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隨著觀測能力的不斷提高，太陽上無時無刻不在發生的微觀爆發現象越來越成為科學家競相追逐的熱點問題。因為這些微爆發與困擾太陽物理界的日冕加熱、高能粒子輻射、太陽風起源等重大科學問題密切相關，他們包括納耀斑、微暗條爆發、日冕噴流以及最近引起熱議的"營火"（campfires）現象等微小太陽爆發。最近由“帕克太陽探測器”（Parker Solar Probe, PSP）在靠近太陽的位置捕捉到了微小太陽高能粒子（SEP）事件，而距離太陽1天文單位的觀測數據中并未發現它們的蹤跡，這與常規太陽爆發所釋放的SEP有所不同。那么這些微小的SEP來自哪里呢？有人提出它們可能來自于接近觀測極限的小尺度太陽爆發。此外，除了釋放高能粒子外，這些小尺度爆發還可能對太陽風的質量增加起重要作用。
隨著歐洲航天局（ESA）的“太陽軌道探測器”（Solar Orbiter, SolO）在2020年2月發射進入太空，人類對太陽的近距離成像觀測進入了一個全新的時代。最近，中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室劉潁團隊的王瑞副研究員利用Solar Orbiter的極紫外高分辨率成像儀（HRIEUV）的早期數據和SDO的多通道成像儀（AIA），對由小尺度太陽爆發引發的微小日冕暗化現象進行了細致研究。
圖1 Solar Orbiter和SDO的聯合觀測。（a）行星和航天器的太陽系位置圖示。（b-d）不同視場中微小日冕暗化區域的HRIEUV觀測。（e）HRIEUV耀斑后環結構。（f）SDO/AIA 1600?中的耀斑帶。（g）SDO/HMI的視向磁場。
圖1展示了HRIEUV的高分辨成像能力，像素尺寸為0.492角秒，相當于217公里的日面尺度，微小日冕暗化區域約為34 Mm。右側列顯示了小尺度爆發的尺度僅為約10 Mm，可以通過圖1e的HRIEUV圖像分辨出爆發后產生的耀斑后環結構，這通常被認為是由于CME上升并拉伸背景磁場導致的遺留磁環頂部增亮結構，這為微小CME伴隨爆發的證據提供了強有力的支持。結合AIA的紫外觀測，觀察到了磁環足點處的增亮結構，這也是CME產生的典型耀斑雙帶結構。對于我們最感興趣的日冕暗化區域，通過DEM方法反演處理極紫外數據，我們可以估算出物質拋射的質量變化。
通過聯合SDO/AIA的多通道觀測，采用差分輻射測量法（DEM）來反演溫度分布。結果顯示（圖2），“心形”暗化區域并不是由于溫度變化導致的變暗，其溫度幾乎恒定在3MK以下這一典型的日冕暗化區域溫度。并且通過DEM反演，我們得到了較為準確的暗化區域密度變化，這一密度變化反映了由于CME爆發導致的質量損失，約為(1.65 ± 0.54) × 1013克。
圖2 日冕暗化區域的DEM分析。（a-d）四個典型時刻的AIA0.7MK DEM的時間演化。（e-f）耀斑區域和心形暗化區域的歸一化EUV光變曲線。（g）暗化區域內平均密度和溫度時變曲線。
基于以上結果，該小尺度爆發釋放了約1027爾格的自由能，同時將約1013克的物質拋向太空。Torus不穩定性分析表明，該類爆發由于多發生在太陽寧靜區，所以背景磁場對低日冕的微小CME束縛較弱，非常有利于CME從爆發源區的逃逸。然而，當爆發CME進入中層日冕區域時，處于更高位置的冕流帶可能對CME逃逸到高層日冕進行二次阻攔。在STEREO-A/COR2的視場，觀測到多束窄帶等離子體團向行星際空間傳播。最新研究表明，中層日冕區域可能通過一種復雜的網絡結構來驅動慢速太陽風的傳播，這為此次研究物質和能量的向外輸運提供了一種可能。另外，該工作還提供了類似事件的一個Solar Orbiter觀測列表，供感興趣的讀者參考。
該研究成果已在線發表于The Astrophysical Journal Letters。此項研究揭示了太陽寧靜區的微爆發特征及其機制，對于理解太陽爆發的尺度分布、日冕加熱、高能粒子輻射等問題具有重要意義。同時，研究團隊的成員是國家重點研發項目——太陽極區和抵近探測中的關鍵科學問題研究的骨干成員。這項工作為我國太陽抵近探測研究提供了良好的預研和鋪墊，為自主研發高分辨太陽探測衛星提供了寶貴的科學數據參考和經驗積累。
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