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225億公里外,旅行者1號遭遇狂轟濫炸,太陽系外的世界果然很糟糕

據科學家介紹,我國將在2023年左右首次發射深空探測器,前往太陽系邊緣進行深空探索。根據計劃,我國的探測器將在2049年飛到100個天文單位(即約150億公里)以外,脫離太陽系日球層,展開星際探索。

不過,NASA的“前車之鑑”正在告訴我們:太陽系外的世界,並不是一個美好的世界。那片太空,可能面臨著“狂風暴雨”。

1977年,美國發射了兩個深空探測器,那就是著名的旅行者1號和旅行者2號。這兩個探測器是迄今為止人類發射過最遠的航天器,也帶我們見識了最遙遠的星際空間。其中,旅行者1號速度更快,飛行距離也更遠。根據最新的一次資料,它已經距離我們150個天文單位(225億公里)。在這個位置上,即使是光速,也要傳播21個小時。

現在的旅行者1號,已經很難說完全處在太陽系之內了。從引力的角度來講,它的確沒有擺脫太陽系,但從星際介質的角度來說,它確實已經突破了太陽系的邊界。這是怎麼說呢?

原來,太陽每時每刻都在向周圍空間釋放出強大的輻射,包括高能等離子體。在距離太陽比較近的位置上,等離子體密度更高,所以也就更強;反之,遠的地方,輻射也就弱一些。

相對應的,宇宙中也充斥著各種天體釋放出的輻射,在距離太陽比較近的地方,它們無法突破太陽風的嚴密防守,無計可施。但是在距離太陽遙遠的地方,太陽風成了強弩之末,,星際介質就要佔據上風了。

在距離太陽大約120個天文單位的範圍內,都是由太陽風統治的區域,這個區域也就被稱為日球層。在這裡向外大約0。5個天文單位的區域內,雙方勢均力敵,這裡就被稱為日球層頂。由此再向外,就是星際等離子體的天下了,這裡也被稱為星際空間。

實際上,早在2012年的時候,旅行者1號就已經突破了日球層頂。NASA宣佈,旅行者1號成為了人類歷史上第一個進入星際空間的探測器。

隨後的發現告訴他們,太陽系外的世界,更加詭異。

我們總說太空是真空環境,其實不然。這裡的物質密度確實比地球大氣層內低得多,但不代表這裡什麼都沒有。不論是旅行者1號還是旅行者2號,都告訴我們一個現實:星際空間比我們想象的要更加混亂。

從2017年開始,旅行者1號就聽到了自己周圍空間發出的詭異聲音。康奈爾大學的天文學家Stella Koch Ocker向我們描述說:這種聲音聽起來“相當微弱,而且非常單調,這是因為它處在相對比較狹窄的頻率內。此刻,我們就在探測星際介質所產生的這種微弱而又持續不斷的嗡嗡聲”。

想要探測星際空間的物質,對於人類來說的確太難了。儘管知道這裡存在著大量的等離子體,但由於其密度太低,又隱藏在其他恆星的光芒之中,所以科學家們在地球上很難探測到這些粒子。唯一比較可行的方法,就是透過其他天體的光在經過這些介質傳播到地球上時發生的變化,來對其性質進行推測,這個難度也不低。

這就是深空探測的意義,像旅行者號這樣的探測器,可以實地進行考察——還有什麼方法比這更有效呢?對於我國未來的深空探測任務來說,這也是研究的重點之一。

即便如此,對於旅行者號探測器來說,探測星際介質的難度依然不小。儘管已經飛出去225億公里了,但其實距離太陽仍然不算非常遠。在這裡,太陽的影響依然存在,不論是它耀眼的光芒,還是輻射出來的等離子體——在這裡雖然要弱一點,但絕非全無影響。

康奈爾大學的天文學家James Cordes形容說:“這些星際介質就像是安靜而又溫柔的細雨,當太陽爆發的時候,就會像是雷雨中爆發出了一次雷暴,隨後又重新沉寂為小雨的狀態。”

而這樣的“細雨”,正持續不斷地在宇宙空間亂竄。研究團隊指出:這意味著在太陽系以外,這些星際介質會產生大量低水平的活動,其頻率遠比想象中的要更高。對於未來進入到這片空間的其他探測器來說,這樣的粒子是不可不防範的。

至於星際介質這種持續不斷的低水平活動究竟是如何產生的,科學家們還沒有完全搞清楚。研究團隊認為,這可能是熱力學機制下導致的等離子體震盪;除此之外,也可能是等離子體中的電子運動產生了一種名叫類熱噪聲的機制,從而產生了區域性電場。

不管是哪種原因,這樣的發現都具有非常重要的意義,有助於科學家們繪製太陽系日球層頂以外的等離子體密度圖。

2018年的時候,旅行者2號也突破了日球層,進入星際空間。兩個探測器飛行的方向不同,可以幫助我們繪製更大範圍的星際介質密度地圖。

同時,這樣的研究也能夠生動地展現星際介質和太陽風之間的相互作用。此前的研究表明,在日球層以外,太空中的電子數量反而越來越多,這是出乎意料而且令人匪夷所思的,或許旅行者號接下來的研究,能夠幫助我們找到答案。

總之,太陽系日球層以外的星際空間,看似一片虛無,實則暗流湧動。這對於我們的深空探測器來說,也具有非常重要的借鑑意義,幫助我們確定更多、更具體的探測任務。

根據NASA科學家的推測,2個旅行者號探測器都將在2025年左右失去全部的能源,他們也將趁最後4年時間儘可能多地收集資料。當這兩個探測器徹底退役之後,大概就要等我國的深空探測器持接力棒飛往太陽系的邊緣了吧。

可以想象,在太陽系以外,有很多詭異的事情發生,等待著人類探測器去發現。當我國的深空探測器飛到那片神秘的區域時,也將用驚人的發現,讓全世界人為之感嘆。