距地球200億公裡，旅行者2號在所謂的太空，反而發現更多物質

2020-10-22 姿勢分子knowledge

1977年8月20日，NASA的旅行者2號探測器發射升空，展開了它的突破太陽系之旅。

在飛行了41年之後，旅行者2號在2018年11月到達了太陽系日球層的邊界，也就是太陽風的末端。自此以後，旅行者2號進入了宇宙輻射強於太陽輻射的星際空間。

如今，旅行者2號探測器已經距離我們有大約200億公裡了。在如此遙遠的距離和經歷了43年的飛行之後，它依然能夠給我們帶來一些關於太陽系外層的重要信息。並且，隨著它飛行得越來越遠，所能夠提供的信息也越來越寶貴和驚人。

最近，旅行者2號項目的團隊根據探測器傳回的信息發現：隨著它越來越遠離太陽，檢測到的空間密度呈現出上升的趨勢。這樣的情況不是第一次發現，在2012年旅行者1號探測器突破日球層的時候，在太陽系的另一側也檢測到了類似的密度梯度規律。這一次的發現，是對旅行者1號探測結果的印證。科學家推測，這種密度的增加，可能是超局地星際介質（very local interstellar medium，VLIM）的大尺度特徵。

雖然有報導稱旅行者2號探測器在2018年飛到了太陽系邊緣，但這是不嚴謹或者說是簡略的說法。實際上，它飛出的只是太陽系的日球層。我們知道，太陽在進行核聚變的時候，會向外釋放出大量的輻射。這些輻射除了電磁波外，還有大量高能等離子體，也就是太陽風，它們以極快的速度射到太空中，並且能夠飛得極遠。

同時，太空中還有來自其他天體的宇宙輻射。在靠近太陽的地方，太陽風更加強大，隨著距離越來越遠，太陽風的強度也在下降，並在某個地方和宇宙輻射達到平衡。所有這些平衡點連接在一起，就是太陽系的日球層頂。日球層頂內部是太陽系的日球層，外側就是VLIM，旅行者1號和2號突破的其實只是這個邊界。

理論上來說，太陽向每個方向釋放的輻射都是均勻的，所以日球層應該是正球體的。但是，由於太陽系還在銀河系中穿梭，這就像剛吹出的泡泡一樣，在動力前進的方向比較突出——

因此，目前來說，科學家普遍認可的是，日球層形狀有點類似於彗星。幸運的是，旅行者1號和2號都在動力的方向突破了日球層，只不過二者之間有一定的角度。如果它們是朝著日球層尾端的方向飛行，恐怕不知道哪輩子能夠飛出去了。

不過，波士頓大學的天文學教授Merav Opher發表了他最新的研究成果，表示太陽系的日球層應該是類似羊角包的形狀，也就是這樣的——

這項研究我們在前不久發布的《》一文中有所介紹，感興趣的朋友可以移步去閱讀。總之，對於我們今天要介紹的內容來說，大家可以暫時忽略日球層的形狀。

通常來說，我們認為宇宙是真空的，但這也並不嚴謹。所謂的太空只是高度真空，不可能達到絕對的真空。雖然物質密度低得驚人，但是我們仍然不能視為0。

在日球層內，太陽風所攜帶的質子和電子的密度大約是每立方釐米3～10個粒子，而且隨著距離下降。同時，科學家估算，銀河系的星際空間中，平均每立方釐米含有約0.037個粒子。在二者交界的日球層頂附近，等離子體密度約為每立方釐米0.002個電子。

儘管旅行者號探測器的能源嚴重不足，但是探測等離子體的儀器仍然沒有關閉。通過這些儀器，科學家測量了它們所在區域的等離子體密度。

旅行者1號大約在2012年8月25日穿越了太陽系日球層頂，當時距離我們大約121.6個天文單位，即約181億公裡。一年後的2013年10月23日，旅行者1號在距離我們183億公裡（122.6個天文單位）處首次探測了日球層頂外的等離子體密度，得到的數據大約是0.055個電子/立方釐米。

旅行者2號在穿越日球層頂的一年之後，亦即2019年1月30日，也在距離我們179億公裡（119個天文單位）處探測了所在位置的等離子體密度數據，結果是大約0.039電子/立方釐米，和它的兄弟大致相同。

在接下來幾年的飛行之後，兩臺探測器再一次測量了這個數據。彼時，旅行者一號又飛出了29億公裡（近20個天文單位），結果顯示：等離子體密度增加到了每立方釐米約0.13個電子。

旅行者2號在繼續飛行了約6億公裡（約4個天文單位）後，檢測到了每立方釐米約0.12個電子的密度。和此前的數據做除法可以發現，旅行者2號檢測到的密度增加更為明顯。

和地球表面的等離子體密度相比，這個數據的確小得可憐。但是，這仍然足以引起科學家們的重視，也可能是未來我們了解星際空間的重要內容。目前來說，科學家們也無法確定這種密度梯度究竟從何而來。

對於太陽系的邊界，我們的了解仍然非常有限。那裡距離太陽和地球都太遠，接收到的太陽光太少。即便是人類的天文觀測能力已經發展到了今天，對於那片區域的觀測仍然具有極高的難度。

作為僅有的幾個飛出日球層的探測器，旅行者1號和2號是我們研究星際空間的重要工具。然而，由於能源即將耗盡，它們能給人類帶來的視野恐怕也不會堅持太久。根據NASA的計算，兩個探測器大概在2025年將會耗盡所有能源，最終消失在茫茫宇宙。

如果想要看到更遠的星際空間，我們需要更快的探測器以及更加持久的能源。太陽系之大，讓我們始終無法突破，就像是一個牢籠。人類何時能夠徹底衝出太陽系呢？恐怕只有時間能給出答案吧。

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