欧洲航天局(ESA)的太阳轨道探测器(Solar Orbiter),预计将在当地时间2月9日23时03分,从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角升空。这个探测器将飞往水星轨道,以前所未有的方式近距离研究太阳,并返回令人惊叹的太阳表面新图像。
这个太阳轨道探测器将会持续的飞行,旨在为科学家们提供正在进行的太阳能研究的关键信息。这次探测任务,将会为我们解开以下5个关于太阳的未解之谜:
1. 太阳耀斑爆发什么时候会发生?
太阳耀斑爆发的时候,将会向地球释放高能粒子。好在有地球磁场的保护,我们人体应该不会直接受到伤害,但是在这些带电粒子流的冲击作用下,地球磁场会发生剧烈的扰动,形成“地磁爆”。地磁爆会摧毁输电网络,造成大面积断电,还会中断卫星通讯,造成GPS导航失灵……
上一次太阳爆发就发生在1859年,当时全世界的电报线路和输电线路都发生中断,电塔上火花四溅,很多用电设备也发生爆炸。好在那时候电力的普及范围并不广,没有造成太大影响。但是如果太阳耀斑爆发发生在当今时代,那可能将是一次无法想象的灾难。因此,我们有必要在下一次爆发之前,尽可能早地发出预警,以做好应对的准备。
欧洲的太阳轨道探测器在整个任务期间,将达到地球-太阳距离的0.28%的最小距离,这可能会持续到20世纪代的末期。除NASA正在进行的帕克太阳探测器任务外,没有其他探测器会更接近太阳。
来自芬兰赫尔辛基大学的科学家艾米莉亚·基尔普亚博士(Dr. Emilia Kilpua)称,该项目研究太阳等离子体的爆发,称为日冕物质抛射(CMES)。她说,欧洲太阳轨道探测器上一套完整的探测仪器,将提供一个收集数据的机会,它比之前的任何航天器都要好得多,有助于我们监控CMES。
她说:“太阳轨道飞行器的一大优点是,它将覆盖很多不同的距离,因此当日冕物质从太阳发射到地球时,我们可以真正捕捉到这些日冕物质抛射。”因此欧洲太阳轨道探测器将会给我们带来最及时的预警。
2.为什么太阳会吹出超音速风?
“关于太阳的一个主要的未解之谜是关于它的外层大气,即日冕,它被加热到超过一百万度,比太阳表面还热,我们目前还不知道它为什么这么热,”来自法国图卢兹天体物理学与行星学研究所的Alexis Rouillard博士说,他们正在研究一种名叫“慢源”的东西。它的温度是太阳表面温度的200倍。
这种热日冕的一个后果是太阳的大气不能被它的引力所控制,所以它有一股不断吹向太空的粒子风,称为太阳风。这种风以每秒250公里以上的速度被推动,最终速度高达每秒800公里,我们目前还不知道这种风是如何被向外推到超音速的。
Alexis Rouillard博士希望利用太阳轨道探测器研究太阳风速度的问题,这可能有助于我们解释像太阳这样的恒星是如何产生超音速风的。他说,通过靠近太阳,我们能收集到更多的粒子,而且太阳轨道探测器将提供前所未有的太阳风成分测量。此后我们将能够开发出风是如何被推向太空的模型。
3.太阳的两极是什么样子的?
在执行任务的过程中,太阳轨道探测器将与金星多次相遇,航天器的轨道角都会在引力的作用下略微升高,直到升到行星上方。如果这次任务按预期延长到2030年,它将达到33度的倾角,这将使我们有史以来第一次看到太阳的两极。
除了拍摄引人入胜的景象之外,这里还有一些重要的科学可以做。通过测量太阳两极的磁场,科学家们希望能更好地了解太阳是如何以及为什么要经历的活动周期,最终导致其磁极翻转的。
Alexis Rouillard博士说,通过了解磁场在这些极地地区的分布和演变,我们对太阳所经历的周期有了新的认识。每,太阳从最小活动状态到最大活动状态。通过从高纬度测量,它将为我们提供关于太阳磁场循环演化的新见解。
4. 太阳为什么会有极地“王冠”?
太阳偶尔会从其表面喷发出巨大的臂状物质环,称为日珥。它们从其表面延伸到日冕,但它们的形成还不十分清楚。然而,欧洲太阳轨道探测器将为我们提供迄今为止最详细的观测结果。
来自比利时的吉本斯教授(Rony Keppens)认为,我们将对其中一些活动区及其相关的日珥有非常复杂的研究。一些太阳最大的日珥来自其两极附近,因此,通过提高太阳轨道探测器的倾角,我们将对这些现象有一个独特的认识。
吉本斯教授说,它们被称为极冠日珥,因为它们就像太阳头上的王冠。它们环绕着极地地区,寿命很长,持续数周或数月。太阳轨道飞行器将拥有极地的第一手资料,这一事实将令人兴奋,特别是对于日珥的研究。
5. 太阳是怎样影响整个太阳系的?
通过使用太阳轨道器对太阳进行研究,科学家们希望能更好地了解太阳爆发是如何进入太阳系的,从而在我们的星系中形成一个围绕太阳的活动气泡,称为太阳层。这当然可以在地球上创造空间天气,所以研究它对我们自己的星球很重要。
吉本斯教授说,我们的一个想法是在太阳赤道带的活动区域测量太阳磁场。我们将把这些数据外推到日冕中,然后利用模拟来尝试模拟其中一些喷发是如何发生并发展到太阳层的。
因此,太阳轨道器不仅能让我们更好地了解太阳本身,还能让我们更好地了解它对地球等行星的影响。除了首次拍摄的两极图像和最近的表面图像外,太阳轨道探测器将给我们对我们称之为家的恒星是如何工作的进行一次前所未有的了解。