旅行者一二號已經(jīng)流浪多年，為的就是走出太陽(yáng)系，探索未知。所以它們被命名為旅行者。
用簡(jiǎn)單的例子來(lái)比喻的話(huà)，已飛行至不惑之年的旅行者2號探測器，和它的兄弟1號探測器，就像兩只從北京一環(huán)線(xiàn)內出發(fā)的螞蟻，它們爬呀爬，從一環(huán)線(xiàn)爬過(guò)二環(huán)三環(huán)線(xiàn)，想最終爬到香山頂上，一窺北京城全貌。
在兩只螞蟻的認知中，它們根本不知道爬到了哪里，也不知道沿途都經(jīng)過(guò)了什么。對于旅行者號探測器而言，一旦飛越太陽(yáng)系，也就進(jìn)入了茫茫無(wú)邊的未知領(lǐng)域。
埃倫娜·普羅沃尼科娃，作為約翰霍普金斯大學(xué)應用物理實(shí)驗室的研究員，也做過(guò)類(lèi)似的比喻：要想看看自己房子的全貌，必須得到外面去。人類(lèi)要想理解太陽(yáng)圈究竟是什么樣子，同樣得走出太陽(yáng)系才行。
200億公里的距離，在人類(lèi)的認知中，好比一只螞蟻從北京爬行到了廣州。但是對旅行者2號來(lái)說(shuō)，離開(kāi)地球46年飛出去的這段距離，還遠遠沒(méi)有進(jìn)入真正的星際空間。
如今，旅行者2號已飛到了太陽(yáng)系和系外宇宙的邊界區域。它不但面臨著(zhù)核電池能量即將耗盡，與家里快要失去聯(lián)絡(luò )的問(wèn)題，而且太陽(yáng)系內真正的主人太陽(yáng)，也用熾熱的“火墻”向其發(fā)出過(guò)最后的“警告”。
那么，旅行者2號是否能穿越“火墻”飛往宇宙深處？“火墻”的存在對人類(lèi)究竟是限制還是保護？
“火墻”是太陽(yáng)系與系外宇宙之間的活躍混沌帶
還是先以螞蟻為例，如果一只螞蟻爬行到一列停止的火車(chē)跟前，螞蟻看不到火車(chē)的全貌，或許也感知不到火車(chē)的存在，但在實(shí)際爬行過(guò)程中，它卻被這列火車(chē)確確實(shí)實(shí)的阻礙了。尤其是當火車(chē)啟動(dòng)，如果此刻螞蟻正好爬行在火車(chē)表面，它肯定會(huì )被強勁的風(fēng)吹下去。
對人類(lèi)來(lái)說(shuō)，旅行者2號越靠近太陽(yáng)系的邊緣地帶，所面臨的未知局面就跟那只螞蟻一模一樣。
太陽(yáng)系邊緣區域的“火墻”，只是一個(gè)能讓大眾理解的簡(jiǎn)單說(shuō)法，它包含了大量的天文學(xué)概念。
“火墻”就是天文學(xué)概念上的日球層區域，日球層也叫太陽(yáng)圈，又叫太陽(yáng)風(fēng)頂層。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它是太陽(yáng)風(fēng)遇到星際介質(zhì)而停滯的地方。
太陽(yáng)風(fēng)雖然被稱(chēng)之為“風(fēng)”，但它是太陽(yáng)表層大氣射出去的帶電粒子流，它以太陽(yáng)為中心，360度無(wú)死角的形式向外發(fā)射，所以就像刮風(fēng)一樣。
日球層說(shuō)白了，就是太陽(yáng)風(fēng)所能“刮”到的最遠的區域?？雌饋?lái)，這里似乎就是太陽(yáng)系和系外宇宙的邊界。
但嚴格意義上來(lái)說(shuō)，它并非是一個(gè)固定的邊界地帶。它是動(dòng)態(tài)的，是一個(gè)隨時(shí)會(huì )向外擴張，亦或是向內塌縮的混沌區域。之所以會(huì )這樣，是因為每次太陽(yáng)風(fēng)的威力大小不同，“風(fēng)”刮到日球層區域時(shí)，導致的結果自然也就不一樣了。
然而，不管是擴張了還是塌陷了，人類(lèi)都感知不到。因為以人類(lèi)的概念來(lái)說(shuō)，無(wú)論是面積還是厚度，太陽(yáng)風(fēng)所到達的日球層都太大了。
2014年，旅行者1號和2號在行進(jìn)過(guò)程中，就被一場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)暴所刮出去的“風(fēng)”追上了，兩個(gè)探測器都向地球傳回了這場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)所形成的一系列數據。
