太阳大气的剧烈活动使其既成为一个难以研究的主题，又具有引人注目的魅力。尽管有我们的大气层和磁场的保护，太阳耀斑的强度和能量以及从它们流出的太阳风仍然会周期性地在地球上造成无线电干扰和壮观的极光。在周五发表在《科学》杂志上的一项研究中，两位加州研究人员通过检查一个完全没有太阳风保护的物体，即月球表面，揭示了太阳表面的情况。
科学家们分析了近 30 年前阿波罗 17 号宇航员获得的月球土壤样本中铍-10 的存在和分布情况。铍-10 是一种在太阳大气中产生并由太阳风携带的不稳定同位素。太阳通过与产生极光相同的机制产生铍-10：亚原子粒子被困在一个闭合的磁环中，并加速到极高的速度。当太阳大气中以这种方式捕获的质子与碳、氮和氧的原子核碰撞时，它们可以形成一个具有四个质子和六个中子的原子核——比铍的稳定形式多一个中子——总共有 10 个核粒子，这使得铍-10 因此得名。
研究人员想知道以这种方式产生的铍-10 会发生什么，以及延伸来说，形成铍-10 的太阳大气外层会发生什么。关于太阳表面的两种模型存在争议。一种模型假设深层大气混合，另一种模型设想稳定的向外运动，只有浅层混合。通过分析月球表面铍-10 的浓度，该团队能够估算出太阳铍-10 总产量（已知量）中不加延迟被喷射出的比例。正在研究的同位素会迅速分解，半衰期为 160 万年。因此，对其浓度的研究不包括任何来自月球形成或铍-10 产生更广泛和更频繁时期的沉积物。
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尽管如此，科学家们还是必须控制月球样本中其他铍-10 的来源。“月球没有大气层，也没有磁场，所以太阳风不会以任何方式、形式或形状被阻止撞击月球表面，”研究合著者劳伦斯利弗莫尔国家实验室的马克·卡费报告说。这种情况也允许宇宙射线轰击月球，在局部产生一些铍-10。研究人员使用酸从月球表面采集的土壤样本以及其下方约 20 厘米处的土壤样本中浸出同位素。他们使用较深的样本作为基线，能够量化太阳风沉积在月球表面的铍-10 的量。
即使太阳风的运行速度在每秒 300 到 800 公里之间，它也不能将同位素驱动到土壤颗粒表面以下超过一纳米的深度。因此，第一次温和的酸洗释放出的铍-10 比整个表面样本的平均产量多 14% 到 16%。月球上确凿来源于太阳的铍-10 的浓度与每年每平方厘米 2.9 (+/-1.2) x 10-6 个原子的沉积率一致。这种速率只能通过太阳上层大气以太阳风形式持续直接喷射来维持。如果太阳大气充分混合，研究人员预计铍-10 将稀少四到五个数量级。