日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections, CMEs）是太阳上发生的最剧烈的能量释放现象之一，在CMEs爆发过程中，强的磁场结构和大量的等离子体被抛射到行星际空间。作为CMEs对应物的行星际日冕物质抛射（ICMEs）会显著的影响行星际，尤其是地球周边的空间环境。统计结果表明，地球有10%（太阳活动低年）到35%（太阳活动高年）的时间沉浸在ICMEs内部。

来自不同区域，产生自不同过程的等离子体，其电荷态和氦元素丰度可能存在显著的差异。故分析ICMEs的局地成分与源区活动的关联可以加深对CMEs的物质来源、CMEs的触发机制等重要问题的理解。ICMEs中高的电荷态意味着高温等离子体在其源区被注入到CMEs中，通常认为这些高温等离子体来自标准CME-flare模型中，在耀斑主项期间发生在介于耀斑环和向外膨胀的磁通量绳之间的磁场重联。而对于为何部分ICMEs中伴随着非常高、接近甚至高于光球层的氦元素丰度，人们还知之甚少。

我们使用AIA (Atmospheric Imaging Assembly) 的极紫外图像观测和IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) 的光谱学观测数据，分析了发生于2014年9月10日的CME爆发，该爆发还伴随着X1.6级的耀斑。我们发现在耀斑主相之前，随着热通道（hot channel）的缓慢膨胀和增亮，温度高于9 MK的高温等离子体伴随着足点区域的色球增亮现象，首先在热通道（通常代表着磁通量管 (Magnetic Flux Rope/MFR)）足跟区域产生，且这些高温等离子从热通道的足跟区域沿着热通道结构延伸。IRIS的光谱学观测证实，上述高温结构的延伸是由于高温等离子体沿着热通道的流动而导致的，足跟高温等离子体是被色球蒸发过程而加热的。与之对应的ICME中，其铁的平均电荷态和O7+/O6+都很高，显著的高于背景太阳风。氦元素丰度更是达到了10%—15%，甚至高于光球层平均氦元素丰度。

图1：热通道的形态演化和足跟区域的增亮。（a）和（b）为高温波段AIA 131 A观测图像，（c）为AIA 1600 A色球层图像，（d）为对应颜色方框内色球亮度的变化。

图2：热通道核心区域DEM分析结果。（a）为DEM随时间演化，可以看到高温物质在耀斑主相之前的准静态过程中在逐渐增加，（b）和（c）千万度高温等离子体首先从足跟产生并沿着热通道传播，（d1-d3）给出了高温物质沿着足点到远端出现的时间。

图3：IRIS光谱学观测结果。Fe XXI 1354.08 A有显著的蓝移，意味着存在高温等离子体的向上流动。（a3）和（b3）则表明，向上传播的高温等离子体是被色球蒸发过程所加热。

图4：局地ICME和背景太阳风性质。可以看出ICME内部电荷态和氦元素丰度显著的高于背景太阳风。

图5：膨胀抬升的磁通量管和上方笼罩的大尺度磁力线发生磁重联、产生高能电子并向下传输、通过色球蒸发效应加热磁通量管足跟区域、产生的高温物质注入磁通量管过程的卡通图。

上述观测结果表明，在耀斑主相之前，热通道足跟区域的色球物质可以被色球蒸发效应加热到千万度。这些被加热的色球物质会沿着热通道向上传播，将高温物质注入到热通道中（磁通量管中），并最终为CMEs提供物质供应。这一CMEs的物质供应图景可以合理的解释局地ICMEs中探测到的高电荷态和高的氦元素丰度。该观测还发现，耀斑主项之前的准静态演化过程，被发生在缓慢抬升的的磁通量管和其上方笼罩着的大尺度磁结构的磁重联所主导。

该工作由山东大学空间科学研究院、英国卢瑟福阿普顿实验室和德国马克斯-普朗克研究所研究人员共同完成，已被ApJL接收，将于近期发表 (Hui Fu, R.A. Harrison, J.A. Davies, LiDong Xia, XiaoShuai Zhu, Bo Li, ZhengHua Huang, D. Barnes, The high helium abundance and charge states of the interplanetary CME and its material source on the Sun, 预印本见https://arxiv.org/abs/2008.08816)。作者感谢国家自然科学基金委的支持。