▲在这幅艺术家创作的NASA帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）的概念图中，穿过太阳日冕的太空飞船追踪观测能量和热量是如何在太阳大气层中移动的。
在过去的150年中，关于太阳有一个神秘的现象：从太阳炽热表面往其大气层外侧延伸得越远，温度也就越高。日冕——太阳大气最外层的稀薄层——的温度高达200万华氏度（约111万摄氏度），而在1000英里（约1609公里）以下太阳表面的温度却只有1万华氏度（约5538摄氏度）。是什么样的机制导致了太阳内部的这一现象，仍是天体物理学中最大的未解之谜之一，科学家将之称为“日冕加热问题”。
从太阳表面之外，日冕会延展数百万英里，并与等离子体——气体被加热至超高温后分离成的由离子和自由电子组成的电流——一起搅动。最终，日冕会以太阳风（弥漫在整个太阳系中的超音速等离子流）的形式继续向外延伸。因此，人类也算生活在太阳的延展大气层中。太阳狂暴的表面不断地被能量爆发和强烈辐射所震荡搅动，这些辐射以难以置信的速度将太阳物质抛向太阳系的每个角落。这种太阳活动可能引发地球附近的空间天气事件，从而扰乱无线电通讯、损害卫星和宇航员，最严重的会干扰地面电网。
据美国“科学科技日报网”7月28日消息称，美国航天航空局（NASA）将在2018年8月11日发射帕克太阳能探测器（Parker Solar Probe），这将是一项具有里程碑意义的新任务，帮助人类充分认识和理解日冕现象及其所有秘密，既能了解这颗赋予了地球生命的恒星，也有助于了解我们周围的太空环境。
负责帕克太阳能探测器上的太阳风电子阿尔法和质子研究仪器套件（SWEAP）的首席研究员、美国密歇根大学的太空科学家贾斯汀•卡斯珀（Justin Kasper）介绍道：“我认为日冕加热问题其实是一系列问题的集合，它涵盖了若干令人困惑的问题：日冕的温度是如何能升高得如此之快？它如何能够持续不断地维持升温状态，而且其中不同的元素如何能以不同的速率分别加热？”
这些问题的背后暗示着，太阳内部的加热过程有着某种有意思的现象。自从发现了超高温的日冕之后，科学家和工程师们做了大量的工作来了解其表现和特性，但即使是最复杂的数据模型和高分辨率的观测结果也不能完全地解释日冕的加热现象，而且有些理论还存在着相互矛盾之处。
帕克太阳探测器项目副主任、美国约翰•霍普金斯大学应用物理实验室的太阳物理学家努尔•拉瓦菲（Nour Raouaf）解释：“我们意识到，只有通过向日冕中发送一个探测器去对其本身进行观测，我们才有可能完全解答日冕加热问题。”科学家们花了几十年的时间才开发研制出让太阳之旅成为可能的科技。与此同时，科学家们也确定出他们究竟需要什么样的数据以及什么样的对应仪器来完成对日冕的全面观测，从而回答困扰了150年之久的终极问题。
帕克太阳探测器计划标志着天体物理学史上的一个转折点。通过拼凑出一幅日冕内部结构和机制的完整图景，科学家们将对引发空间天气事件并进而塑造出近地空间环境的动态状况和物理效应有更深入的认识与理解。这一科学研究的应用范围还可以延伸到太阳系之外——太阳为我们打开了一扇了解其他恒星的窗户，尤其是那些也展示出类似太阳加热效应的恒星。这些恒星有可能孕育着适宜生物居住的环境，但由于距离太远，到目前为止还无法进行研究。因此，通过阐明太阳等离子体的基本物理现象的生成原理，很有可能能让科学家们预测推断出等离子体在宇宙其他角落中的表现和特性，比如在其他星系团中或黑洞的周围。
完全有可能的是，解决日冕加热问题这样的具有根本性的发现将有可能永远改变我们现有的科学和技术。帕克太阳探测器的旅程将把人类的好奇心带到太阳系中一个人类前所未见的区域，在那里，每一次观测都是一个潜在的科学发现。
拉瓦菲展望道：“我们会发现一些现在一无所知的新现象，这对我们来说非常令人兴奋。帕克太阳能探测器将帮助我们了解日冕加热过程、太阳风的加速现象以及太阳发散出的高能粒子，而这一切都将创造一段新的科学探索史。我还认为它有潜力引领我们开启一个太阳物理学的崭新未来。”
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编译：Jonathan 审稿：三水 责编：程建兰
原文链接：https://scitechdaily.com/something-mysterious-is-going-on-at-the-sun/
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