太阳系中很少有地方比太阳表面更热。但出乎意料的是，其大气最外层被称为日冕的稀薄等离子体丝，其炙热程度远超太阳表面。
加州大学伯克利分校空间科学研究员Jia Huang说：“日冕离太阳核心更远，但却如此炽热，这非常令人困惑。”
太阳表面温度徘徊在10,000华氏度（约5500摄氏度）左右，而稀薄的日冕温度可达200万华氏度（约110万摄氏度）。这个难题被称为日冕加热问题，天文学家自19世纪中期以来一直在努力解决。
黄说：“简单地说，解决这个问题可以帮助我们更好地了解太阳。”他还补充说，更好地了解太阳物理学对于“预测空间天气以保护人类至关重要。”此外，太阳是我们唯一可以向其发射探测器的恒星——其他恒星都太遥远了。“因此，了解我们的太阳有助于了解宇宙中的其他恒星。”
日冕加热问题的简要历史
在1869年日全食——太阳、月球和地球对齐，遮挡了大部分太阳光——期间，科学家们得以观测到微弱的日冕。他们的观测揭示了日冕中的一个特征，他们认为这是新元素：日冕元素存在的证据。60多年后，量子力学理论的改进表明，这个“新元素”其实是普通的铁，但其温度却高于太阳表面。
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这一对1869年令人费解的测量结果的新解释，首次证明了日冕的极端温度，并引发了数十年的研究，以了解等离子体究竟是如何变得如此之热的。换句话说，日冕的能量来自哪里，又是如何到达那里的？
黄说：“我们确切地知道这个问题还没有解决，尽管我们有很多理论，而且整个（天文学）界仍然充满热情地在研究它。”目前有两种主要的假设来解释太阳如何加热日冕：波的运动和一种称为纳米耀斑的爆炸性现象。
理论一：阿尔芬波
太阳表面像一壶沸水一样翻腾冒泡。当等离子体对流时——热物质上升，冷物质下沉——它会产生太阳巨大的磁场。这个磁场可以以一种特殊的波的形式移动和摆动，称为阿尔芬波，然后推动太阳表面之上的质子和电子。阿尔芬波是一种已知的现象——等离子体物理学家甚至在地球上的实验中也观察到过它们。天文学家认为，这种现象搅动的带电粒子可能将能量带入日冕，将其加热到惊人的温度。
理论二：纳米耀斑
另一种可能的解释更具戏剧性，有点像太阳在绷断一根巨大的橡皮筋。当太阳等离子体在其上层翻滚和循环时，它会将恒星的磁力线扭曲成缠结、混乱的形状。最终，磁力线无法承受这种张力；一旦它们被过度扭曲，它们就会在一种称为磁重联的爆炸性事件中断裂。这会导致带电粒子四处飞溅并被加热，这种现象被称为纳米耀斑，将能量传递到日冕。天文学家已经用现代空间望远镜和卫星观测到了一些纳米耀斑的例子。
日冕加热之谜仍在继续
正如大自然中通常的情况一样，太阳似乎并非仅仅发射阿尔芬波或产生纳米耀斑——它很可能两者都做。天文学家只是不知道这两种事件发生的频率。
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但他们可能很快就会得到一些直接的答案。于2018年发射的帕克太阳探测器，其任务是触及太阳，比以往任何时候都更接近我们的恒星。它目前正在穿过日冕的一些外围区域，首次近距离观察可能导致极端温度的粒子运动。该任务已经一次穿过太阳大气层，并将在未来几年内继续环绕运行——提供关键信息，帮助科学家最终解决日冕加热问题。
黄说：“我非常有信心，在未来十年内我们将能取得重大进展。”
