太陽養育著地球上的萬物，沒有太陽的世界是不可想像的，但太陽是如何運行的我們還不清楚，只知道它是一個核聚變的等離子體，要想弄清楚這種運行機制，我們就必須近距離觀測太陽。
帕克太陽探測器是有史以來距離太陽最近的，美國宇航局（NASA）自2018年發射以來，已經完成了24個計劃中的3個，也就是探測器圍繞太陽近距離轉了三圈。後續計劃是穿過從未探索的區域日冕。2019年12月4日，《自然》雜誌上發表了四篇描述這次探索的新論文，講述了科學家們從這次史無前例的恆星探索中發現的新現象，以及他們對下一步計劃的規劃。
這些最新的發現揭示了關於物質和粒子離開太陽的新現象，使科學家能夠更好地回答關於恆星物理學的基本問題。帕克探測器發現了太陽一系列噴射物質和能量的現象，這將有助於科學家重新定義恆星運作模型，以便了解和預測地球周圍的自然天氣狀況，並了解恆星的形成和演化機制，以更好地保護太空中的太空人和技術設備。
美國宇航局華盛頓總部科學部副主任託馬斯·祖布欽說：「帕克的第一批數據以一種新的、令人驚訝的方式揭示了太陽活動的細節。」在近距離觀察太陽，使我們前所未有的獲得太陽活動現象及其對地球的影響，並為我們提供了對星系中活動恆星的新見解。這只是一個令人難以置信的激動人心的時代的開始，帕克將會有許多新的發現，這還是第一次。」
雖然地球上的太陽對我們來說似乎是平靜的，可事實並非如此。我們的恆星具有磁性，會釋放出強大的光爆，大量的粒子接近光速移動，還有數十億噸重的磁化物質雲。所有這些活動都會影響我們的星球，向我們的衛星和太空人飛行的空間遭受高能粒子的破壞，比如通信和導航信號，強烈的時候還會中斷電力。在太陽的整個50億年的生命中，光爆現象已經發生了很多次，並在將來很長一段時間裡繼續影響地球和太陽系中其他行星的命運。
「人類一直著迷於我們的太陽，」nour E. raouafi博士說，他是laurel約翰斯霍普金斯應用物理實驗室公園太陽能探測器項目的科學家，「在過去的幾十年裡，我們學到了很多關於恆星的知識，但是我們確實還需要像帕克太陽探測器這樣的任務進入太陽大氣層。只有近距離觀測，我們才能真正了解太陽運動的細節。我們僅從這三次環繞太陽軌道上就了解到了足以改變我們對太陽的理解的信息。」
太陽上發生的事情對於理解太陽是如何塑造我們周圍的空間至關重要，大多數逃離太陽的物質都是太陽風的一部分，這是一種不斷輻出的太陽高能物質，它佔滿了整個太陽系。這種等離子體的電離氣體攜帶著太陽的磁場，以太陽為中心，形成一個跨越100億英裡的巨大氣泡向太陽系輻射開來。
動態旋轉的太陽風
在地球附近觀測到的太陽風是一種相對均勻的等離子體流，偶爾會出現湍流。當這些太陽風達到地球時，太陽已經跑過了9000萬英裡，太陽加熱和加速太陽風的精確信息已經消失。在太陽風的源頭附近，帕克的太陽探測器看到了一個複雜的、活躍的太陽運動系統。
加利福尼亞大學的導演斯圖亞特貝爾說：「當我們第一次看到這些數據時，複雜性是驚人的。」他是帕克太陽能探測器野外儀器組的負責人，研究了電場和磁場的大小和形狀。現在，我已經習慣了。但當我第一次向同事展示時，他們都很害怕。」貝爾解釋說，從帕克距太陽1500萬英裡的有利位置來看，太陽風比我們在地球附近看到的更具衝擊性和不穩定性。
太陽本身就是一個等離子體，太陽風也是由等離子體組成的，在等離子體中，帶負電荷的電子與帶正電荷的離子分離，形成了一片自由漂浮的粒子海洋，每個粒子都具有單獨的電荷。這些自由漂浮的粒子意味著等離子體攜帶著電場和磁場，而等離子體的變化往往會在這些磁場上留下痕跡。場儀器通過測量和仔細分析太空飛行器周圍的電場和磁場隨時間的變化以及測量附近等離子體中的波來測量太陽風的狀態。
