1977年8月20日，旅行者2號(hào)從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空。這是有史以來(lái)第一艘從外部觀察太陽(yáng)系的航天器。

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圖解：太陽(yáng)系的規(guī)模和旅行者2號(hào)。圖源：NASA

當(dāng)時(shí)，沒(méi)有辦法知道宇宙飛船是否可以穿越星際空間，或者它是否能夠在太空深處進(jìn)行如此漫長(zhǎng)的旅程。

但截至去年，旅行者2號(hào)和它的姊妹飛船“旅行者1號(hào)”都已進(jìn)入星際空間。它們穿越的差異給了科學(xué)家們一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)比較旅行者1號(hào)和2號(hào)收集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也使科學(xué)家能夠像觀察銀河系其他恒星一樣觀察太陽(yáng)——從我們太陽(yáng)系周圍的邊界向外看。將這兩個(gè)飛船交叉點(diǎn)進(jìn)行比較，該初步結(jié)果發(fā)表在本周的《自然天文學(xué)》雜志上。

速度更快的旅行者1號(hào)飛船，于2011年穿越星際空間。而且，時(shí)隔40多年，在2018年11月5日，旅行者2號(hào)也實(shí)現(xiàn)了飛躍。這兩艘飛船在不同的位置穿透了日光層——旅行者1號(hào)在北半球，而旅行者2號(hào)在南半球穿過(guò)。

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圖解：旅行者號(hào)飛船在太陽(yáng)系與當(dāng)?shù)匦请H介質(zhì)相遇的區(qū)域發(fā)現(xiàn)的示意圖。美國(guó)宇航局“旅行者1號(hào)”（V1）和“旅行者2號(hào)”（V2）飛船的當(dāng)前位置以天文單位顯示，1 AU等于1.5億公里或9300萬(wàn)英里。在這些距離下，旅行者1號(hào)和旅行者2號(hào)以光速傳播的無(wú)線電信號(hào)分別需要20小時(shí)31分鐘和16小時(shí)58分鐘。圖中顯示了航天器沿不同尺寸的軌跡。圖源：NASA

早該如此

愛(ài)德華·斯通是旅行者號(hào)任務(wù)的項(xiàng)目科學(xué)家，他在宣布這一發(fā)現(xiàn)的新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“我們當(dāng)然不知道宇宙飛船的壽命是否足夠長(zhǎng)，能長(zhǎng)到離開(kāi)氣泡進(jìn)入星際空間。”

他說(shuō)：“太陽(yáng)圍繞著它形成的這個(gè)泡泡有多大，我們沒(méi)有很好的量化概念?！?/p>

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圖解：航海家號(hào)宇宙飛船的一張插圖，被派去探索星際空間。圖源：NASA

“泡泡”是指太陽(yáng)圍繞它和它的附屬行星所形成的邊界。太陽(yáng)發(fā)出的太陽(yáng)風(fēng)與來(lái)自星際空間的風(fēng)相互作用，形成一個(gè)超出行星軌道的日光層。日光層還保護(hù)地球和太陽(yáng)系的其他部分免受來(lái)自銀河系其他地方的潛在破壞性宇宙射線的傷害。

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圖解：太陽(yáng)風(fēng)與地球磁場(chǎng)相撞時(shí)產(chǎn)生湍流能量。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷分解并重新連接時(shí)，能量形成高速電子射流。圖源：NASA

丹·瑞森費(fèi)爾德是洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，他說(shuō)，天文學(xué)家們把賭注押在了什么時(shí)候能穿過(guò)。

瑞森費(fèi)爾德告訴美國(guó)在線科技新聞雜志《逆》：“旅行者的名聲來(lái)自它對(duì)行星的探索，后來(lái)它安靜了好幾年，因?yàn)樗皇窃诖┰叫行侵獾奶丈钐幝眯?。?/p>

