星際空間，塵埃仍未落定

2020-12-18 黎川發布

2019-11-05來源：科技日報作者：張夢然

「旅行者1號」和「旅行者2號」探測器在日光層之外的位置，日光層是太陽創造的一個保護泡，一直延伸到冥王星軌道。圖片來源：NASA官網

2012年，「旅行者1號」（Voyager 1）進入星際空間，傳回了非常寶貴的日球層頂數據。但是，由於探測器上的等離子體設備損壞，地球上的研究人員，根本無法收集到那次穿越的完整數據。

但現在，人類擁有了「旅行者2號」（Voyager 2）穿過星際空間的首批數據。英國《自然·天文學》雜誌4日同時公開5項研究，確認了「旅行者2號」於2018年11月5日已進入星際空間，取得了科學史上又一項重要的技術成就。

當時其與地球的距離，是地球和太陽距離的119倍。

首度進入星際空間的是它

2014年9月13日，美國國家航空航天局（NASA）召開發布會正式確認「旅行者1號」飛出太陽系，進入星際空間。這是第一個進入星際空間的人造物體。

「旅行者1號」自1977年發射以來，一直在急速遠離太陽。它到訪過木星及土星，提供過這兩顆星球及其衛星的高解像清晰照片，還曾幾次轉換過目標任務。而此前它最著名的事跡，是擔當傳播地球文化和聯絡其他宇宙生物的「大使」——其攜帶了一張鍍金表面的銅質磁碟唱片，內容包括用55種人類語言錄製的問候語和各類音樂、影像，其中有管平湖先生演奏的中國古琴曲《流水》。其目的，是要向地外生命們表達人類最友善的問候。

從2012年開始有傳言至2014年開發布會，「旅行者1號」的精確位置不斷引發激烈爭論。最終認為，「旅行者1號」約是在2012年8月25日離開了日球層懷抱，進入寒冷的星際空間。

無疑，「旅行者1號」闖入了先前沒有任何探測器到過的地方，是人類宇宙探索的重要裡程碑。人造設備駛入星際空間，從科學意義上來講，標誌著人類的夢想又掀開了新一頁篇章，也是「星際時代」的到來。

從科學數據收益來說，結果卻不盡如人意。當時探測器上的等離子體設備已受損，科學家們並沒有拿到首度穿越的完整數據。

不同尋常的第二位「旅行者」

「旅行者2號」是第二個穿越日光層邊界的探測器，發射時間稍早於1977年升空的姐妹探測器「旅行者1號」，並已在太空中運行了42年。

此次5項研究，集合了麻省理工學院、加州理工學院、NASA戈達德太空飛行中心、愛荷華大學以及約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的成果，同時報導了「旅行者2號」進入星際空間時的初步測量數據，並重點比較了與「旅行者1號」穿越的異同之處。不同於「旅行者1號」，「旅行者2號」上設備的數據顯示日光層的邊界更薄更平滑，之後的星際磁場也更強。

其中一篇論文，麻省理工學院科學家約翰·理察森及其同事認為，穿越日球層頂發生在不到一天的時間內，而最靠近日球層頂的星際介質比預期的更熱，也更多變。

在另一項研究中，加州理工學院科學家愛德華·斯通及其同事通過觀測發現，日球層頂和星際空間之間有一個層，而太陽風和星際風會在這個層中相互作用。但「旅行者1號」並未發現這個層。

研究人員們表示，綜合所有結果，「旅行者1號」和「旅行者2號」的部分差異可能來自於太陽活動水平的變化，其他差異則可能與探測器運行的不同軌道有關。

我們仍未敢言了解

什麼是星際空間？直到19世紀末，很多人還認為這爿廣袤無垠的世界是一無所有的。

但通過觀測星光，科學家發現星光穿越星際空間後會大大減弱。這表明，星際空間並不是絕對真空，那裡同樣有物質存在——極其稀薄的物質——平均每立方釐米的空間內僅有0.1—1個原子。

現在，通過旅行者探測器，我們對星際空間有了更豐富的認識，可惜，人類至今對其了解仍不過是九牛一毛。

可以看到，最新的一系列論文不僅確認了「旅行者2號」的穿越數據，最重要的是闡述了日球層頂的具體性質——這已經是太陽系的最外層結構，也是日光層和星際空間之間的邊界。

但迄今為止，星際空間的具體性質仍有待解答；離太陽更遠、尚未探索過的空間的結構也存在爭議。在一篇同時發表的「新聞與觀點」文章中，天文學家R·杜特伊特·斯圖爾斯認為，隨著旅行者探測器進一步深入星際空間，它們會探索新的區域並傳回新的獨特數據，而「只有它們的直接觀測，才能讓這些爭論塵埃落定。」

