旅行者二號探測器揭秘更多星際空間細節

　　在長達42年的旅程中，旅行者二號對人類探索太陽系邊界的貢獻良多。

　　1977年8月20日，旅行者二號在美國佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空，成為史上第一艘專為從外部觀測太陽系而設計的宇宙飛船。

　　那時，人類還無從得知一艘宇宙飛船能否穿越太陽系邊界到達星際空間，甚至不知道它能否在漫長的深空旅行中倖存。

　　

　　圖源：google

　　幸運的是，旅行者二號於2018年和之前的旅行者一號一樣成功進入星際空間，兩艘飛船之間有差異的穿越過程讓科學家能夠利用這次寶貴的機會，對比兩艘飛船收集到的數據。這些數據也讓科學家們能像觀察銀河系其他恆星一樣觀察太陽——從日球層外對太陽進行觀測。兩艘飛船穿越過程對比的初步結果發布在2019年11月第2周的《自然天文學》期刊上。

　　速度更快的旅行者一號早在2011年就進入了星際空間。接著，在發射四十多年後，旅行者二號於2018年11月5日也完成了穿越。兩艘飛船在不同位置穿過日球層頂，旅行者一號於北半球穿過，旅行者二號則在南半球。

　　一段漫長旅程

　　旅行者計劃的一位項目科學家愛德華·斯通在一次公布探測結果的發布會中說到：「我們的確沒想過一艘飛船能夠支撐到離開「氣泡」（即日球層），進入星際空間。」

　　

　　「我們對太陽在自身周圍形成的氣泡到底有多大並沒有一個準確的概念。」

　　「氣泡」是指太陽在自身周圍形成的在所有行星之外的邊界。太陽風和來自星際空間的星際風相互作用，在行星軌道之外形成了日球層。日球層可以保護地球及太陽系其他行星，使行星免於被來自其他星系的宇宙射線傷害。

　　洛斯阿拉莫斯國家實驗室科學家丹·瑞森菲爾德雖然並未參與到此次研究中來，但據他所說，天文學家們紛紛打賭旅行者一號和二號何時才能穿過日球層。

　　瑞森菲爾德說：「旅行者的名氣源於其對各大行星的探索，隨後旅行者號沉寂了多年，因為它正在穿越行星之外的深空地帶。」

　　

　　旅行者二號的穿越尤為激動人心，因為飛船上裝載有能夠正常運作的等離子體設備，而旅行者一號的等離子體設備不幸於1980年代損壞。這個工具對確定日球層中的熱等離子體和更冷更稠密的星際物質之間的邊界十分關鍵。

　　由於旅行者一號和二號穿越地點不同，太陽磁層位置不同，因而兩艘飛船收集到的數據也截然不同。例如，與旅行者一號收集的數據相比，旅行者二號向我們展示了一個更為光滑，更稀薄，磁場更強的日球層邊界。

　　

　　圖解：旅行者一號和二號運動路線

　　第二組數據也讓我們對於日球層的形狀有了更加全面的認識。

　　瑞森菲爾德說：「旅行者二號在穿越日球層頂時，向我們展示了日球層並不是一個正圓形，而是不對稱的。」

　　從外向里看

　　旅行者計劃對於太陽系的觀察能夠幫助科學家弄清楚兩點：星際空間是如何影響太陽的，以及太陽是如何影響其星際環境的。

　　

　　旅行者計劃所做出的測量表明，日球層以外的星際介質並不穩定，而是被太陽風和星系風相互作用所影響。日球層還減少了宇宙輻射對地球的影響，僅有30%的宇宙輻射能夠穿過這層保護泡。

　　「日球層和星際介質如何隨著時間變化，對於這一問題，我們通過研究日光層的保護作用，能夠略知一二。」斯通在採訪中說到，「如果附近的強烈天文事件造成壓力增加，日球層就會受到壓縮，宇宙輻射也會因此變得更強烈。」

　　

　　普林斯頓大學天體物理系研究員吉米·蘭金雖未參與到旅行者計劃中來，但蘭金指出旅行者二號的穿越還為我們提供了另一項重要數據。

　　「在旅行者一號的穿越中發現的一些問題尚未解決，人們期待旅行者二號能夠測量出星際空間的溫度。」蘭金說，「兩艘飛船穿越之間的時間差讓我們能夠分析出太陽對該區域以及太陽系空間天氣產生的影響，」

　　旅行者二號的預期壽命還剩下五年，因此在繼續探索星際空間的旅程中，它將持續向地球傳回其對星際介質的測量數據。

　　蘭金說：「以往，人類都是在太陽系內部進行研究，現在從外部觀察太陽系，會有什麼新的發現呢？」

　　

　　蘭金出生在旅行者二號發射之後，但蘭金的博士后論文引用了旅行者計劃中收集到的數據。她將會繼續使用旅行者計劃傳輸的數據來回答有關太陽的一些正待解決的問題。

　　「宏觀來看，太陽系是什麼樣的？如果有其他生物遠遠的觀察著我們，和我們觀察其他恆星一樣，那他們眼中的我們看起來是什麼樣的？」蘭金問道，「在某種程度上，我們正在用這種方式看著自己。」