2022 年 9 月 5 日，美国国家航空航天局（NASA）的帕克太阳探测器优雅地飞越了有记录以来威力最大的日冕物质抛射（CME）之一--这不仅是一项令人印象深刻的工程壮举，也是科学界的一大进展。

最近，美国国家航空航天局（NASA）的帕克太阳探测器穿越了有记录以来威力最大的一次集合放射粒子，为20年前关于集合放射粒子与行星际尘埃相互作用的理论提供了关键性的见解。这种相互作用会影响空间天气预报，对地球上的技术至关重要。图片来源：NASA GSFC/CIL/Brian Monroe

帕克穿越日冕物质抛射的过程有助于证明一个已有 20 年历史的理论，即日冕物质抛射与行星际尘埃的相互作用，对空间天气预报具有重要意义。相关结果最近发表在《天体物理学杂志》上。

2003 年的一篇论文推测，CME 可能会与围绕恒星运行的行星际尘埃发生相互作用，甚至将尘埃带出轨道。集合放射粒子是太阳外层大气（或称日冕）的巨大喷发，有助于推动太空天气的形成，可危及卫星、干扰通信和导航技术，甚至导致地球电网瘫痪。更多地了解这些事件如何与行星际尘埃相互作用，可以帮助科学家更好地预测CMEs从太阳到地球的速度，预测地球何时会受到CMEs的影响。

帕克现在首次观测到了这一现象。

位于马里兰州劳雷尔的约翰-霍普金斯大学应用物理实验室（APL）的天体物理学家、论文第一作者吉列尔莫-斯滕博格（Guillermo Stenborg）说："二十年前就有了关于CME与尘埃之间相互作用的理论，但直到帕克太阳探测器观察到CME像吸尘器一样清除路径上的尘埃时，才被观测到。APL负责建造和运营该航天器。"

行星际尘埃由来自小行星、彗星甚至行星的微小颗粒组成，遍布整个太阳系。行星际尘埃云的一种表现形式是，有时在日出前或日落后可以看到一种叫做黄道十二宫的微弱光芒。

CME将这些尘埃移到了距离太阳大约600万英里的地方--大约是太阳和水星之间距离的六分之一--但它几乎立刻就被太阳系中漂浮的行星际尘埃补充了回来。

帕克的原位观测对这一发现至关重要，因为从远距离观察CME后的尘埃动力学特征具有挑战性。据研究人员称，帕克的观测结果还可以让人们深入了解日冕低层的相关现象，例如日冕低密度区域造成的日冕变暗，这种现象经常在CME爆发后出现。

2022年9月5日，帕克太阳探测器的宽视场太阳探测器（WISPR）相机观测到航天器穿过巨大的日冕物质抛射。日冕物质抛射是来自日冕的等离子体和能量的巨大喷发，是空间天气的驱动力。资料来源：美国国家航空航天局/约翰-霍普金斯 APL/海军研究实验室

科学家们观察到，在帕克的太阳探测器宽视场成像仪（WISPR）相机拍摄的图像中，CME 和尘埃之间的相互作用表现为亮度降低。这是因为行星际尘埃会反射光线，放大存在尘埃的地方的亮度。

为了找到这种亮度降低的现象，研究小组必须计算出WISPR图像在几个类似轨道上的平均背景亮度--筛选出由于太阳流线和日冕的其他变化而产生的正常亮度变化。

"帕克已经以相同的距离绕太阳运行了四次，这让我们能够很好地比较一次和下一次的数据，"斯滕伯格说。"通过去除日冕移动和其他现象引起的亮度变化，我们能够分离出尘埃耗尽引起的变化。"

由于科学家们只在 9 月 5 日的事件中观察到了这种效应，Stenborg 和研究小组推断，尘埃耗竭可能只发生在最强大的 CME 中。

不过，研究这种相互作用背后的物理学原理可能会对空间天气预报产生影响。科学家们刚刚开始了解行星际尘埃会影响 CME 的形状和速度。然而，要更好地理解这些相互作用，还需要进行更多的研究。

帕克号完成了它的第六次金星飞越，在接下来的五次近距离接近中，它将利用金星的引力使自己更加接近太阳。这是在太阳本身接近太阳最大值时发生的，太阳最大值是太阳11年周期中太阳黑子和太阳活动最丰富的时期。随着太阳活动的增加，科学家们希望有机会看到更多这些罕见的现象，并探索它们会如何影响我们的地球环境和行星际介质。