看過託比·馬奎爾主演的電影《蜘蛛俠2》的朋友，一定會記得那位長著機械觸手的大反派章魚博士，還有他在實驗室裡製造出來的人造太陽。像機械觸手這樣的「黑科技」或許離我們還很遠，但是人造太陽，已經不再是科幻電影裡面的東西的，它正在變成現實。
太陽，是我們再熟悉不過的天體了。在它的可見表面外層，是由帶電粒子組成的超熱氣體，這些氣體向太空擴散，形成了日冕。日冕中等離子體會被太陽加熱到數百萬度，使它們以太陽風的形式遠離太陽。但是，太陽本身有強大的磁場，這些等離子體是如何逃逸出太陽磁場的？至今仍是個謎。
對此，美國國家航空航天局（NASA）戈達德航天飛行中心的天體物理學家、研究太陽大氣的特蕾絲·庫塞拉提出了她的猜想：「很多關於太陽的開放性問題最終都歸結為磁場」，因為磁場控制著太陽的大部分活動。太陽的磁場形成巨大的環，從太陽表面延伸到太空。其中一些環足夠小，與日冕相當，而另一些則延伸到太陽系的邊緣。
一般來說，這些環，捕捉等離子體，是因為帶電粒子是沿著磁場擴散的，而不是穿過磁場。一些等離子體通過延伸到太陽系的環從太陽中逃逸出來。在這個過程中，這些等離子體就成為所謂的「快速的」太陽風。
也有科學家認為，也有一些等離子體團能從較小的環中爆發出來，產生「慢速的」太陽風。這些環在一個稱為重連的過程中斷裂並重新連接起來，將一些被捕獲的等離子體剝離。但是磁重聯發生在哪裡以及如何發生的細節卻讓我們難以捉摸。為了證明這些假設，一組研究人員決定在實驗室的等離子體球中重新創造太陽的磁場結構。
如何在實驗室裡製造太陽？
太陽磁場最簡單的模型是條形磁鐵，或稱偶極子，它有一個北極和南極。它的磁場從一個磁極延伸到另一個磁極。當然，太陽要比磁棒複雜得多。當太陽旋轉時，會將磁場扭曲成一種稱為帕克螺旋的漩渦狀。從太陽發出的等離子流像橡皮筋一樣拉動磁場的一部分，把磁場一直拉到太陽系的邊緣。
麥迪遜威斯康星大學的一個研究小組在一個3米寬的「大紅球」等離子容器內，放置了一個10釐米寬、10釐米長的圓柱形永磁體。這是他們的人造太陽的原型。然後，他們用氦氣製成的等離子體填充球體，並通過它來驅動電流，在等離子體上產生一個力，使它繞著偶極子旋轉。
「這在偶極磁場中產生了旋轉的等離子體，類似於太陽，」威斯康星州的等離子體物理學家伊森·彼得森 （Ethan Peterson）說。利用這項技術，研究小組能夠成功地重建帕克螺旋的形狀。他們還把他們的研究成果發表在《自然物理學（Nature Physics）》雜誌上。
這個實驗還能夠模擬太陽周圍等離子體處於不穩定平衡狀態的區域。在這個邊界內，等離子體包含在磁場中，但在磁場之外，來自太陽自轉的離心力超過了磁場力，等離子體會向外流動。彼得森說，研究人員發現，「如果你旋轉（等離子體）足夠快，你就能讓它從離心力中脫離出來。」研究小組認為，實驗中的等離子體團類似於太空中為太陽緩慢的太陽風提供燃料的等離子體團。
模型的某些方面，如等離子體的密度及其帶電粒子和中性粒子的比例，並不反映真實太陽的日冕和太陽風的組成。但是，約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的太陽物理學家阿萊達·希金森（Aleida Higginson）說，這項實驗仍然提供了足夠的信息。
「我們討論的是地球和太陽的實驗室條件，所以顯然會有一些不同。」她說。「如果它們真的重新連接了，並且有「耀斑」出現，我認為那真的很酷，很有研究價值。」
為什麼研究真正的太陽這麼困難，要用到人造太陽？
「真正的太陽是在是太大了，」庫塞拉說。空間探測器一次只能探測太陽的一小塊地方。無論是拍攝太陽風的圖像，還是測量磁場強度和經過的粒子，任何太空探測器都只能研究太陽環境的一小部分。這個直徑只有3米的「人造太陽」，能讓研究人員能全局觀察其中發生的一切，進而更容易揭開太陽風暴的秘密。
目前，麥迪遜威斯康星大學的研究小組仍在進一步的研究中，希望他們能儘快解開等離子體如何逃離太陽磁場的謎題。