太阳上会下雨。但与地球从云层落下的雨水不同，“太阳雨”发生在太阳的最外层大气——日冕中，这里充满了极热的等离子体。这种现象的本质是日冕中较冷、密度更大的等离子体团，在太阳表面高空凝结后，快速坠落回太阳表面。
多年来，研究人员一直无法解释为何在太阳耀斑期间，这种“雨”会如此迅速地形成。美国夏威夷大学天文学研究所的Luke Benavitz与Jeffrey Reep合作，共同解决了这一谜题。相关研究成果发表于《天体物理学杂志》，填补了太阳模型中长期存在的关键空白。
日冕中元素丰度的变化是耀斑期间“太阳雨”突然形成的原因。图片来源：Shutterstock
Benavitz表示：“目前的太阳模型假设，日冕中各类元素的分布在空间和时间上都是恒定的，但事实显然并非如此。令人兴奋的是，当我们允许铁等元素的丰度随时间变化时，模型的预测结果终于与我们实际观测到的太阳现象相符。这让相关物理过程变得更贴合现实。”
这一发现为太阳科学家提供了新工具，能更精准地模拟太阳在高能耀斑期间的活动规律。这些知识最终可能帮助人类改进空间天气预报，而空间天气会直接影响地球上的技术设备与通信系统。
传统模型认为，导致“太阳雨”形成的等离子体冷却过程需要数小时甚至数天，但太阳耀斑的发生仅需几分钟。夏威夷大学团队的新研究则表明，元素丰度的变化足以解释“太阳雨”的快速形成。
Reep指出：“这一发现的意义在于，帮助我们理解太阳的真实运作机制。我们无法直接观测日冕的加热过程，因此会用冷却过程作为替代研究对象。但如果模型中对元素丰度的处理存在问题，计算出的冷却时间很可能被高估了。我们或许需要重新研究日冕加热机制，未来还有大量新颖、令人兴奋的工作等待开展。”
该发现还引发了更广泛的问题。科学家如今意识到，太阳大气的成分会随时间变化，这推翻了数十年来“太阳大气成分恒定不变”的固有假设。
这一见解的影响远超“太阳雨”本身，它促使研究人员重新审视太阳外层大气的演化方式，以及能量在太阳大气中的循环机制。
相关论文信息：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae019d
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