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  • 星際空間,塵埃仍未落定
    圖片來源：NASA官網　　記者 張夢然　　2012年，「旅行者1號」（Voyager 1）進入星際空間，傳回了非常寶貴的日球層頂數據。但是，由於探測器上的等離子體設備損壞，地球上的研究人員，根本無法收集到那次穿越的完整數據。　　但現在，人類擁有了「旅行者2號」（Voyager 2）穿過星際空間的首批數據。
  • 分布在星際空間的物質有哪些
    星際物質，分布在星際空間的物質以前人們認為星際空間裡面是沒有什麼物質的，但是這個觀點從銀河系的銀道面圖像裡面可以看到是錯誤的，實際上星際空間裡面充滿了各種各樣的物質，但是它並不僅僅包括物質，還包括了星際氣體、塵埃、宇宙線以及星際磁場。
  • 星際訪問者'Oumuamua實際上可能是一個宇宙塵埃兔子
    現在，出現了一種新的理論，即雪茄形的太空巖石實際上可能是塵埃兔子。在地球上，「塵埃兔子」是由靜電聚集在一起成堆的塵土和碎屑，這些塵埃和碎屑在微風吹過的情況下在家具下方漂浮。但是，一項新研究背後的科學家認為，「 Oumuamua，是我們發現的第一個位於太陽系的星際物體，可能是放大的塵埃兔子。
  • 新消息，奧陌陌是星際「塵埃團」
    它不是由皮屑和蜘蛛網組成，而是由彗星塵埃顆粒組成。這就是為什麼科學家們會覺得我們首次探測到的來自太陽系外的訪客像是一個星際中的塵埃兔子。關於奧陌陌這個第一個被發現並且被證實來自太陽系外的天體，最奇怪的事情之一，就是它的形狀。一個常見的藝術概念是將其身形描繪成雪茄的形狀。
  • 科學家在太陽系內發現19顆特殊小行星，懷疑都來自於星際空間
    ​法國研究人員在太陽系內發現19顆特殊小行星，懷疑它們來自於星際空間，最後全被留在太陽系內。或許你聽說過奧陌陌這個名字，一個來自星際空間的小天體，2017年，當奧陌陌開始轉身離去時，天文學家才首次發現了它，並對其進行了一系列研究。
  • 讓星際塵埃變成太空望遠鏡
    用雷射捕捉太空中的塵埃顆粒，讓它們按照一定的幾何形狀排列後，一架不可思議的太空望遠鏡就製作成功了。它的鏡面有一個足球場那麼大，重量卻僅及一個饅頭。當事情涉及空間望遠鏡，有一句話總不會錯的，那就是「大就是王道」。今天幾乎所有的太空望遠鏡，譬如像著名的哈勃空間望遠鏡，都是用一個巨大的凹面鏡來收集星光的。
  • 天文小知識:什麼是星際空間?這其中又存在著什麼?
    而那些未解之謎，對於探索的可能性，那些恐懼、不確定性；剛好都存在於邊界之外的那片空間裡。曾經的地球對於探險者、流浪者和徵服者來說，也是如此。但可惜的是，我們的家園已少有地方值得將「這裡有龍」的標籤張貼於斯。現在，人類不得不將目光投向星空來尋找這樣的地方。那些各星體所在的耀眼區域之見的廣闊空間，即是我們所說的星際空間。星體之間，和星系之間的區域都可被稱為星際空間。
  • 宇宙中除了星體還有塵埃、星雲、磁場和宇宙線等各種物質
    恆星之間的物質，包括星際氣體、星際塵埃和各種各樣的星際雲，還有星際磁場和宇宙線等等都統稱為星際物質。星際物質的總質量約佔銀河系總質量的10％。星際物質在銀河系內分布的特點是：①不均勻性：不同區域的星際物質密度可相差很大，星際氣體和塵埃當聚集成質點數密度超過每立方釐米10～103個時，就成為星際雲，雲間密度則低到每立方釐米0.1個質點。②星際物質和年輕恆星高度集中在銀道面，尤其在旋臂中。 　　星際氣體包括氣態原子、分子、電子、離子，其化學組成可以通過各種電磁波譜線的測量求出。
  • 「先驅者11」號有望第三個進入星際空間
    據美國太空網1月30日報導，目前業已發射的太空飛行器中，只有5艘能邁出如此大的步伐，有實力進入星際空間。除了大名鼎鼎的「旅行者」號姊妹花外，其他3艘分別為「先驅者10」號（Pioneers 10）、「先驅者11」號（Pioneers 11）以及「新視野」號（New Horizons）。那麼，哪艘太空飛行器會率先進入星際空間呢？