旅行者2號(hào)成功穿越太空深度的消息特別令人興奮，因?yàn)榇嫌幸粋€(gè)工作的等離子儀器。不幸的是，旅行者1號(hào)的儀器在20世紀(jì)80年代遭到損壞。這一工具對(duì)于確定太陽(yáng)從日光層內(nèi)的熱等離子體到該邊界以外更冷、更密集的物質(zhì)的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。

因?yàn)樗鼈儼l(fā)生在不同的地點(diǎn)，也發(fā)生在太陽(yáng)磁周期的不同點(diǎn)上，所以這兩個(gè)航天器收集到的數(shù)據(jù)是完全不同的。例如，旅行者2號(hào)揭示了一個(gè)比旅行者1號(hào)更平滑、更薄的日光層邊界，磁場(chǎng)更強(qiáng)。

第二組數(shù)據(jù)也讓我們更好地了解了日光層的形狀。

瑞森費(fèi)爾德說(shuō)：“當(dāng)旅行者2號(hào)穿越太陽(yáng)層頂時(shí)，它向我們展示了我們的日光層不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，而是不對(duì)稱的?！?/p>

從外面往里看

這次任務(wù)的觀測(cè)可以幫助科學(xué)家了解星際空間是如何影響太陽(yáng)的，以及太陽(yáng)是如何影響其銀河系環(huán)境的。

旅行者號(hào)的測(cè)量表明，太陽(yáng)邊界以外的星際介質(zhì)是不穩(wěn)定的，并且受到太陽(yáng)風(fēng)和銀河風(fēng)相互作用的影響。日光層保護(hù)地球不受宇宙輻射的影響，只有大約30%的輻射穿過(guò)這個(gè)保護(hù)泡。

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圖解：旅行者號(hào)宇宙飛船在不同的地點(diǎn)和不同的時(shí)間穿透了日光層。圖源：NASA

斯通在通話中說(shuō)：“通過(guò)了解日光層的屏蔽效應(yīng)，我們將對(duì)太陽(yáng)層如何隨著星際介質(zhì)的變化而隨時(shí)間變化有一些了解。如果最近在其附近發(fā)生的一些事件導(dǎo)致氣壓升高，這將日光層被壓縮，輻射將更強(qiáng)烈。”

普林斯頓大學(xué)天體物理科學(xué)系的科學(xué)家杰米·蘭金指出了旅行者2號(hào)穿越的其他重要數(shù)據(jù)。

蘭金告訴《逆》：“旅行者1號(hào)穿越時(shí)有一些未解決的問(wèn)題，人們期待著旅行者2號(hào)能夠分辨出星際介質(zhì)中的溫度。時(shí)間差使我們對(duì)太陽(yáng)如何影響這一地區(qū)以及太陽(yáng)天氣有一些了解。”

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圖解：從太陽(yáng)到最近恒星的星際介質(zhì)的豐富程度。圖源：innovationtoronto

旅行者2號(hào)的估計(jì)壽命還剩5年，因此隨著它繼續(xù)探索星際空間，它將繼續(xù)反饋對(duì)星際介質(zhì)的測(cè)量。

蘭金說(shuō)：“既然我們大多數(shù)時(shí)間都是從內(nèi)而外研究我們自己的恒星，那么我們能從中發(fā)現(xiàn)什么呢？”

旅行者2號(hào)發(fā)射時(shí)，蘭金還沒(méi)有出生，她用從任務(wù)中收集到的數(shù)據(jù)寫了她的博士后論文。她計(jì)劃繼續(xù)使用未來(lái)的任務(wù)數(shù)據(jù)來(lái)回答一些關(guān)于我們的主星的問(wèn)題。

蘭金問(wèn)道：“大局是什么？如果有人遠(yuǎn)程觀察我們，像我們觀察其他恒星一樣觀察我們的恒星，我們會(huì)是什么樣子？在某種程度上，我們可以回頭看看自己。”

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作者: Passant Rabie

FY: 武薇

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