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旅行者1号似乎已经成为星际空间的一名新成员了。作为一位有长达36年游历旅程的探索者,近年来每过几个月就会有它已经“飞离太阳系”的新闻曝出,但是这样的消息通常又会很快被撤回——因为它仍然在太阳系的边缘地带跌跌撞撞。眼下,旅行者1号再次出现在新闻中,而这一次当真了:它真真切切地进入星际空间。
但是,还有另一种说法——旅行者1号仍未摆脱太阳的引力,因此虽然它已经到达星际空间,但是它仍旧在太阳系中。
可惜的是,在宇宙中并没有一个清晰的星际空间起始线。相反,这条分界线既模糊也抽象,这也是我们总是听到很多假消息的原因。这条“线”内外的等离子体是不一样的。等离子体是宇宙中弥漫的一种电离气体。太阳释放的太阳风就是一种等离子体,它能达到的地方有限,但是以太阳为中心散发产生了一个“泡泡”,即日球层。一旦来自其他恒星的物质取代太阳风对空间物体的主导影响地位,该物体才算到了星际空间。
因此,旅行者1号进入星际空间,就意味着它已经不受太阳风与等离子体的主要影响了。这样的星际空间定义考虑的是粒子与场的概念,而不是距离。
另一些事实让太阳系与星际空间之间本已模糊的界线判断起来更加复杂:旅行者1号已经有35年的历史,它的有些仪器已经失灵了。早在1980年,旅行者1号上测量等离子体温度、密度与速度的仪器就已经坏掉了。执行此次探索任务的科学家们虽然预测了等离子体的变化将带来的后果,但是旅行者1号传回的数据并不支持他们的预测。
旅行者1号上还有两根天线来测量磁场环境方向的变化,它们测出的数据被科学家们用来代表等离子体的来源。太阳等离子体与来自星际的等离子体均带有磁场线,而科学家们预测,一旦旅行者1号离开日球层,不仅磁场线的方向会改变,而且来自宇宙射线的物质也会相应增加。
这一变化的迹象首次发生在2012年5月,那时旅行者1号就已测出周围的宇宙射线粒子有所增加。当时虽然它已经进入了一个新的领域,但是科学家们无法根据当年8月再次传回的数据,来确认增加的粒子是否来自日球层,因为此次宇宙射线粒子虽有增加,但是磁场线方向的变化并不大。
2013年4月9日,旅行者1號的等离子体波测量仪探测到了等离子体的震动,科学家们怀疑这是由一年前的太阳爆发造成的。他们查阅了以前的数据发现,在旅行者1号处于同样的等离子体密度空间时,多次探测到了类似的低频振动。观测小组就此召开了一次专门会议,来讨论日球层与星际空间的界线问题,他们随后达成了一致意见:这个有着更高等离子体浓度的空间就是星际空间,而且旅行者1号真正进入星际空间的时间被确定为2012年8月。于是经过了一年的反复之后,旅行者1号最终成为进入星际空间的飞行器。
尽管如此,旅行者1号并未真正离开太阳系,这一细节必然引起人们的不解。事实上,星际空间的开始并不意味着太阳系的结束。自上世纪60年代起,科学家们就普遍将奥尔特云当做太阳系的边界——这是一个寒冷、多岩石的区域,彗星就从那里飞向太阳。这也是太阳引力能够影响到的最远的地方,再飞远一些,物体就会被其他星球吸引过去了。
但我们实际上是看不到这样的情景了:旅行者1号要到达奥尔特云内部需要花1300年的时间,而要飞越奥尔特云可能需要再花3万年的时间!在大约4万年之后,这只飞行器才会“裸奔”到距离太阳系17.6光年的“矮星”AC 79 3888。
抛开宇宙空间的界线不说,旅行者1号已经离开了日球层是事实,而这并不意味着它已进入了未知领域。从现在起,它将为我们揭开这个全新未知领域的面纱,将会不断地对人类提出问题,也会同样给很多问题以答案。对此,研究这一飞行器的科学家团队正感到激动不已。
由于太阳风的影响减弱,科学家们可以趁机好好研究以前未涉及过的问题。其中,最受关注的是来自遥远星系的宇宙射线中的高能粒子。如今,旅行者1号将首次“目睹”星际空间的这一现象,这也将帮助科学家们执行更为深度的太空任务。旅行者1号研究团队也将研究星际介质与太阳风之间的相互关系。
除了对科学界的影响,旅行者1号的星际飞跃当然也引发了人类的种种遐想。这个飞行器携带着人类的产物进入了星际空间,上面装载的镀金唱片记载了人类上世纪70年代中期的各种声音、音乐及图片——这也许是人类历史上最伟大的“时间胶囊”。按照设想,某个外星种族会发现这张唱片并想办法播放出来,他们还可能按照这张薄片上的路线指引来回访地球。然而,这些都只是设想,实际上,这一切能够实现的可能性并不很大。
尽管如此,想到这个小小的飞行器带着记录我们人类的一张金色碟片进入到星际空间,不也是一件很棒的事情吗?
(作者系美国太空历史学家及作家。译/王琛)