  • 星際訪客「奧陌陌」，可能由一顆彗星脫落塵埃組成
    科技日報記者 劉霞2017年，「奧陌陌」（Oumuamua）成為首個闖入太陽系的「星際訪客」，在天文學界引發一陣喧譁與騷動。對於其身份，科學家眾說紛紜，包括外星人的飛船、小行星等，迄今仍未有定論。它由位於太陽系外的一顆彗星核上吹出的塵埃形成，被太陽輻射推向太空，最終「流落」到太陽系，並短暫停留。
  • 「旅行者」:觸摸星際空間
    2013年9月12日，美國科學家宣布，1977年發射的「旅行者」1號無人探測器跨越了從太陽系空間到星際空間的這道「涇渭分明」線。此時，它已出發36年，行程187億公裡，是有史以來飛離地球最遠的人造飛行器。《銀河英雄傳說》中的豪言：「我們的徵途是星辰大海」，用在一往無前的「旅行者」身上再貼切不過了。
  • 這首探測器將會成為第三個進入星際空間的人造物體
    據美國太空網1月30日報導，目前業已發射的太空飛行器中，只有5艘能邁出如此大的步伐，有實力進入星際空間。除了大名鼎鼎的「旅行者」號姊妹花外，其他3艘分別為「先驅者10」號（Pioneers 10）、「先驅者11」號（Pioneers 11）以及「新視野」號（New Horizons）。那麼，哪艘太空飛行器會率先進入星際空間呢？
  • 銀河塵埃研究取得新進展
    塵埃強烈地吸收紫外線和可見光波長的光，在我們的銀河系中，大量的塵埃雲有時會在明亮的星雲前被看成是黑暗的形狀，因為塵埃會使後面的光的變暗，著名的馬頭星雲就是這種光學消光效應的一個例子。馬頭星雲距離地球大約1,500光年，是最容易識別的星雲之一，因為從地球看過去，黑暗的塵埃和旋轉的氣體構成的形狀有如馬頭。
  • 研究發現：宇宙中冰覆蓋的塵埃顆粒，有重要的化學反應影響！
    在深空中創造複雜的分子絕非易事，據目前所知，進行必要反應的自然實驗室是表面結冰的星際塵埃顆粒。現在，耶拿大學MPIA實驗室天體物理學小組的Alexey Potapov和同事們的新實驗結果表明，在現實條件下，冰層很可能非常薄，以至於塵埃顆粒本身的表面結構起著重要作用。
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  • 來自短周期彗星塵埃
    結論認為，黃道光塵埃幾乎全部來自短周期彗星，推翻了長久以來的推測。　　位於地球上低緯度和中緯度地帶的人們可看到，春季太陽西沉，黃昏過後之時，西方地平線有著微末的三角形光錐；而秋季太陽東升，晨曦未現之時，東方自地平線向上伸展出些許「火舌」。這就是黃道光，一般在西方地平線出沒的，會趁夜色籠罩前自行消逝；於東方地平線現身的，隨著天色吐白而隱匿於晨曦。
  • 外日球層與星際空間入選2020年宇航領域十大科學問題與技術難題
    其中，由中國科學院國家空間科學中心、國家航天局探月與航天工程中心等單位提出的「外日球層與星際空間的環境特性及其相互作用」成功入選併名列首位，成為此次大會的熱點話題之一。「外日球層與星際空間的環境特性及其相互作用」位列首位，充分體現了該領域方向在推進航天強國建設的進程中的重大性、高優先級和戰略意義。 日球層是超聲速太陽風向外膨脹時與鄰近星際介質相互作用所形成的巨大「泡狀」空間，主要受源自太陽的磁場和等離子體所控制。其外是廣袤無垠的恆星際空間，充滿了等離子體、中性原子、塵埃等星際介質。
  • 普朗克天文研究所:覆蓋在塵埃上的薄冰上具有複雜的地球化學作用
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    星雲，是稀薄的氣體或塵埃構成的天體之一。包含了除行星和彗星外的幾乎所有延展型天體。它們的主要成份是氫，其次是氮，還含有一定比例的金屬元素和非金屬元素。同恆星相比，星雲具有質量大、體積大、密度小的特點。一個普通星雲的質量至少相當於上千個太陽，半徑大約為10光年。