美國國家航空暨太空總署（NASA）的帕克太陽探測器優雅地飛越了有史以來威力最大的日冕物質拋射（CME）之一–這不僅是一項令人印象深刻的工程壯舉，也是科學界的一大進展。

最近，美國國家航空暨太空總署（NASA）的帕克太陽探測器穿越了有史以來威力最大的一次集合放射粒子，為20年前關於集合放射粒子與行星際塵埃相互作用的理論提供了關鍵性的見解。這種相互作用會影響太空天氣預報，對地球上的技術至關重要。圖片來源：NASA GSFC/CIL/Brian Monroe

帕克穿越日冕物質拋射的過程有助於證明一個已有20 年歷史的理論，即日冕物質拋射與行星際塵埃的相互作用，對太空天氣預報具有重要意義。相關結果最近發表在《天文物理學期刊》。

2003 年的一篇論文推測，CME 可能會與圍繞恆星運行的行星際塵埃相互作用，甚至將塵埃帶出軌道。集合放射粒子是太陽外層大氣（或稱日冕）的巨大噴發，有助於推動太空天氣的形成，可危害衛星、幹擾通訊和導航技術，甚至導致地球電網癱瘓。進一步了解這些事件如何與行星際塵埃相互作用，可以幫助科學家更好地預測CMEs從太陽到地球的速度，並預測地球何時會受到CMEs的影響。

帕克現在首次觀測到了這個現象。

位於馬裡蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）的天文物理學家、論文第一作者吉列爾莫-斯滕博格（Guillermo Stenborg）說：”二十年前面就有了關於CME與塵埃之間相互作用的理論，但直到帕克太陽探測器觀察到CME像吸塵器一樣清除路徑上的塵埃時，才被觀測到。APL負責建造和運營該航天器。”

行星際塵埃由來自小行星、彗星甚至行星的微小顆粒組成，遍布整個太陽系。行星際塵埃雲的一種表現形式是，有時在日出前或日落後可以看到一種稱為黃道十二宮的微弱光芒。

CME將這些塵埃移到了距離太陽大約600萬英里的地方–大約是太陽和水星之間距離的六分之一–但它幾乎立刻就被太陽系中漂浮的行星際塵埃補充了回來。

帕克的原位觀測對這項發現至關重要，因為從遠距離觀察CME後的塵埃動力學特徵具有挑戰性。據研究人員稱，帕克的觀測結果還可以讓人們深入了解日冕低層的相關現象，例如日冕低密度區域造成的日冕變暗，這種現象經常在CME爆發後出現。

2022年9月5日，帕克太陽探測器的寬視野太陽探測器（WISPR）相機觀測到太空船穿過巨大的日冕物質拋射。日冕物質拋射是來自日冕的等離子體和能量的巨大噴發，是空間天氣的驅動力。資料來源：美國國家航空暨太空總署/約翰-霍普金斯APL/海軍研究實驗室

科學家觀察到，在帕克的太陽探測器寬視野成像儀（WISPR）相機拍攝的影像中，CME 和塵埃之間的相互作用表現為亮度降低。這是因為行星際塵埃會反射光線，放大存在塵埃的地方的亮度。

為了找到這種亮度降低的現象，研究團隊必須計算出WISPR影像在幾個類似軌道上的平均背景亮度–篩選出由於太陽流線和日冕的其他變化而產生的正常亮度變化。

“帕克已經以相同的距離繞太陽運行了四次，這讓我們能夠很好地比較一次和下一次的數據，」斯滕伯格說。”通過去除日冕移動和其他現象引起的亮度變化，我們能夠分離出塵埃耗盡引起的變化。”

由於科學家們只在9 月5 日的事件中觀察到了這種效應，Stenborg 和研究小組推斷，塵埃耗竭可能只發生在最強大的CME 中。

不過，研究這種交互作用背後的物理原理可能會對太空天氣預報產生影響。科學家們剛開始了解行星際塵埃會影響CME 的形狀和速度。然而，要更好地理解這些相互作用，還需要進行更多的研究。

帕克號完成了它的第六次金星飛越，在接下來的五次近距離接近中，它將利用金星的引力使自己更加接近太陽。這是在太陽本身接近太陽最大值時發生的，太陽最大值是太陽11年周期中太陽黑子和太陽活動最豐富的時期。隨著太陽活動的增加，科學家希望有機會看到更多這些罕見的現象，並探索它們會如何影響我們的地球環境和行星際介質。