風(fēng)暴一秒就行進(jìn)800公里；兩天時(shí)間行進(jìn)了1億5千萬(wàn)公里；兩個(gè)月后，這股從太陽(yáng)表層“刮”出去風(fēng)已行進(jìn)了45億公里，但此刻這股風(fēng)還遠遠沒(méi)有抵達到日球層區域；直到6個(gè)月后，這場(chǎng)風(fēng)才終于“刮”到了距離太陽(yáng)130多億公里的地方。
“風(fēng)力”所達極限之處，影響力亦逐漸降低，此刻來(lái)自外部的壓力漸漸增加，于是乎這場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)所產(chǎn)生的日球層，就在130多億公里遠的地方形成了。
在這期間，由于旅行者1號探測器于2012年就進(jìn)入了星際空間，因此這場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)只有微弱的尾風(fēng)追上了它，旅行者2號在2015年底被太陽(yáng)風(fēng)追上，經(jīng)歷了全部的過(guò)程。
探測器傳輸回來(lái)的數據顯示，此次形成的日球層，光是湍流邊界的厚度就有幾百萬(wàn)公里，表面積更是達到了數十億平方公里。這片龐大的混沌區域，就是旅行者2號正在面臨著(zhù)的“火墻”。
然而這道“火墻”，并非太陽(yáng)圈的真正表面?；羝战鹚勾髮W(xué)應用物理實(shí)驗室根據傳輸回來(lái)的數據估算，日球層正面的厚度達到了一個(gè)天文單位，換算成常規距離為1.49億公里。
從宇宙和太陽(yáng)的角度看，“刮”場(chǎng)風(fēng)形成的規模以及所用時(shí)間，似乎就是打個(gè)噴嚏須臾之間的事。然而將我們放置其中，對比下來(lái)是真正的滄海一粟。
小小的旅行者2號就置身“火墻”中，它就好比那只正趕上火車(chē)啟動(dòng)的螞蟻。在這一區域內，活動(dòng)的射電輻射以及高能帶電粒子所形成的溫度，最高可接近5萬(wàn)攝氏度，這比太陽(yáng)表層5千多度的溫度還要高。
以人類(lèi)的認知看，在這樣的溫度下旅行者2號早就該被氣化了。不過(guò)由于這一區域內的超熱等離子體密度不高，因此溫度并不是旅行者2號接下來(lái)面臨的威脅。
而且到2018年11月時(shí)，旅行者2號已進(jìn)入了一個(gè)全新的區域。它周?chē)鷣?lái)自太陽(yáng)的低能粒子密度陡崖式下降，另一種高能次原子粒子增多，后者正是太陽(yáng)系外的宇宙射線(xiàn)。
此刻，旅行者2號距離太陽(yáng)大約為178億公里，這比我們距離太陽(yáng)還要遠上119倍。這意味著(zhù)，經(jīng)過(guò)了41年的艱難跋涉，旅行者2號終于來(lái)到了太陽(yáng)系的地帶。
再往前飛下去，它就要真正脫離由太陽(yáng)風(fēng)形成的太陽(yáng)氣泡的保護了。
“火墻”和氣泡之間的關(guān)系
日球層是太陽(yáng)風(fēng)所能觸及到的最遠的混沌地帶，而隨著(zhù)太陽(yáng)風(fēng)不斷爆發(fā)，太陽(yáng)系四周形成的混沌區域就逐漸連成了片，最終形成了一個(gè)類(lèi)似氣泡的介質(zhì)。天文學(xué)領(lǐng)域，這個(gè)巨大無(wú)比的氣泡又被稱(chēng)之為太陽(yáng)圈。
此前旅行者1號由于提前關(guān)閉了一個(gè)感應器，在穿越日球層和太陽(yáng)氣泡期間，有部分數據未能記錄。而且旅行者1號要比2號幸運，它飛行的方向，并沒(méi)有遭遇新的太陽(yáng)風(fēng)，所以周?chē)膮^域相對穩定。
對比之下，旅行者2號一路遭遇到的都是迅猛的太陽(yáng)風(fēng)。由此一來(lái)，兩個(gè)探測器記錄下來(lái)的數據也就有了區別。
旅行者1號雖然沒(méi)有遭遇太陽(yáng)風(fēng)，但太陽(yáng)系外星際介質(zhì)的壓力，它在行進(jìn)過(guò)程中就不斷遭遇到了。旅行者2號則一路見(jiàn)證了，強大的太陽(yáng)風(fēng)向外擴張的態(tài)勢。
而兩者遇到的情況，其實(shí)就正是太陽(yáng)氣泡的動(dòng)態(tài)活動(dòng)過(guò)程。太陽(yáng)風(fēng)強勁的方向，氣泡由內向外擴張；而在太陽(yáng)風(fēng)沒(méi)有吹到的相對靜止區域，由于外部星際介質(zhì)的持續壓力，氣泡是在緩慢的向內塌縮的。
