1977年，美國先后發(fā)射了“旅行者1號”與“旅行者2號”（因?yàn)榧夹g(shù)原因，雖然“旅行者2號”命名靠后，但發(fā)射時間比“姐姐”要早一些），作為人類目前飛得最遠(yuǎn)的探測器，“旅行者1號”在2012年8月完成了日球?qū)禹數(shù)拇┰?，研究人員本以為能夠從那次穿越中了解些日球?qū)拥男畔ⅲz憾的是，由于“旅行者1號”探測器上的等離子體設(shè)備損壞，在地球上一直期待著“旅行者1號”的研究人員根本無法收集到那次穿越的完整數(shù)據(jù)。6年后，“旅行者2號”于2018年11月完成了日球?qū)禹數(shù)拇┰?，這一次人類終于擁有了“旅行者2號”穿過星際空間的首批數(shù)據(jù)。

不久前，研究人員終于分析完“旅行者2號”星際穿越所傳輸回來的數(shù)據(jù)，究竟，一年前的那一場星際穿越有怎樣的新發(fā)現(xiàn)？

日球?qū)邮鞘裁矗?/p>

回答這個問題之前，我們一起來做個實(shí)驗(yàn)——當(dāng)你用力吹氣球時，氣球便在氣球內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下向外膨脹，而當(dāng)你吹好氣球、將口扎緊時，氣球內(nèi)外壓強(qiáng)的平衡使得氣球總能保持圓滾滾的形狀。在太空之中，太陽也用太陽風(fēng)體“吹”起了這樣一個“氣球”，科學(xué)家們將這個“氣球”稱為“日球?qū)印保涨驅(qū)拥拇笮∨c形狀是不規(guī)則的，原因是星際物質(zhì)的存在，而太陽風(fēng)與星際物質(zhì)相交會的地方，則被稱為“日球?qū)禹敗薄碜蕴栂祪?nèi)部的飛行器，一旦越過日球?qū)禹?，就脫離了太陽風(fēng)所能影響的空間范圍，進(jìn)入了“星際穿越”的新旅程中。

“旅行者1號”在2012年飛出日球?qū)訒r距太陽約183億公里，這之前科學(xué)家并不知道這個“氣球”究竟有多大，但當(dāng)“旅行者2號”于2018年11月飛出日球?qū)舆M(jìn)入星際空間時距離太陽約180億公里，這兩個探測器的“穿越”位置為科學(xué)家們研究日球?qū)咏Y(jié)構(gòu)提供了線索。參與研究的美國艾奧瓦大學(xué)學(xué)者比爾·庫爾思說，通過對比兩個探測器的穿越點(diǎn)，可基本看出日球?qū)有螤钍菍ΨQ的。

對比數(shù)據(jù)還揭示了日球?qū)禹數(shù)哪承┨卣?，比如在不同位置日球?qū)禹敽穸炔煌Ｈ涨驅(qū)禹斒侨涨驅(qū)幼钔饩夁吔?，太陽風(fēng)與星際風(fēng)在這里達(dá)到平衡。科學(xué)家認(rèn)為日球?qū)禹敃S太陽活動移動，就好像人類的肺部隨著呼吸擴(kuò)張和收縮一樣。

太陽系與星際空間的邊界地帶充斥著哪些物質(zhì)？研究人員從“旅行者2號”傳輸回來的數(shù)據(jù)中也獲得了一些線索。

進(jìn)入星際空間時，“旅行者2號”搭載的高能粒子探測儀檢測到日球?qū)恿Ｗ訑?shù)量驟降，同時宇宙射線量劇增，并保持在高水平。此前“旅行者1號”發(fā)現(xiàn)日球?qū)涌梢詫⒌厍蚣捌渌行鞘艿降挠钪嫔渚€輻射減少七成以上。

兩個探測器獲得的數(shù)據(jù)均顯示，它們完成穿越時，周圍等離子體密度劇增。等離子體是由正負(fù)離子、電子及中性粒子組成的特殊物質(zhì)形態(tài)?？茖W(xué)家此前已知，日球?qū)觾?nèi)的等離子體熾熱而稀疏，星際空間內(nèi)的等離子體冰冷而密實(shí)。

