太陽上會下雨。但與地球從云層落下的雨水不同，“太陽雨”發生在太陽的最外層大氣——日冕中，這里充滿了極熱的等離子體。這種現象的本質是日冕中較冷、密度更大的等離子體團，在太陽表面高空凝結后，快速墜落回太陽表面。
多年來，研究人員一直無法解釋為何在太陽耀斑期間，這種“雨”會如此迅速地形成。美國夏威夷大學天文學研究所的Luke Benavitz與Jeffrey Reep合作，共同解決了這一謎題。相關研究成果發表于《天體物理學雜志》，填補了太陽模型中長期存在的關鍵空白。
日冕中元素豐度的變化是耀斑期間“太陽雨”突然形成的原因。圖片來源：Shutterstock
Benavitz表示：“目前的太陽模型假設，日冕中各類元素的分布在空間和時間上都是恒定的，但事實顯然并非如此。令人興奮的是，當我們允許鐵等元素的豐度隨時間變化時，模型的預測結果終于與我們實際觀測到的太陽現象相符。這讓相關物理過程變得更貼合現實。”
這一發現為太陽科學家提供了新工具，能更精準地模擬太陽在高能耀斑期間的活動規律。這些知識最終可能幫助人類改進空間天氣預報，而空間天氣會直接影響地球上的技術設備與通信系統。
傳統模型認為，導致“太陽雨”形成的等離子體冷卻過程需要數小時甚至數天，但太陽耀斑的發生僅需幾分鐘。夏威夷大學團隊的新研究則表明，元素豐度的變化足以解釋“太陽雨”的快速形成。
Reep指出：“這一發現的意義在于，幫助我們理解太陽的真實運作機制。我們無法直接觀測日冕的加熱過程，因此會用冷卻過程作為替代研究對象。但如果模型中對元素豐度的處理存在問題，計算出的冷卻時間很可能被高估了。我們或許需要重新研究日冕加熱機制，未來還有大量新穎、令人興奮的工作等待開展。”
該發現還引發了更廣泛的問題。科學家如今意識到，太陽大氣的成分會隨時間變化，這推翻了數十年來“太陽大氣成分恒定不變”的固有假設。
這一見解的影響遠超“太陽雨”本身，它促使研究人員重新審視太陽外層大氣的演化方式，以及能量在太陽大氣中的循環機制。
相關論文信息：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae019d
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