旅行者2號揭示太陽系邊緣情況

2019年年底，人類派往恒星際空間的第二位使者——美國宇航局旅行者2號探測飛船穿透日球?qū)禹敚ㄒ步刑栵L(fēng)層頂，即太陽系邊界。在這里，太陽風(fēng)被彌漫銀河系的等離子體取代）。6年前，旅行者1號探測器也穿透了日球?qū)禹敗，F(xiàn)在，這兩艘旅行者號的合并探測結(jié)果為我們展現(xiàn)了太陽系邊界迄今最詳盡的信息。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，旅行者2號的窗外景象在2018年11月5日發(fā)生改變，當(dāng)時(shí)這艘飛船距離太陽大約178億千米（比地球距離太陽遠(yuǎn)119倍），飛船周圍的等離子體（來自太陽的低能粒子）密度劇烈下降，被能量高得多的粒子——宇宙射線取代。這說明41年前離開地球、踏上穿越太陽系之旅的旅行者2號已經(jīng)不再受到太陽磁泡的保護(hù)。

雖然旅行者1號捷足先登，但旅行者2號有一個(gè)優(yōu)勢：它有一個(gè)仍在運(yùn)作的感應(yīng)器，可能會測量周圍等離子體的速度、溫度和密度。對科學(xué)家了解太陽等離子體怎樣與恒星際介質(zhì)融合來說，旅行者2號的作用明顯更大。旅行者1號在到達(dá)日球?qū)禹斨昂芫镁筒坏貌魂P(guān)閉了這個(gè)感應(yīng)器，因此科學(xué)家只能通過其他測量結(jié)果來推測等離子體的許多特性，這當(dāng)然比不上直接測量的準(zhǔn)確性。

這兩艘旅行者號穿透日球?qū)禹數(shù)臅r(shí)間和地點(diǎn)都不同。事實(shí)上，這兩艘探測器之間的距離比它們各自與太陽之間的距離還遠(yuǎn)。盡管如此，它們卻在日球?qū)禹敯l(fā)現(xiàn)了類似情況。太陽系邊界內(nèi)外兩側(cè)的磁場看來并無差異。也就是說，不知什么原因，與科學(xué)家的預(yù)料相反，太陽磁力線排列與太陽系邊界的銀河系磁力線排列幾乎完全一致。

但兩次穿透所發(fā)現(xiàn)的情況也有差異。旅行者1號在到達(dá)日球?qū)禹斨霸诨眷o止的太陽風(fēng)中飛了兩年，而旅行者2號在直到日球?qū)禹斨耙宦飞嫌龅降娜茄该吞栵L(fēng)。旅行者1號遇到了侵入太陽磁泡的銀河系物質(zhì)，而旅行者2號見證太陽粒子深深滲透進(jìn)恒星際空間。由于這兩艘探測器相距近240億千米，因此要想搞清上述差異的原因并不容易。但太陽系邊界情況總是在變化，這與太陽的11年活動周期有關(guān)——從太陽表面爆發(fā)的物質(zhì)會一路影響到太陽系邊界。

迄今為止共有5艘飛行器已經(jīng)到達(dá)或?qū)⒁竭_(dá)太陽系邊界，但只有這兩艘旅行者號向地球發(fā)回了那里的信息。美國宇航局1972和1973年分別發(fā)射的恒星際飛船先鋒10號和先鋒11號，幾年前都已停止運(yùn)作。2015年造訪冥王星的美國宇航局新地平線號，最近在太陽系邊緣探測到了發(fā)光的疑似氫云。不幸的是，新地平線號在到達(dá)日球?qū)禹斨翱赡軙帽M燃料。美國宇航局計(jì)劃在2035年前后發(fā)射一艘更先進(jìn)、更專業(yè)的恒星際探測器。

科學(xué)家估計(jì)，這兩艘旅行者號還有5年服務(wù)期。它們的電能來自于钚燃料。隨著燃料耗盡，旅行者號將不再能保持儀器運(yùn)作。不過，它們能一直堅(jiān)持到現(xiàn)在已讓科學(xué)家很驚喜。