探索宇宙的失败?40年长途遭遇49427℃“火墙”,让旅行者2号止步

发布者:丹江水暖 2024-8-22 17:23

旅行者2号自1977年发射以来,在太空中跋涉了四十多年,终于踏入了人类从未涉足的神秘领域——“星际空间”。就在它迈出这关键一步时,一道温度高达49427摄氏度的“火墙”赫然出现,将它阻拦在里面。

这个发现颠覆了我们对太阳系边缘的所有认知,这道“火墙”意味着什么?它会成为我们星际探索的终点,还是一扇通往未知世界的门?

49427℃的难题

2018年11月5日,对于旅行者2号探测器来说,这一天具有划时代的意义。NASA的“等离子科学实验”设备捕捉到了一条关键的信号。

这个信号标志着旅行者2号在它长达40年的漫漫旅程中,终于越过了一个巨大的门槛——日球层,进入了真正的星际空间。

在进入星际空间之前,我们得先聊聊什么是日球层。日球层也叫日光层,它可以保护太阳系免受来自银河系的有害宇宙辐射。原来,太阳,这个巨大而炽烈的球体,这个不断喷射着太阳风的似乎很“暴躁”的恒星,实际上一直将太阳系温柔庇护。

NASA一直以来都希望通过旅行者2号探测器,深入了解这个“气泡”的作用,特别是它是如何在这片浩瀚的宇宙中为我们的太阳系提供保护的。

为了实现这个目标,以及那些更加宏大的探索任务,“旅行者2号”接受了一次远程“升级包”的安装

当旅行者2号携带的“等离子科学实验”设备突然记录到太阳风粒子的速度陡然下降,随后完全消失时。

科学家们的激动可想而知——这意味着旅行者2号已经成功飞出了这个保护层,进入了一个全新的、未曾探索过的领域。

当然,这个好消息并没有及时传回地球。毕竟,旅行者2号离我们实在是太远了。

它此刻位于距离太阳约180亿公里的地方,信号要以光速传播,也需要大约16.5小时才能抵达地球。而同样的信号,如果从地球传到太阳,仅需8分钟就能完成。

可数据显示有些颠覆我们的认知,我们一直以为,越接近日球层的边缘,随着太阳风的停止,温度会随之降低。

因此,当旅行者2号飞出这片区域,科学家们预期它会记录到一个渐渐冷却的环境,仿佛走进了宇宙中的“空调房”。但结果却是完全相反的,这个“空调房”似乎突然变成了一间“桑拿房”。

旅行者2号的数据揭示,在日球层的边界处,温度不降反升,形成了一道炽热的“火墙”,温度竟然高达49427摄氏度。

40年长征被阻拦?

科学家们开始困惑不解:为什么在如此遥远的地方,温度会突然飙升?要知道,在180亿公里之外,太阳风的能量应该已经散得差不多了,怎么会产生这么高的温度呢?

要理解“火墙”现象,首先我们需要了解太阳风的本质。太阳风是一种高速运动的等离子体流,它由太阳表面喷发出的带电粒子构成,主要包括质子和电子。这些粒子像一支无形的宇宙风暴,以每秒400至800公里的速度向外扩散。

而当太阳活动更加剧烈时,这股风暴的速度甚至可以飙升到每秒1000公里以上,迅猛地朝着太阳系的边界推进。

当太阳风一路向外扩展时,最终会遇上一股来自太阳系外部的“阻力”——星际介质。星际介质听起来有些神秘,实际上它是一种由稀薄的气体和尘埃组成的物质,散布在宇宙的各个角落。

别看星际介质表面上好像没什么大不了的,但当它与高速飞驰的太阳风碰面时,双方会进行一场“太空拉锯战”。在这片星际介质的“纠缠”下,太阳风会逐渐减速,动能也会一点点消散。

而太阳系边缘的这个区域——距离太阳大约100至150天文单位的地方,太阳风的速度几乎完全消失,冲击之下形成一个高温高压的区域,这就是我们所说的“火墙”。

太阳表面的温度大约是6000℃,已经足以把我们造的任何物体瞬间蒸发掉。而我们所说的“火墙”,位于太阳系的边缘,温度同样达到了49427℃,足足是太阳表面的八倍!听起来似乎没有什么能在这么高的温度下幸存。

可科学的世界往往是反直觉的。这道“火墙”尽管温度极高,但它并不像你想象的那样会瞬间将任何接近的物体烧成灰烬。为什么呢?这就要谈到一个非常重要的物理概念——等离子体密度。

“火墙”这个区域之所以温度高,是因为那里存在着构成了行星磁层、太阳日冕、太阳风和星际介质等空间和天体系统的等离子体。等离子体是什么呢?

简单来说,它是一种由自由电子和离子组成的电离气体状态,温度极高,能量巨大。在“火墙”区域,等离子体的温度虽然达到5万℃,但它的密度却极其稀薄,稀薄到什么程度呢?差不多每立方厘米里只有几颗粒子在“飘荡”。

这就好比,你站在一片虚拟的火焰中,虽然火焰温度极高,但实际上接触到你的火焰分子少得可怜,以至于你根本感受不到灼热。

即便是像旅行者2号这样对宇宙来说微不足道的探测器,也能安然无恙地穿过这个“火墙”,原因就在于这些超热的等离子体粒子太少,无法提供足够的热量来让探测器升温。

星辰大海是妄想?

看到这里,许多人可能会认为,“旅行者2号”已经离开了太阳系,走向了浩瀚的宇宙。事实并非如此。我们还需要了解一个名为奥尔特云的区域。

奥尔特云是一个由无数小型天体组成的巨大“气泡”,主要由冰冷的碎片构成。这些天体依然处在太阳的引力控制之下,尽管它们距离太阳非常遥远。

科学界普遍认为,真正的太阳系边界其实远在奥尔特云的外缘。换句话说,“旅行者2号”只有在穿越了这个神秘的奥尔特云之后,才能算是彻底摆脱了太阳的“掌控”,正式踏入星际空间。

问题在于,奥尔特云的规模实在是太大了,距离地球约有1000个天文单位(一个天文单位相当于地球与太阳之间的平均距离)。

考虑到“旅行者2号”的飞行速度和距离,我们能否在有生之年看到它离开太阳系?答案显然是否定的。“旅行者2号”目前以每秒约17公里的速度飞行,虽然看起来很快,但在宇宙的尺度上,这个速度并不算什么。

要到达奥尔特云的内边缘,“旅行者2号”还需要大约300年的时间。而要穿越整个奥尔特云,更是一个几乎无法想象的漫长过程,预计可能需要3万年。

这也就意味着,“旅行者2号”虽然已经突破了日光层,进入了星际介质,但它依然在太阳系的范围内。

美国宇航局也在声明中强调,两台“旅行者”探测器目前都已经脱离了太阳圈(即日光层),但这并不意味着它们已经离开了太阳系。

尽管如此,“旅行者2号”依然是人类探索宇宙的一大壮举。虽然我们无法亲眼见证它离开太阳系的那一刻,但我们心中都坚定不移地相信在某个遥远的未来,另一代“旅行者”探测器将真正跨越太阳系,开启全新的星际探索篇章。


信息来源:

新华网 旅行者2号:我飞出太阳系了吗?
中国科学报:“旅行者2号”星际穿越首批数据发布
科技日报 NASA新目标:厘清日光层如何保护地球
三湘都市报: “旅行者2号”飞出日光层开始探索星际空间

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