這些測量結果顯示了磁場的快速反轉和突然的更快的物質射流。所有這些特徵都會使太陽風更加動蕩。這些細節是了解風如何將能量從太陽和著傳播到整個太陽系空間的關鍵。
其中一種現象引起了科學團隊的特別注意：磁場方向會發生反轉，並進入到太陽風中。這種現象被稱為「逆轉」。磁場流經帕克太陽探測器上流動幾秒鐘到幾分鐘，在回音過程中，磁場會自我調整方向，直到它直接指向太陽。由密西根大學領導、史密森天體物理天文臺管理的太陽風儀器套件Fit and sweep在帕克的前兩次飛行中共同測量了其在太陽探測器上的反轉。
密西根大學安娜堡分校的SWEAP首席研究員賈斯汀·卡斯珀說：「從太空時代伊始，太陽風中就出現了波，我們認為離太陽越近，波就會變得更強，但我們沒想到它們會形成這些相干的結構性速度峰值。」SWEAP是太陽風電子Alphad和質子的縮寫。「我們正在探測太陽發射到太空的殘餘結構、劇烈流動的變化細節和磁場的組織方式。這將極大地改變我們關於日冕和太陽風如何被加熱的理論。」
轉換的確切來源尚不清楚，但帕克太陽探測器的測量已經縮小了這種可能性。
在從太陽源源不斷地流過的許多粒子中，有一束持續快速移動的電子，它們沿著太陽的磁場向外延伸到太陽系。這些電子總是嚴格按照太陽向外移動的磁場線的形狀流動，不管該特定區域的磁場北極是指向太陽還是遠離太陽。但是派克太陽能探測器測量到的電子流向恰好相反，向太陽翻轉。表明磁場本身必須向太陽彎曲，而不是帕克太陽能探測器僅僅遇到與太陽相反的磁場線，指向相反的方向。這表明，回退是磁場從太陽出發的局部擾動，而不是太陽產生的磁場變化。
帕克太陽能探測器的倒轉觀測表明，隨著太空飛行器離太陽越來越近，這些事件將變得更加普遍。下一次探測任務將在2020年1月29日開始，飛船將比以往任何時候都更接近太陽，並可能為這一過程提供新的線索。這些信息不僅有助於改變我們對太陽風和周圍空間天氣成因的理解，還有助於我們理解恆星是如何工作的以及它們如何向周圍環境釋放能量的基本過程。
旋轉的太陽風
帕克探測器的一些測量讓科學家們更接近於幾十年前的答案。其中一個問題就是太陽風是如何從太陽中釋放的。
在地球附近，我們看到太陽風幾乎呈輻射狀流動，這意味著太陽風直接從太陽向四面八方流動。但是太陽在釋放太陽風時會旋轉；在太陽風釋放之前，太陽風也隨之旋轉。這有點像孩子們騎在遊樂場公園的旋轉木馬--大氣層和太陽一起旋轉，就像旋轉木馬的外部旋轉，但是你離中心越遠，你在太空中的移動速度就越快。在邊緣的孩子可能會甩下去，在那一甩動的切點上，它又會以一條直線向外移動，而不是繼續旋轉。類似地，在太陽和地球之間也存在著這樣一個切點，高能粒子隨著太陽的旋轉直線甩上地球。
太陽風從旋轉運動變為精確運動的完全徑向流，能更好地理解太陽是如何輸送能量的，以及其他恆星的生命周期或原行星盤的形成，比如年輕恆星周圍密集的氣體和塵埃碟片是如何結合成行星的。
帕克太陽能探測器的太陽風儀探測到了距離太陽2000多萬英裡的旋轉現象，當帕克越接近近日點時，旋轉的速度越快。環流的強度比許多科學家預測的要強，但它也比預期更快地轉變為徑向流，這有助於我們在距離太陽約9300萬英裡外更好地預防太陽風。
卡斯珀說：「在第一次相遇中看到的太陽風的大旋轉流是一個真正的驚喜。」「雖然我們希望最終能看到離太陽更近的旋轉運動，但我們在第一次相遇時看到的高速比標準模型預測的高出近十倍。」
太陽附近是否存在無塵區？
太陽系空間中充滿了各種塵埃，包括數十億年前的小行星，行星、彗星和其他的碎片。理論上，越靠近太陽溫度越高，所有的塵埃都會被融化成氣體，從而形成一個無塵區。這還是一個空白區，因為還從來沒有人探測過，主要還是技術達不到，材料不過關。
