现更多的科学内容 ， 实现一加一大于二的效果 。
NASA太阳轨道探测器项目科学家霍利·吉尔伯特（Holly Gilbert）表示：“太阳轨道探测器和帕克太阳探测器在这段非凡的旅程中将共同揭开太阳和太阳大气的最大谜团 。 两项任务和它们令人惊叹的技术进步的强有力结合将把我们对太阳的理解推向新的高度 。 ”
研究人员通过对太阳进行详细研究 ， 不仅可以解答众多有关太阳自身的问题 ， 更好评估太阳活动对人类生活和未来太空探索任务的影响 ， 还有望加深对恒星演化机制的认识 。 同时 ， 在人类已经发现数千颗地外行星的情况下 ， 这些研究还有助于科学家推测围绕类日恒星运行的地外行星上是否存在生命 。 毫无疑问 ， 太阳物理学研究正在进入一个黄金时代 。


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