提起有“環(huán)圈”的天體，你腦海中想到的第一個(gè)應(yīng)該就是土星。但事實(shí)上，長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家一直懷疑，太陽(yáng)的大氣層中也可能隱藏著塵埃環(huán)，還可能有其他人類尚未發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，例如“斑點(diǎn)(blobs)”和“磁島(magnetic islands)”。
12月4日，英國(guó)《自然》雜志公開(kāi)了4篇天體物理學(xué)重要研究成果——NASA發(fā)射的“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器的原始數(shù)據(jù)。
自從2018年8月12日NASA發(fā)射了帕克太陽(yáng)探測(cè)器之后，這個(gè)勇敢朝著太陽(yáng)前進(jìn)的帕克探測(cè)器已經(jīng)繞了地球兩圈，并且抵達(dá)距太陽(yáng)約2400萬(wàn)公里處。在2018年10月和2019年4月，帕克兩次飛過(guò)近日點(diǎn)，為人類對(duì)太陽(yáng)的研究提供了全新視角。
本次公布的四篇論文中，有一篇便對(duì)塵埃環(huán)等奇異的太陽(yáng)特征進(jìn)行了描述。
據(jù)外媒VICE報(bào)道，論文的合著者，任職于美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)的天體物理學(xué)家Angelos Vourlidas說(shuō)：“我們確實(shí)正在進(jìn)入太陽(yáng)大氣層，并且正在展開(kāi)研究我們尚未詳細(xì)了解的太陽(yáng)全局磁場(chǎng)(global magnetic field)。”
論文中稱，Vourlidas和他的同事們希望帕克能一瞥太陽(yáng)大氣中“尋找已久的無(wú)塵區(qū)”的模樣。假如該區(qū)域存在的話，可能會(huì)在太陽(yáng)外邊緣形成一條波紋狀環(huán)，該波紋狀環(huán)由包含各種成分和重量的粉塵(例如鐵或硅酸鹽)組成，并由無(wú)塵間隙(dust-free gaps)隔開(kāi)。
這便是看起來(lái)與土星環(huán)相似的塵埃環(huán)。
近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，在觀測(cè)與建模的基礎(chǔ)上，科學(xué)家一直認(rèn)為該區(qū)域是可能存在的。Vourlidas說(shuō)，太陽(yáng)內(nèi)部及其周圍的塵埃構(gòu)成和樣式可以幫助重建太陽(yáng)系的“塵埃歷史”，其中甚至包含了有關(guān)其他行星或天體演化的寶貴信息。
另外，知道太陽(yáng)內(nèi)部是否存在由環(huán)隔開(kāi)的無(wú)塵區(qū)域或塵埃光區(qū)域(dust-light zones)，也有可能幫助科學(xué)家對(duì)外星系統(tǒng)的可居住性做出預(yù)測(cè)。
“了解哪種類型的塵埃存在于離恒星近的地方，哪種存在于離恒星遠(yuǎn)的地方，可以幫助物理學(xué)家找到更好的理論來(lái)確定，哪些恒星是類地行星(可能適宜人類居住)，哪些是氣態(tài)巨行星(又稱類木行星)” Vourlidas說(shuō)。
在不靠近太陽(yáng)的情況下去觀察其細(xì)節(jié)是件困難的事，而靠近觀察，正是帕克太陽(yáng)探測(cè)器能發(fā)揮用處的地方。在第一次靠近離太陽(yáng)最近的接觸點(diǎn)(即近日點(diǎn))期間，該探測(cè)器行進(jìn)到太陽(yáng)表面約2400萬(wàn)英里以內(nèi)，比之前的任何探測(cè)任務(wù)都要近。
從這一優(yōu)勢(shì)出發(fā)，Vourlidas和他的同事們使用了帕克的寬視場(chǎng)成像儀(WISPR)來(lái)拍攝該未開(kāi)發(fā)地區(qū)的照片。Vourlidas說(shuō)，團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn)了無(wú)塵區(qū)的“令人著迷的證據(jù)”。
“即使我們已經(jīng)分析了前兩個(gè)軌道，當(dāng)我們觀察儀器朝太陽(yáng)能拍到的最邊緣圖像時(shí)，我們也開(kāi)始看到，塵埃的深淺度比我們從地球上看的預(yù)期要低一些。”他解釋說(shuō)。
但Vourlidas也告誡說(shuō)，到目前為止，這并不足以完全證明塵埃環(huán)的存在。他說(shuō)：“隨著距離越來(lái)越靠近，灰塵似乎正在墜落。我們非常期待明年1月的下一個(gè)近日點(diǎn)，我們將離太陽(yáng)更近20%，這樣我們就能夠看到這種墜落趨勢(shì)是否在繼續(xù)。”
除了在太陽(yáng)大氣層中探測(cè)可能存在的環(huán)系統(tǒng)(ring system)以外，Vourlidas和他的同事還能夠捕捉到其他神秘的小規(guī)模太陽(yáng)活動(dòng)的證據(jù)，包括少量被太陽(yáng)以“斑點(diǎn)(blobs)”形式發(fā)射出來(lái)的等離子體。
帕克還看到了巨大的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其暗示了“磁島(magnetic islands)”的存在。這些島是出現(xiàn)在太陽(yáng)模型中的磁力線的橢圓形交叉點(diǎn)。盡管它們?cè)谛纬蓵r(shí)可能只有顆粒大小，但它們可能在噴發(fā)時(shí)對(duì)地球產(chǎn)生危險(xiǎn)影響，這被稱為日冕物質(zhì)拋射(CME)。
Vourlidas說(shuō)：“模擬表明，(這些島)彼此很混亂，并正在形成越來(lái)越大的線圈。也許，這就是CME最終形成的過(guò)程，它是一個(gè)分形的過(guò)程，從小規(guī)模開(kāi)始，最終產(chǎn)生巨大的東西。”
目前還需要更多的觀察和建模，才能確定帕克拍下的大型長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)是否源于磁島。
Vourlidas還認(rèn)為，在未來(lái)，帕克可能會(huì)見(jiàn)證一個(gè)彗星在與太陽(yáng)近距離相遇時(shí)被太陽(yáng)吞噬的過(guò)程。
他說(shuō)：“這就是我希望看到的，只要我們離得夠遠(yuǎn)，我們就能真切地拍下彗星靠近、破裂的圖像。如果距離太近，我們會(huì)經(jīng)過(guò)塵埃、被彗星波及。這并不好，我希望帕克能離得遠(yuǎn)些。”
他補(bǔ)充說(shuō)：“但那將是一幅驚人的圖景，我們將能夠看到塵埃在宇宙中閃爍的樣子。”
到2024年，帕克最終將到達(dá)離太陽(yáng)表面約600萬(wàn)公里的地方，比最近幾次相遇距離的三分之一還近。在當(dāng)前狀況下帕克已經(jīng)觀測(cè)到了不少東西，相信在未來(lái)它一定還有更多發(fā)現(xiàn)。
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