第一次執行任務時，帕克太陽探測器的成像儀接近太陽的過程中看到宇宙塵埃開始變薄。它可以看到日冕和太陽風的大範圍，包括離太陽更近的區域。這些圖像顯示，塵埃開始在離太陽700多英裡的地方變薄，這種塵埃的減少會持續到距太陽400多英裡的Wispr目前測量值的極限。
「這個無塵區域是幾十年前預言的，但以前從未見過，」華盛頓海軍研究實驗室Wispr套件的首席研究員Russ Howard表示，「我們第一次看到太陽附近的塵埃發生了什麼變化。」
隨著稀薄的改變，在距離太陽有2300多英裡的地方，科學家們預計會看到一個真正的無塵區，當帕克太陽能探測器2020年第六次最近距離飛躍太陽時，應該能夠觀測到無塵區。
高能粒子運動是如何越來越快的，最後加速到光速？
帕克太陽探測器的測量為我們提供了兩種空間天氣事件的新視角：高能粒子風暴和日冕物質拋射。
太陽活動會把帶電粒子和拋射物加速，產生高能粒子的風暴。太陽可以把這些粒子以接近光速的速度拋入太空，在半小時內到達地球，並能在同樣短的時間尺度上影響其他星球。這些粒子攜帶大量能量，因此它們可以破壞宇宙飛船的電子設備，甚至危及太空人，尤其是在太空中的太空人，他們都處在地球磁場保護之外，當收到高能警報時，已經來不及躲避了，使他們很難避免這種高能傷害。
這些粒子是如何加速到如此高的速度的呢，使它們在短短幾分鐘內就到達地球？按理來說，這麼遠的距離足以使它們失去能量，應該是速度越來越慢才對。我們希望通過在幾百萬英裡外繞著太陽旋轉帕克太陽能探測器，來測量這些粒子離開太陽後是如何加速的。
帕克太陽探測器是由普林斯頓大學領導，已經測量了幾個以前從未見過的高能粒子小規模爆發事件，這些事件在它們到達地球或我們的任何近地衛星之前，所有的痕跡都會消失。這些儀器還測量了一種罕見的粒子爆發類型，它含有特別多的重元素，這表明這兩種類型的事件可能比科學家先前認為的更為常見。
「令人驚訝的是，即使在太陽活躍度最低的時候，也會產生微小的高能粒子事件，」位於新澤西州普林斯頓大學的太陽套件綜合科學研究的首席研究員大衛·麥科馬斯(David McComas)說。「這些測量將幫助我們解開太陽高能粒子的來源、加速和傳輸，並最終更好地保護未來的衛星和太空人。」
Wispr儀器的數據還提供了日冕和太陽風結構的前所未有的細節——包括日冕物質拋射，太陽輻射到太陽系的數十億噸太陽物質雲。日冕物質生態系統可以對地球和其他世界產生一系列影響，從產生極光到可能破壞電網和管道的電流。
由於帕克太陽能探測器與太陽的自轉同步，我們可以觀察幾天的物質外流，並觀察結構的演變。以往對太陽的觀測使我們認為，日冕海中的精細結構形成了平滑的流動，我們發現這是錯誤的。這一次的新發現將有助於我們更好地模擬太陽和地球之間的活動。
隨著太陽能探測器繼續靠近，最終停留在距離太陽表面僅383萬英裡的三個軌道上。
「太陽是我們能仔細研究的唯一一顆恆星，」NASA總部太陽物理學部主任尼古拉·福克斯(Nicola Fox)說。「從源頭獲取數據已經徹底改變了我們對宇宙中恆星活動的理解。我們的小型宇宙飛船正在艱難地穿越殘酷的環境，將驚人而又振奮人心的信息送回家。」
帕克太陽能探測器的前兩次太陽探測的數據已經在網上公開。
帕克太陽能探測器是美國宇航局「與恆星一起生活」計劃的一部分，該計劃旨在探索直接影響地球生命和地球系統的各個方面。該項目由NASA主導，約翰霍普金斯APL設計、建造和運行。目前沒有更好的材料抗衡太陽的高溫，將來肯定能夠深入到太陽內部，通過其他方法也好，我們一定會發現太陽的更多的秘密。