天空中布满繁星，但只有一颗在我们的触及范围内。即使如此近距离，太阳也存在许多无法从地球上解开的谜团。日食期间阳光中的奇怪模式表明，日冕，即太阳最外层的大气层，其温度比表面高出数百倍，原因不明。虽然研究人员可以在地球上捕捉到太阳风——太阳发出的带电粒子流——的痕迹，但很多有价值的数据在我们经过时就已经消失了。从太阳旁边近距离获取测量数据是了解我们这个巨大的燃烧气体球体的更好方法。
因此，NASA 的帕克太阳探测器在过去一年里一直在越来越近地飞向太阳。在最初的两次飞越中，它遇到了新的特征，可能有助于解释日冕的极端高温和太阳风的起源，研究人员周三在《自然》杂志上发表的一系列、四篇论文中宣布了这一消息。随着人类与恒星环境的首次近距离接触继续进行，未来的观测将有助于研究人员更好地了解太阳天气如何影响地球，以及所有恒星如何衰老和死亡。
“我们需要直接去源头，”NASA 日球物理学部门主任妮可拉·福克斯周三在新闻发布会上说。
2018 年 11 月和今年 4 月，帕克的两次轨道使其比以往任何探测器都更接近太阳。探测器俯冲至太阳附近并绕过其后部，距恒星表面约 1500 万英里——比日地距离近六倍。在其俯冲的最短部分，探测器达到了与太阳自转相同的速度，实际上悬停在其表面上方。“我们只是待在它上面，让太阳的那一部分冲刷我们，”负责帕克一项测量太阳风的仪器套件的科学运行主管凯利·科雷克说。
近距离来看，与研究人员在地球上测量的相比，太阳的磁场和太阳风都更加强烈，为帕克提供了一个陌生的环境去探索。科雷克将这艘飞船在强磁场中的经历比作潜水员进入大海。“这有点像潜水，”她说。“声音不同了。你会遇到不同的物理效应。”
有两个特征尤其令人惊讶。第一个是研究人员称之为磁场中的“失控波”，帕克将其记录为强度尖峰和方向反转，持续数秒到数分钟，它们掠过探测器。这些现象被称为阿尔芬波，以 1970 年诺贝尔物理学奖获得者、瑞典等离子体物理学家汉内斯·阿尔芬的名字命名，但从未在如此强的强度下从地球上观察到。
通过观察电子的运动，电子勾勒出磁场中的特征，研究人员证实这些波是咆哮着从太阳向外传播的海啸——在最近 11 天的接近期间，帕克看到了多达 1000 个这样的海啸。它们出乎意料的能量为它们可能在日冕的特殊加热中发挥作用的观点提供了初步支持。“这是壮观的事情，我非常确定它告诉了我们一些基本的东西，”负责测量磁场的仪器套件的首席研究员斯图尔特·贝尔在新闻发布会上说。
科雷克表示，下一步将在太阳周期加热、太阳变得更加活跃时，在更近距离的接近期间监测这些失控波。然后，研究人员可以计算它们是否真的足够有力来驱动整个日冕。“这需要很多年，”她说。
当帕克测量到拍打探测器的太阳风的速度和方向时，又出现了一个惊喜。天体物理学家曾预计，在距离太阳 35 到 50 个太阳半径的距离上，太阳风会直接向外流。然而，他们发现太阳风以每小时超过 10 万英里的速度吹向侧面——据推测是因为太阳的自转拖拽着这股气流。研究人员知道太阳风会在日冕中向侧面吹，日冕与太阳的自转同步。但是日冕的边缘位于帕克的前方，距离太阳 10 到 30 个太阳半径之间。
弄清楚是什么样的磁摩擦将太阳风拉偏，将是理解我们太阳未来乃至所有恒星未来的关键。恒星的自转速度会随着时间的推移而减慢，因为其磁场与流出的太阳风摩擦，导致其失去旋转能量。因此，太阳与其磁场之间更紧密的联系表明，这种“减速”过程可能会比预期的发生得更快。
知道太阳风以如此大的角度从太阳吹出，也将提高我们预测太阳耀斑和等离子体喷发产生的强大能量团何时到达地球的能力，这些能量团在那里可能损坏卫星并导致停电。正如与科雷克合作研究太阳风仪器的贾斯汀·卡斯珀在新闻发布会上所说，在预测飓风登陆地点时忽略风的侧向分量，就像忽略逆风一样。“这已经指明了一种改善空间天气预报的方法。”
这项新研究包含各种其他结果，包括长期以来被理论化的太阳附近无尘区的迹象，以及一系列从地球上看不见的微小磁场结构和太阳风，研究人员强调这些数据仅仅是个开始。在接下来的六年里，帕克将利用与金星的进一步接触，将自己越来越近地抛向太阳，最终穿透日冕本身，直接观察太阳最神秘的层。幸运的是，太阳物理学家习惯于耐心等待。
“我们已经等待了几十年才能理解这些谜团，其中一些谜团已经存在了数百年，”福克斯说。“我们一直在等待技术成熟，以便我们能够完成这项大胆的任务并获得这些观测结果。”