由于每場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)的威力、方向等都不一樣，因此太陽(yáng)氣泡的形態(tài)也在隨時(shí)發(fā)生變化。但不管發(fā)生怎么樣的變化，由于人類(lèi)身處氣泡之內，不但人類(lèi)難以研究外面的星際空間，而且在內部我們也無(wú)法確定氣泡的大小和形狀。
雖然旅行者1號和2號都已脫離太陽(yáng)氣泡，到達了太陽(yáng)系的邊緣地帶，可僅憑兩個(gè)探測器，想要探知整個(gè)太陽(yáng)氣泡的規模和形態(tài)，這種難度堪比讓人類(lèi)實(shí)現長(cháng)生不老。
再者，兩個(gè)探測器飛行的方向不一樣，截止到2018年時(shí)，1號和2號探測器之間的距離已超過(guò)240億公里。在這種情況下，兩個(gè)探測器想搞清楚所在區域內氣泡的差異都很難。
而且根據以往太陽(yáng)風(fēng)的監測數據發(fā)現，太陽(yáng)風(fēng)雖然在影響著(zhù)太陽(yáng)氣泡的形狀和規模，但它的影響力卻超不過(guò)圈外施加的影響力。至少從人類(lèi)目前觀(guān)察的角度看是如此。
綜合來(lái)看，日球層也就是那道“火墻”，它是太陽(yáng)風(fēng)直接“刮”出來(lái)的結果。而太陽(yáng)氣泡則是太陽(yáng)風(fēng)和星際介質(zhì)長(cháng)期共同作用下，形成的一個(gè)圍繞太陽(yáng)系的龐大區域邊界。
所以，“火墻”和太陽(yáng)氣泡，“火墻”形成在前，它將“太陽(yáng)之力”動(dòng)態(tài)作用于太陽(yáng)系邊界；而太陽(yáng)氣泡則是在星際介質(zhì)的反作用力下，與“火墻”相互碰撞擠壓，最終形成了一個(gè)混沌的邊界帶。
時(shí)至今日，科學(xué)界并沒(méi)有搞清楚，太陽(yáng)氣泡這種現象是獨此一份，還是在其他星系中也存在。
而對渺小的人類(lèi)來(lái)說(shuō)，正是因為有它的存在，我們才能免遭致命輻射的傷害。
太陽(yáng)氣泡對人類(lèi)的保護超過(guò)了限制
高能次原子粒子帶電，它的速度可超過(guò)光速，這就是宇宙射線(xiàn)的來(lái)源。從星系坍塌到恒星爆炸，再到其他災難性的宇宙事故，都會(huì )形成宇宙射線(xiàn)。
如果沒(méi)有太陽(yáng)風(fēng)，沒(méi)有太陽(yáng)氣泡，這些宇宙射線(xiàn)將會(huì )無(wú)差別的噴射到地球上。直接暴露在輻射之下，試想人類(lèi)還能生存嗎？
杰米·蘭金，第一個(gè)根據旅行者號傳送來(lái)的數據撰寫(xiě)論文的科學(xué)家，根據數據顯示，超過(guò)九成的宇宙輻射都被太陽(yáng)風(fēng)阻擋了。杰米認為，要是沒(méi)有太陽(yáng)風(fēng)的保護，人類(lèi)是否存在都是未知數。所以，氣泡的存在對時(shí)下的人類(lèi)來(lái)說(shuō)，保護遠遠大于限制。
畢竟人類(lèi)太渺小了，渺小到旅行者1號雖然在2012年就已進(jìn)入了星際空間，可實(shí)際上距離它真正脫離太陽(yáng)的勢力范圍還有很遠。
最直接的例子是，假如一個(gè)人時(shí)下身處旅行者1號的位置，依然能用肉眼看到太陽(yáng)光。再向外，那個(gè)由塵埃和冰組成的巨大球體云團，也就是我們所知的奧爾特云，也在太陽(yáng)的引力范圍內。
根據目前旅行者1號飛行的速度，它要真正飛抵奧爾特云，換算成地球上的時(shí)間還需要300年。如果從這個(gè)角度去看，不管是旅行者1號還是2號，實(shí)質(zhì)上都飛不出太陽(yáng)的勢力范圍。
但是從另一個(gè)角度看，地球上之所以能產(chǎn)生高等文明，不僅僅因為環(huán)境適宜，還在于人類(lèi)從誕生的那一刻起，就擁有探索未知的勇氣。
旅行者號離開(kāi)家已經(jīng)四十多年，它們的腳步并沒(méi)有停下。就像那兩只螞蟻，雖然會(huì )死，但爬上香山頂的信念，卻會(huì )在族群中延續下去。探索宇宙之奧秘，人類(lèi)亦如此。
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