編譯 王格格

這幅藝術(shù)概念圖展示了美國宇航局的旅行者號宇宙飛船進入星際空間

2018年11月5日，美國宇航局（NASA）的旅行者2號成為歷史上第二個離開日球?qū)拥暮教炱鳎ㄈ涨驅(qū)泳拖袷翘柎党龅某涑庵Ｗ雍痛艌龅谋Ｗo性氣泡）。旅行者2號到達(dá)距離地球約180億公里處，遠(yuǎn)超過冥王星軌道到太陽的距離，旅行者2號由此進入星際空間（即為星體與星體之間的空間）。《自然·天文學(xué)》最新發(fā)表了5篇研究文章，描述了在旅行者2號完成歷史性穿越前后，科學(xué)家所觀察到的情況。

每一篇文章都詳細(xì)介紹了旅行者2號運行的五個科學(xué)儀器的新發(fā)現(xiàn)，包括磁場傳感器、2個針對不同能量范圍的高能粒子探測器以及2個研究等離子體（一種由帶電粒子組成的氣體狀物質(zhì)）的儀器?？偠灾?，這些發(fā)現(xiàn)有助于描繪這條宇宙海岸線的圖景，由太陽所創(chuàng)造的環(huán)境在此結(jié)束，浩瀚的星際空間海洋由此延展。

太陽的日球?qū)泳拖褚蝗~星際航行之舟。日球?qū)雍托请H空間內(nèi)都充滿了等離子體。日球?qū)觾?nèi)部的等離子體是熱而稀疏的，而星際空間的等離子體則冷而致密，星際空間內(nèi)也包含宇宙射線和由爆炸的恒星加速的粒子。旅行者1號發(fā)現(xiàn)，日球?qū)颖Ｗo地球和其他行星免受超過70%的宇宙輻射。

在2018年旅行者2號離開日球?qū)又H，科學(xué)家宣稱它的兩個高能粒子探測器探測到了巨大的變化：儀器探測到的日球?qū)恿Ｗ拥谋嚷鼠E降，而宇宙射線的比率急劇增加并保持高態(tài)（通常比日球?qū)恿Ｗ泳哂懈叩哪芰浚?。這些變化證實了探測器已經(jīng)進入了一個新的空間區(qū)域。

這幅圖展示了美國宇航局的旅行者1號和旅行者2號探測器在日球?qū)油獾奈恢?，太陽產(chǎn)生的保護性氣泡的尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了冥王星的軌道到太陽的距離

在旅行者1號于2012年到達(dá)日球?qū)舆吘壷?，科學(xué)家們還不知道這個邊界距離太陽究竟有多遠(yuǎn)。在不斷重復(fù)的大約11年的太陽周期中，這兩個探測器分別在不同的位置和不同的時間離開日球?qū)?，在此過程中，太陽經(jīng)歷一個高活動期和一個低活動期?？茖W(xué)家們預(yù)計，日球?qū)拥倪吘?，即所謂的日球?qū)禹敚瑫S太陽活動的變化而移動，似乎像一個隨著呼吸而膨脹和收縮的肺，這與兩個探測器分別到達(dá)日球?qū)禹敃r與太陽的距離不同的事實是一致的。

新的研究文章目前證實，旅行者2號還沒有進入不受干擾的星際空間：就像它的孿生兄弟旅行者1號一樣，旅行者2號似乎處于一個僅僅跨出日球?qū)拥臄_動過渡區(qū)。

“旅行者號探測器向我們展示了太陽是如何與銀河系的星際介質(zhì)進行相互作用的，”參與旅行者號項目的科學(xué)家、加州理工學(xué)院物理學(xué)教授愛德·斯通（Ed Stone）說，“如果沒有旅行者2號傳回的新數(shù)據(jù)，我們就無法確定我們通過旅行者1號所看到的是整個日球?qū)拥奶卣?，還是僅僅是它穿越時的位置和時間?！?/p>

擠壓等離子體

兩艘旅行者號宇宙飛船現(xiàn)在已經(jīng)證實，正如科學(xué)家們所預(yù)期的，星際空間中的等離子體比日球?qū)又械牡入x子體要致密得多。旅行者2號還測量了附近星際空間等離子體的溫度，并確認(rèn)比日球?qū)觾?nèi)的等離子體溫度低。

2012年，旅行者1號觀測到剛進入日球?qū)油獾牡入x子體密度略高于預(yù)期，表明等離子體受到了一定程度的壓縮。旅行者2號觀測到，日球?qū)油獾牡入x子體溫度比預(yù)期的略高，這也表明等離子體可能被壓縮。（外部的等離子體溫度依舊比內(nèi)部的低）。旅行者2號還觀察到在離開日球?qū)又暗入x子體密度輕微增加的現(xiàn)象，這表明等離子體是在氣泡的內(nèi)側(cè)邊緣被壓縮的，但科學(xué)家們還不能完全理解是什么導(dǎo)致了等離子體在日球?qū)觾?nèi)外兩邊壓縮的現(xiàn)象。

粒子泄漏

如果說日球?qū)泳拖褚凰以谛请H空間航行的船，那么它的外殼似乎有點漏。旅行者號的一個粒子儀器顯示，一股來自日球?qū)觾?nèi)部的粒子正從其邊界泄漏向星際空間。旅行者1號在靠近日球?qū)拥那岸穗x開，這與氣泡泄漏太空的運動有關(guān)。而旅行者2號離開的位置更靠近日球?qū)觽?cè)翼，這一區(qū)域似乎比旅行者1號離開的位置漏孔更多。

磁場奧秘

旅行者2號的磁場傳感器的一項觀測證實了旅行者1號給出的一個令人驚訝的結(jié)果：剛剛超越日球?qū)禹攨^(qū)域的磁場與日球?qū)觾?nèi)部的磁場平行。對于旅行者1號而言，科學(xué)家們只得到一份這些磁場的樣本，無法確定這種表現(xiàn)出來的平行排列是整個外部區(qū)域的特征，還是只是巧合。斯通稱，旅行者2號證實了旅行者1號的發(fā)現(xiàn)，表明兩個磁場方向是一致的。

旅行者號探測器于1977年發(fā)射升空，都飛行經(jīng)過了木星和土星。為了飛經(jīng)天王星和海王星，旅行者2號在經(jīng)過土星時改變了航線，這也是歷史上唯一一次近距離飛過這些行星。旅行者號探測器于1989年完成了對行星的盛大巡游，并開始了到達(dá)日球?qū)禹數(shù)男请H任務(wù)。旅行者1號是兩個探測器中速度更快的那個，目前距離太陽超過220億公里，而旅行者2號距離太陽大約180億公里。光從旅行者2號傳播到地球大約需要16.5個小時，相比之下，光從太陽傳播到地球大約需要8分鐘。