旅行者二号几乎已经脱离了太阳的保护罩

宇宙浩瀚无垠，但并非完全空无一物。仔细观察，你会发现，即使是恒星之间的鸿沟也充斥着高速运动的粒子，这些粒子是远古灾难性事件的幸存者，这些事件以接近光速的速度将它们发射到宇宙各处。

美国宇航局宣布，旅行者 2 号太空船于 40 多年前离开地球，对外行星进行勘测，刚刚探测到这些宇宙难民的数量上升了 5%。新的测量结果带来了一个人们期待已久的迹象，表明探测器正在接近太阳保护影响的边缘，这对许多研究人员来说定义了行星际空间和星际空间之间的界限。跨越这一边界将为确定其形状提供宝贵的第二个数据点，但探测器何时离开太阳系仍不得而知。

“我们确实看到旅行者 2 号周围的环境发生了变化，”加州理工学院的旅行者项目科学家 Ed Stone 在新闻稿中说道。“我们将在未来几个月内了解到很多信息，但我们仍不知道何时能到达日球层顶。我们还没到那儿 — 这是我可以自信地说的一件事。”

如果您觉得以前听过这个故事，那是因为您确实听过。2012 年 5 月，旅行者 1 号返回的数据表明星际宇宙射线也有类似的增加。除了光之外，太阳还会向四面八方喷射带电粒子等离子体。太阳风太热，无法控制，它向外流过行星，将星际粒子推回，形成一个研究人员称之为日光层的气泡。三个月后，即 8 月 25 日，旅行者 1 号老化的仪器检测到太阳粒子减少，星际粒子进一步增加——有力证据表明它终于离开了日光层。

诸多界限

从太阳风的角度来看，离开日光层意味着离开太阳系。在未来的几个月到几年里，旅行者二号应该会加入旅行者一号的行列，体验恒星间相对静止状态下的粒子和磁场。但太阳风并不是太阳发挥影响力的唯一方式，如果你把太阳系想象成受引力束缚而绕太阳旋转的岩石和气体球的集合，那么两艘旅行者号都还有很长的路要走。

最简单的可视化如此巨大距离的方法是使用天文单位（AU）。一个天文单位是太阳和地球之间的距离。它们并不朝着同一个方向前进，但旅行者 1 号目前距离太阳约 143 个天文单位，而旅行者 2 号则落后 118 个天文单位。这些距离使它们远远超过了海王星 30 个天文单位，但还有很多东西甚至更远。例如，最近发现的“地精”的轨道深入 2000 个天文单位，而被称为奥尔特云的冰岩群延伸数万甚至数十万个天文单位。NASA 预计旅行者号探测器将在大约 20,000 年后从该区域出现。

抛开逃离太阳引力伴星的高门槛不谈，旅行者 2 号在星际空间与旅行者 1 号一同飞行将是一项里程碑式的成就。与如此遥远的机器交换信号需要巨大的资源，NASA 每天要花七到十个小时的宝贵时间在其深空网络上收听越来越暗的数据信号。先驱者 10 号探测器也在边界附近，但它在 2003 年停止了回电。总共有五艘航天器的速度足以完全逃离太阳，但其中两艘已经失效，第三艘新视野号预计将在几十年后离开日光层前关闭。

漏气的气球

旅行者 2 号的核动力源应该可以维持到 2025 年左右——很可能足够用来采集星际空间样本——但具体什么时候能收到数据，谁也说不准。旅行者 1 号在记录到宇宙射线增加三个月后越过了边界，而旅行者 2 号则前往日光层的另一个部分，而日光层本身的形状也会迅速改变。

波士顿大学研究日光层形状的天文学家梅拉夫·奥弗 (Merav Opher) 表示：“所有这些边界都可能随着太阳活动而移动，而我们真的不知道它们在哪里。”在太阳 11 年周期中较为活跃的时期，比如我们现在所处的时期，太阳会像气球一样吹起日光层，在几年的时间里将边界向外推几个天文单位。在周期的后期，不太活跃的太阳会让日光层缩小。

日光层的形状可能并不像其名称所暗示的那样均匀。“一般来说，自然界的边界并不十分平滑。问题在于它有多崎岖，规模有多大，”奥弗说。她过去的模拟表明，它的形状甚至可能更像船的尾流，而不是球体。

旅行者 1 号近距离观察了边界的某一点，并发现了一些新发现。首先，日球层比物理学家想象的更易渗漏，它配备了磁连接，允许在某些区域交换粒子。旅行者 1 号还揭示了边界外的惊人特征。探测器“冲浪”了一系列由太阳物质突然喷发触发的向外脉冲，并检测到了出乎意料的温和星际物质堆积，这表明太阳系在银河系中的运动速度没有天文学家想象的那么剧烈。奥弗对旅行者 2 号更加兴奋，因为与旅行者 1 号不同，它仍然配备了一台可运行的等离子仪器，应该能够记录边界和星际介质的首创数据。

即使拥有前所未有的细节，旅行者号的两个数据点可能也不足以确定太阳保护泡的形状。研究人员还需要当前 IBEX 和即将进行的 IMAP 任务的数据来远程测量日球层的整体几何形状。奥弗将这个项目比作在多个不同视角的观察者的帮助下解决谋杀谜团。“有人把所有小工具都拿到一个房间里，另一个人在离房子很远的地方拍照，”她说。“你必须用他们两个来重建日球层的状况。”

解决这一局部谜团可能会产生普遍影响。天文学家可以看到其他恒星周围的“星体层”也会在它们周围的空间中产生波，但它们的等离子体仍然太稀疏，无法直接探测。弄清楚太阳如何塑造我们的邻居并保护我们免受某些宇宙射线的伤害将是了解其他地方是否发生相同过程的重要一步。

“如果你想研究其他恒星系统中的生命如何发展，你需要了解其他星体的行为方式，”奥弗说。“让我们从我们自己的后院开始吧。”