太陽軌道飛行器捕獲的太陽噴流使稀有氦同位素3 He的含量驚人地增加了 200000 倍，遠遠超過了有史以來的任何記錄。科學家們將其追蹤到太陽內部一個磁場異常微弱的安靜區域，這顛覆了此前關於太陽粒子加速的假設。

西南研究院的科學家們找到了太陽釋放的一種稀有氦同位素有史以來最高濃度的來源。在這張太陽動力學天文臺的極紫外圖像中，藍色箭頭標記的是位於冕洞邊緣（紅色輪廓）的一個小亮點，而這正是這一現象的源頭。圖片來源：NASA/SDO/AIA

更奇怪的是，該事件並未顯示出通常的重元素富集，這給研究人員留下了更多的疑問，而非答案。這一發現凸顯了近太陽探測任務在解開太陽高能粒子之謎方面的關鍵作用。

美國太空總署（ NASA） /歐空局（ESA） 太陽軌道飛行器最近探測到太陽釋放出一種稀有氦同位素——氦-3（3He），其濃度達到了有史以來的最高水準。為了揭示這一異常事件的源頭，由美國西南研究院（SwRI）領導的科學家團隊研究了這些粒子是如何加速並釋放到太空的。

這些粒子被稱為太陽高能粒子（SEP），包括高能質子、電子和重離子。它們通常在太陽耀斑和日冕物質拋射期間產生，並在整個太陽系中傳播。

“這種稀有同位素比更常見的氦4輕一個中子，在我們的太陽系中非常稀少——每2500個氦4中大約有一個氦3，”西南研究院的拉多斯拉夫·布契克博士（Dr. Radoslav Bucik）說道，他是一篇描述這一現象的論文的主要作者。“然而，太陽噴流似乎優先將氦3加速到高速度或高能量，這可能是由於其獨特的荷質比。”

2020年6月15日，歐空局的太陽探測器“太陽軌道飛行器”首次到達近日點，即其軌道上距離恆星最近的點，距離恆星表面最近距離為7700萬公里。圖片來源：歐空局/Medialab

布西克表示，這種加速背後的機制尚不清楚，但它通常可以使氦3的豐度提升至太陽大氣中通常濃度的1萬倍——這種效應在任何其他已知的天體物理環境中都是前所未有的。令人難以置信的是，在這種情況下，太陽軌道飛行器記錄到了氦3增強了20萬倍。除了豐度高之外，氦3的加速速度還遠高於更重的元素。

SwRI團隊精確定位了氦3發射的來源。NASA的太陽動力學觀測站（SDO）提供了冕洞邊緣一處小型太陽噴流的高解析度圖像——冕洞是磁場線通向行星際空間的區域。布西克表示，儘管噴流規模微小，但它顯然與SEP事件有關。

“令人驚訝的是，該區域的磁場強度很弱，這更像是平靜太陽區域的典型特徵，而非活躍區域，”他補充道。“這一發現支援了早期的理論，即3He富集更有可能發生在湍流最小的弱磁化等離子體中。”

此外，此次事件是離子增強不遵循通常模式的罕見案例之一。通常，此類事件會表現出鐵等重離子的豐度增加。但在這種情況下，鐵並沒有增加。相反，碳、氮、矽和硫的豐度明顯高於預期。在過去的25年裡，科學家們只觀測到過19次類似的事件，這凸顯了這種現象的罕見性和令人費解的性質。

布西克指出，雖然派克太陽探測器的位置很有利，但距離太遠，無法探測到這一事件。這凸顯了在更靠近太陽的地方運行的航太器的重要性，以便探測更多此類微小而有趣的事件，並為深入瞭解太陽系中這種最不為人知的高能粒子群的加速機制提供寶貴的見解。

編譯自/scitechdaily