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225亿公里外,旅行者1号遭遇狂轰滥炸,太阳系外的世界果然很糟糕

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姿势分子knowledge 2021-05-12 22:30

据科学家介绍,我国将在2023年左右首次发射深空探测器,前往太阳系边缘进行深空探索。根据计划,我国的探测器将在2049年飞到100个天文单位(即约150亿公里)以外,脱离太阳系日球层,展开星际探索。

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不过,NASA的“前车之鉴”正在告诉我们:太阳系外的世界,并不是一个美好的世界。那片太空,可能面临着“狂风暴雨”。

1977年,美国发射了两个深空探测器,那就是著名的旅行者1号和旅行者2号。这两个探测器是迄今为止人类发射过最远的航天器,也带我们见识了最遥远的星际空间。其中,旅行者1号速度更快,飞行距离也更远。根据最新的一次数据,它已经距离我们150个天文单位(225亿公里)。在这个位置上,即使是光速,也要传播21个小时。

现在的旅行者1号,已经很难说完全处在太阳系之内了。从引力的角度来讲,它的确没有摆脱太阳系,但从星际介质的角度来说,它确实已经突破了太阳系的边界。这是怎么说呢?

原来,太阳每时每刻都在向周围空间释放出强大的辐射,包括高能等离子体。在距离太阳比较近的位置上,等离子体密度更高,所以也就更强;反之,远的地方,辐射也就弱一些。

相对应的,宇宙中也充斥着各种天体释放出的辐射,在距离太阳比较近的地方,它们无法突破太阳风的严密防守,无计可施。但是在距离太阳遥远的地方,太阳风成了强弩之末,,星际介质就要占据上风了。

在距离太阳大约120个天文单位的范围内,都是由太阳风统治的区域,这个区域也就被称为日球层。在这里向外大约0.5个天文单位的区域内,双方势均力敌,这里就被称为日球层顶。由此再向外,就是星际等离子体的天下了,这里也被称为星际空间。

实际上,早在2012年的时候,旅行者1号就已经突破了日球层顶。NASA宣布,旅行者1号成为了人类历史上第一个进入星际空间的探测器。

随后的发现告诉他们,太阳系外的世界,更加诡异。

我们总说太空是真空环境,其实不然。这里的物质密度确实比地球大气层内低得多,但不代表这里什么都没有。不论是旅行者1号还是旅行者2号,都告诉我们一个现实:星际空间比我们想象的要更加混乱。

从2017年开始,旅行者1号就听到了自己周围空间发出的诡异声音。康奈尔大学的天文学家Stella Koch Ocker向我们描述说:这种声音听起来“相当微弱,而且非常单调,这是因为它处在相对比较狭窄的频率内。此刻,我们就在探测星际介质所产生的这种微弱而又持续不断的嗡嗡声”。

想要探测星际空间的物质,对于人类来说的确太难了。尽管知道这里存在着大量的等离子体,但由于其密度太低,又隐藏在其他恒星的光芒之中,所以科学家们在地球上很难探测到这些粒子。唯一比较可行的方法,就是通过其他天体的光在经过这些介质传播到地球上时发生的变化,来对其性质进行推测,这个难度也不低。

这就是深空探测的意义,像旅行者号这样的探测器,可以实地进行考察——还有什么方法比这更有效呢?对于我国未来的深空探测任务来说,这也是研究的重点之一。

即便如此,对于旅行者号探测器来说,探测星际介质的难度依然不小。尽管已经飞出去225亿公里了,但其实距离太阳仍然不算非常远。在这里,太阳的影响依然存在,不论是它耀眼的光芒,还是辐射出来的等离子体——在这里虽然要弱一点,但绝非全无影响。

康奈尔大学的天文学家James Cordes形容说:“这些星际介质就像是安静而又温柔的细雨,当太阳爆发的时候,就会像是雷雨中爆发出了一次雷暴,随后又重新沉寂为小雨的状态。”

而这样的“细雨”,正持续不断地在宇宙空间乱窜。研究团队指出:这意味着在太阳系以外,这些星际介质会产生大量低水平的活动,其频率远比想象中的要更高。对于未来进入到这片空间的其他探测器来说,这样的是不可不防范的。

粒子

至于星际介质这种持续不断的低水平活动究竟是如何产生的,科学家们还没有完全搞清楚。研究团队认为,这可能是热力学机制下导致的等离子体震荡;除此之外,也可能是等离子体中的电子运动产生了一种名叫类热噪声的机制,从而产生了局部电场。

不管是哪种原因,这样的发现都具有非常重要的意义,有助于科学家们绘制太阳系日球层顶以外的等离子体密度图。

2018年的时候,旅行者2号也突破了日球层,进入星际空间。两个探测器飞行的方向不同,可以帮助我们绘制更大范围的星际介质密度地图。

同时,这样的研究也能够生动地展现星际介质和太阳风之间的相互作用。此前的研究表明,在日球层以外,太空中的电子数量反而越来越多,这是出乎意料而且令人匪夷所思的,或许旅行者号接下来的研究,能够帮助我们找到答案。

总之,太阳系日球层以外的星际空间,看似一片虚无,实则暗流涌动。这对于我们的深空探测器来说,也具有非常重要的借鉴意义,帮助我们确定更多、更具体的探测任务。

根据NASA科学家的推测,2个旅行者号探测器都将在2025年左右失去全部的能源,他们也将趁最后4年时间尽可能多地收集数据。当这两个探测器彻底退役之后,大概就要等我国的深空探测器持接力棒飞往太阳系的边缘了吧。

可以想象,在太阳系以外,有很多诡异的事情发生,等待着人类探测器去发现。当我国的深空探测器飞到那片神秘的区域时,也将用惊人的发现,让全世界人为之感叹。

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