德克萨斯州大小的等离子体“炮弹”可能有助于解决太阳最大的谜团之一

太阳表面爆发了一场激烈的战斗。波浪状的尖峰高达数千英里，而等离子炸弹在太阳黑子的边缘爆炸。现在，太阳研究人员可能已经观察到我们最近的恒星武器库中的另一种武器：德克萨斯州大小的热球和光球。

据《天体物理学杂志快报》最近报道，这些球体划过太阳表面和日冕（大气层）之间的等离子体。进行观测的太阳物理学家将它们命名为“炮弹”，因为它们在飞行时会划出弧线（大概是因为这听起来很酷）。这一未经证实的现象可能有助于解释太阳高层大气中异常高温的原因，以及等离子体物理学的其他谜团。

这一过程始于太阳的色球层，色球层始于光球层（会使人失明的部分）的末端，一直延伸到日冕（日食期间可见的薄薄一层大气层）。然而，这一过渡区究竟是如何运作的仍不得而知，在数千英里的范围内，温度莫名其妙地从凉爽的 10,000 华氏度上升到炙热的几百万度。

“温度变化如此之快的原因仍是一个大问题，”中国国家天文台博士生、论文合著者李晓红表示。“这是所有（太阳）物理学家都在努力解决的问题。”

李和她的同事们通过仔细研究各种高分辨率太阳望远镜拍摄的数十小时视频，对这层神秘的等离子体有了深入的了解，重点关注色球层氢发出的一种特殊的红色光。六个月来，团队每天都下载视频，仔细搜索线索。“任何人都可以找到它，”李说。“人们不会花那么多时间关注细节。”

2018 年春天，国家天文台张军教授在抚仙湖太阳观测站的太阳望远镜拍摄的画面中发现了第一颗飞行的炮弹，他怀疑这只是录像中的一个小插曲。然而，在搜索了望远镜的档案一个月后，他发现了第二个例子。他说，只有在团队收集了少量此类事件后，他才开始兴奋起来。他们最终发现了 20 颗炮弹，并估计在任何给定时间可能有 40 个球体穿过色球层。

这些团块直径约 700 英里，飞行速度约为每小时 125,000 英里，蕴含着丰富的热量和能量。研究人员认为，太阳的磁能以一种剧烈但不太为人所知的事件——重联——发射了这些炮弹。翻滚的太阳表面向色球层发出强大的磁场弧线，当两个不同方向的磁场弧线碰撞在一起时，它们会突然断裂，然后以新的方向连接在一起。在大气层较高的地方，这些爆炸的更高能量版本会引发太阳耀斑和日冕物质抛射。当研究小组将他们的视频片段与美国宇航局太阳动力学观测站的高水平磁场图像进行交叉对照时，他们发现重联为他们的炮弹提供动力，使它们沿着磁场弧线运动的理论得到了大致的支持。

然而，其他太阳科学家表示，如果没有详细的磁场测量，炮弹可能就不配得上这个吸引人的绰号。马克斯·普朗克太阳研究所的日球层科学家米歇尔·范诺特 (Michiel van Noort) 表示，任何太小而无法清晰分辨的特征都可能呈现球形，如果没有真实的高度数据，它们的上升和下降行为仍是推测性的。他想知道这些特征可能不是从表面抛出的实际物质团块，而是在色球层等离子体中滚动的普通波。他说，这种等离子体脉冲不需要任何像重新连接这样奇特的东西来启动。

加州大学洛杉矶分校的太阳物理学家、NASA 当前派克太阳探测器任务的天文台科学家马可·维利也有类似的疑问。他说，炮弹的速度接近色球层中等离子波的速度，如果没有更多的例子，很难区分两者。

然而，他发现这些结果很有趣，并希望后续研究（也许使用人工智能对太阳镜头进行更广泛的调查）能发现更多值得研究的案例。如果进一步的审查确实证明磁重联会导致炮弹效应，那么它们将成为了解磁重联如何在平静、相对低能量的环境中发生的重要窗口。更好地了解磁重联如何将能量和物质射入太阳大气层也有助于我们弄清楚这种现象对日冕加热的贡献有多大。

维利强调，物理学家需要尽可能深入了解重联，而不仅仅是为了了解太阳。缺乏对重联的详细了解也是核聚变发电的主要障碍，因为核聚变反应堆需要强大、稳定、非重联磁场来控制等离子体。“[重联]是一个普遍的过程，”他说。“它很重要。”