Solens extremt varma yttre lager, corona, har en mycket annorlunda kemisk sammansättning än de kallare inre skikten, men anledningen till detta har förbryllat forskare i årtionden.

En förklaring är att i mellanskiktet (kromosfären), magnetiska vågor utövar en kraft som separerar solens plasma i olika komponenter, så att endast jonpartiklarna transporteras in i koronan, samtidigt som neutrala partiklar lämnas kvar (vilket leder till en uppbyggnad av element som järn, kisel och magnesium i den yttre atmosfären).

Nu, i en ny studie publicerad i The Astrophysical Journal , forskare kombinerade observationer från ett teleskop i New Mexico, Förenta staterna, med satelliter placerade nära jorden för att identifiera en länk mellan magnetiska vågor i kromosfären och områden med rikligt med joniserade partiklar i den heta yttre atmosfären.

Huvudförfattaren Dr. Deborah Baker (UCL Space &Climate Physics) sa:"De olika kemiska sammansättningarna av solens inre och yttre skikt noterades först för mer än 50 år sedan. Denna upptäckt genererade vad som är en av de långvariga öppna frågorna i astrofysik.

"Skillnaden i sammansättning är överraskande, med tanke på att lagren är fysiskt sammanlänkade, och att materia i koronan har sitt ursprung i det innersta lagret, fotosfären.

"Nu, tack vare en unik kombination av markbaserade och rymdbaserade observationer av solatmosfären, genomförs nästan samtidigt, det har varit möjligt att definitivt upptäcka magnetiska vågor i kromosfären och koppla dessa till ett överflöd av element i koronan som inte finns i solens inre delar.

"Att identifiera de processer som formar koronan är avgörande när vi försöker bättre förstå solvinden, en ström av laddade partiklar som strömmar ut från solen, som kan störa och skada satelliter och infrastruktur på jorden.

"Våra nya rön kommer att hjälpa oss att analysera solvinden och spåra den tillbaka till varifrån den kommer i solens atmosfär."

Resultaten bygger på resultaten från en relaterad artikel av många av samma författare, publicerades förra månaden i Philosophical Transactions of the Royal Society , som otvetydigt detekterade magnetiska vågor i kromosfären, utesluter andra faktorer som kunde ha genererat liknande magnetiska svängningar.

Förekomsten av magnetiska vågor - vibrationer av joner som rör sig i en viss riktning - teoretiserades först 1942 och tros genereras av miljontals nanoflares, eller miniexplosioner, äger rum i corona varje sekund.

Forskargruppen bakom den nya uppsatsen spårade vågornas riktning genom att modellera en rad magnetiska fält och fann att vågor som reflekterades i kromosfären verkade vara magnetiskt kopplade till områden med rikligt med joniserade partiklar i korona.

Dr. Marco Stangalini (italienska rymdorganisationen och National Institute of Astrophysics, Rom), en medförfattare till båda tidningarna, sa:"Skillnaden i kemisk sammansättning mellan det inre lagret, fotosfären, och koronan är en egenskap inte bara av vår egen sol, men av stjärnor i hela universum. Således, genom att observera vårt lokala laboratorium, solen, vi kan förbättra förståelsen av universum långt bortom det."

De två tidningarna använde observationer som förvärvats av IBIS, den högupplösta spektropolarimetriska bilden vid Dunn Solar Telescope i New Mexico, tillsammans med avbildning från EUV imaging spectrometer (EIS) på Japan/UK/USA Hinode solobservatorium (ett instrument designat och byggt av ett UCL-ledd team) och data från NASA Solar Dynamics Observatory (SDO).

Forskarna säger att deras resultat ger en grund för framtida forskning med hjälp av data från Solar Orbiter, ett uppdrag från Europeiska rymdorganisationen som skaffar närbilder av solen. Uppdraget, som lanserades i februari förra året, innehåller föreslagna instrument, designad och byggd vid UCL.