太阳大气中经常会发生剧烈的爆发现象，可能对人类航天器、通信和电力系统等的安全运行产生严重影响。本质上，这些爆发现象都与磁场变化密切相关，因此，理解太阳磁场如何形成和演化，是认识太阳各类爆发活动的关键。长期以来，科学家认为太阳外层大气——日冕——中的磁场变化主要由下方光球的运动驱动。然而，一些观测发现，在太阳爆发期间，下方光球的磁场和结构也会发生快速变化，暗示日冕磁场可能会反过来影响光球。可是，由于光球比日冕致密得多，这种日冕对光球的“反向影响”如何实现，至今仍是太阳物理领域激烈争议的关键科学问题。
图1：太阳动力学天文台拍摄的131埃高分辨率图像，展示了爆发后高度扭缠的背景冕环结构
近期，南京大学程鑫、丁明德教授团队深入研究了太阳爆发与黑子演化的关系，揭示了一种新的日冕影响光球的物理过程。研究发现，在爆发过程中，高度扭缠的爆发结构通过磁重联，将磁扭缠传递到上方的背景冕环中，使其变得更加扭缠；爆发结束后，这些扭缠的日冕环又逐渐解扭（如图1所示）。与此同时，在这些日冕环连接光球的区域，一个弧形结构——“黑子疤痕”——出现在黑子本影中。相比周围本影区域，该结构表现出更加水平的磁场和更强的电流特征。
进一步的时序分析显示，黑子疤痕电流的增强与扭缠日冕环的解扭过程高度同步，表明二者具有明确的因果联系：随着扭缠冕环逐步解扭，磁扭缠从日冕向低层大气逆向传输，并反作用于黑子本影，驱动黑子疤痕增强。这一物理图景也得到了磁流体力学数值模拟的验证。模拟不仅成功再现了观测到的失败爆发过程，还自然形成了与观测一致的黑子疤痕。模拟结果表明，黑子疤痕的形成源于爆发中注入背景冕环的磁扭缠在爆发后以阿尔文波的形式逆向传输至低层大气（如图2所示），进一步证实了观测发现。
图2: 随着背景冕环解扭，磁场的扭缠从日冕向低层大气逆向传输，在光球的黑子本影中形成黑子疤痕
该研究发现了一种全新的日冕磁场对光球的反作用现象——日冕磁场解扭形成黑子疤痕，并揭示了其物理机制是磁扭缠在太阳大气中的逆向传输。这一机制不仅能解释黑子疤痕的形成，还为其他太阳爆发反作用光球的现象提供了新的物理解释。该发现意味着太阳及其他恒星表面磁场的演化不仅受到表面以下活动的影响，还可能受到外层大气的逆向调控，因此为理解太阳和恒星磁场的形成及演化规律提供了新的视角。
该研究近期以《Back Reaction of the Untwisting Solar Corona Scars Sunspots》为题被《Science Advances》接收发表，并被Science和Science Advances遴选为重要成果在首页报道。0567拉斯维加斯博士后邢晨为论文第一作者，程鑫教授为通讯作者，其他合作者包括法国等离子体物理实验室Guillaume Aulanier教授和0567拉斯维加斯丁明德教授。
论文信息：
Back Reaction of the Untwisting Solar Corona Scars Sunspots, C. Xing, X. Cheng, G. Aulanier, M.D. Ding, Science Advances,12, 30 (2026)
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed5294