參與研究的美國艾奧瓦大學(xué)榮譽(yù)教授唐納德·格尼特說，最新數(shù)據(jù)表明“那種認(rèn)為太陽風(fēng)在深入宇宙空間時逐漸減弱的老觀點(diǎn)是不正確的”。等離子體密度劇烈變化意味著，太陽系和星際空間之間有一個明確邊界。

“旅行者2號”數(shù)據(jù)證實(shí)，星際空間邊界的等離子體溫度確實(shí)低于日球?qū)觾?nèi)等離子體，但比此前預(yù)期略高。數(shù)據(jù)還顯示，“旅行者2號”飛離日球?qū)忧暗入x子體密度也曾略微升高，表明等離子體在日球?qū)觾?nèi)緣和外緣經(jīng)過了兩次壓縮，但尚無法解釋原因。

宇宙磁場廣泛存在于宇宙的每個角落?！奥眯姓?號”磁場傳感器的觀測數(shù)據(jù)印證了“旅行者1號”的一個驚人發(fā)現(xiàn)：日球?qū)禹斖饩墔^(qū)域磁場方向與日球?qū)禹攦?nèi)部磁場方向是平行的?？茖W(xué)家最初通過“旅行者1號”發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象時，他們不確定這種有序的磁場排列是外部星際空間的普遍特征還是巧合，不過，最新數(shù)據(jù)至少表明：太陽系內(nèi)外磁場方向很可能是一致的。

本次公布的結(jié)果再次表明，日球?qū)禹敳⒎窍駳馇虻耐馄ひ粯?，是日球?qū)优c星際物質(zhì)的簡單分隔。無論是在星際空間還是在日球?qū)觾?nèi)，在靠近日球?qū)禹數(shù)牡胤蕉即嬖谥鴱?fù)雜的相互作用過程和動力學(xué)結(jié)構(gòu)。同時，雖然“旅行者1號”和“旅行者2號”兵分兩路，分別對黃道面以南和以北的日球?qū)禹斀Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了探測，但這對于勾勒出日球?qū)拥耐暾Y(jié)構(gòu)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

例如，兩艘探測器所穿越日球?qū)禹數(shù)姆较?，都是日球?qū)优c星際物質(zhì)迎面相遇的那一側(cè)。而在另一側(cè)，日球?qū)禹數(shù)降壮尸F(xiàn)怎樣的形態(tài)，則尚無定論。有學(xué)者認(rèn)為，如果星際物質(zhì)中的磁場占主導(dǎo)地位，那么整個日球?qū)訉⒊尸F(xiàn)出橢球狀的形狀。反之，如果是星際物質(zhì)的動能或內(nèi)能占優(yōu)，則日球?qū)禹數(shù)牧硪粋?cè)很可能會像彗星一樣，拉出長長的尾巴。

此外，由于為兩艘旅行者號探測器供電的同位素電池的電量已經(jīng)近乎衰竭，科學(xué)家們可能在2020年就不得不關(guān)閉探測器上所有的科學(xué)儀器，也就無法再產(chǎn)生新的科學(xué)探測數(shù)據(jù)。而到了2025年，電池輸出的電能已經(jīng)無法支撐旅行者號探測器最基本的運(yùn)行和通信。那時，我們將不得不中斷與兩艘探測器的聯(lián)系，到時，我們再也聽不到這兩艘已經(jīng)離家?guī)资甑暮⒆釉谛请H空間中向地球家園的呼喊。

事實(shí)上，對于這兩艘探測器是否已飛出太陽系，科學(xué)界還存在不同觀點(diǎn)。有觀點(diǎn)認(rèn)為它們飛出日光層，就已飛出太陽系，但也有觀點(diǎn)認(rèn)為太陽系的邊界是仍受太陽引力影響的“奧爾特云”，它的位置更遙遠(yuǎn)，因此，“旅行者2號”探測器可能還需300年才能接近奧爾特云，可能還需3萬年才能飛出奧爾特云。

NASA之前曾表示，這兩艘探測器攜帶有關(guān)于人類文明的聲音、圖片和影像，有望在數(shù)十億年后仍然在宇宙?zhèn)鬟f人類文明的信息。