美国宇航局的太阳动力学 observatory 于 2024 年 10 月 3 日捕捉到了一个 X9.0 太阳耀斑的图像——如图中间的明亮闪光所示。科学家们可能终于在爆发发生前几个小时看到了太阳传递的突发信息，而被捕捉到的就是我们星球上最强烈的爆炸之一。通过收集到的关于大规模太阳耀斑前几个小时的稀有数据集，科学家们识别出太阳大气中的一系列变化，这些变化为重大爆发的起因提供了新的线索。最终，这些结果可能有助于改善空间天气预报。新泽西理工学院的研究生研究员路易斯·塞夫里茨（Louis Seyfritz）领导的新研究告诉 Space.com：“我没有预料到我所发现的。”太阳耀斑是太阳上由磁能突然释放驱动的强大辐射爆发。这些强烈的爆发可能会干扰无线电通信，损坏卫星，并导致影响地球基础设施的地磁风暴。然而，尽管经过数十年的研究，科学家们仍然不完全理解是什么导致了这些爆发的发生。挑战的一部分在于实际操作。尽管航天器持续监测太阳，但获得导致耀斑爆发的情况下的详细观察是困难的。高分辨率仪器通常集中于已经产生太阳活动的活跃区域，研究人员通常在耀斑真正爆发后才开始认真跟踪——此时可以追踪其在空间中的路径并评估其对地球的潜在影响。在新研究中，塞夫里茨和他的同事们能够利用一个异常幸运的数据集，该数据集捕捉到了 2024 年 10 月 3 日爆发的 X9 级太阳耀斑的前期积累。他们的分析识别出了爆炸发生几个小时前太阳大气中的几个变化，为重大耀斑如何开始提供了新的线索，并可能揭示未来事件的早期预警信号。产生这次爆发的活跃区域在之前几天里已经产生了几次强大的耀斑，这促使科学家们将多个太阳观测站的重点放在该地区。其中包括美国宇航局的界面区域成像光谱仪（IRIS），这是一种旨在以卓越的细节研究太阳大气狭窄区域的航天器。实际上，由于 IRIS 已经在观察该区域，研究人员在耀斑爆发前几乎获得了五个连续小时的观测数据，为我们提供了一个罕见的窗口，透视耀斑爆发前太阳大气中所发生的过程。“我选择那个事件是因为我期望耀斑足够大，以便看到这些信号，”塞夫里茨说。“很少有耀斑能够达到那样的能量。”利用 IRIS 的数据，研究人员追踪了太阳大气中等离子的三个特性——其亮度、朝向或远离观察者的运动以及一个称为非热速度的量度，即等离子体中的湍流和小尺度运动的测量。这些测量的结合使团队得以重建耀斑爆发前几个小时的条件，研究指出。X9 耀斑的近距离视图。(图片来源：NASA/SDO) 结果显示，所有三个特性在爆发前大约三个小时开始增加，表明太阳的磁场逐渐变得不稳定。塞夫里茨表示，这种长时间的前耀斑特征积累是很少见的。团队还发现，在耀斑之前，等离子的亮度、运动和湍流以规律的周期上升和下降。一个周期每七到十分钟重复一次，而另一个周期大约每 18 到 21 分钟出现一次。这些波动集中在相反方向的磁场会聚的边界附近，科学家们怀疑在耀斑之前磁电应力会在该区域中积累。科学家们尚不清楚这些振荡的确切原因。它们可能反映了波在太阳大气中传播，或是一系列小规模磁重联事件在更大爆发之前发生。“如果我们看到这些振荡在耀斑之前发生，那可能是耀斑即将发生的强指示，”塞夫里茨告诉 Space.com。在耀斑爆发前大约 15 到 20 分钟，太阳大气似乎转变为更不稳定的状态，湍流激增，等离子体向外流动——这些变化可能反映出驱动太阳耀斑的磁能的突然释放，研究指出。没有单个测量似乎能单独提供明确的预警信号。相反，塞夫里茨表示，亮度增加、湍流上升及协调振荡的组合突出了一个可能的前兆特征。需要明确的是，这些发现并不意味着科学家们现在可以提前数小时预测太阳耀斑。这项研究考察了单一爆发，研究人员尚不清楚是否其他事件在之前表现出相同的信号。回答这个问题...