美国宇航局探空火箭在太阳大气中发现的氦气结构

太阳的合成图像，显示低电晕中的氢（左）和氦（中和右）。赤道区域附近的贫化氦气是显而易见的。

氦是仅次于氢的第二大最丰富的元素。但是科学家不确定在太阳大气中到底有多少，这是很难测量的。了解太阳大气中的氦气量对于理解太阳风的起源和加速度非常重要，太阳风是来自太阳的恒定带电粒子流。

2009年，美国国家航空航天局（NASA）进行了一次有意义的火箭调查，以测量扩大的太阳大气层中的氦气-这是我们首次收集完整的全球地图。最近发表在《自然天文学》上的结果正在帮助我们更好地了解我们的太空环境。

HERSCHEL探空火箭从新墨西哥州的White Sands导弹靶场发射。

以前，当测量到达地球的太阳风中的氦与氢之比时，观察发现比预期的要低得多。科学家怀疑丢失的氦可能留在了太阳的最外层大气层（电晕）中，或者可能留在了更深的一层中。发现这种情况是了解如何加速太阳风的关键。

为了测量大气中的氦气和氢气的量，美国宇航局在电晕和太阳圈或HERSCHEL中的氦气共振散射法拍摄了太阳电晕的图像。HERSCHEL由位于华盛顿特区的海军研究实验室牵头，与意大利的都灵天文观测学院和法国的天体空间研究所进行了国际合作。

赫尔切尔（HERSCHEL）的观察表明，氦在电晕周围分布不均匀。赤道地区几乎没有氦气，而中纬度地区的氦气最多。与来自ESA / NASA的太阳和太阳大气天文台（SOHO）的图像进行比较，科学家们能够显示出中纬度与太阳磁场线向太阳系敞开的重叠部分的丰度。

这表明氦与氢的比例与电晕中的磁场和太阳风的速度密切相关。氦丰度测量值低的赤道区域与地球附近太阳风的测量值相匹配。这表明太阳大气比科学家们想象的更加活跃。

HERSCHEL探空火箭的研究增加了许多工作，以试图了解太阳风缓慢成分的起源。HERSCHEL远程研究加速太阳风的区域的元素组成，可以与内部太阳系的原位测量（例如Parker Solar Probe的测量）一起进行分析。尽管太阳的热量足以为最轻的元素（离子化的氢质子）提供动力，以超音速风的形式逃离太阳，但其他物理学必须帮助为诸如氦等重元素的加速提供动力。因此，在我们尝试学习有关太阳风如何加速的完整故事时，了解太阳大气中的元素丰度将提供更多信息。

合成图像显示带有开放磁力线（彩色）的太阳与氦丰度增强的区域重叠。

将来，科学家计划进行更多观察，以解释丰度的差异。ESA / NASA太阳轨道器上的两种新仪器– Metis和EUI能够进行类似的全球丰度测量，并将帮助提供有关日冕中氦气比率的新信息。

参考：John D. Moses，Ester Antonucci，Jeffrey Newmark，FrédéricAuchère，Silvano Fineschi，Marco Romoli，Daniele Telloni，Giuseppe Massone，Luca Zangrilli，Mauro Focardi，Federico Landini，Maurizio Pancrazzi，Guglielmo Pancrazzi罗西（Rossi），安德里亚（Andrea M.）约翰·科尔（John L.Kohl）和劳伦斯·D·加德纳（Lawrence D.Gardner），2020年7月27日，《自然天文学》。
10.1038 / s41550-020-1156-6