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旅行者一号为啥突然减速?太阳系边缘的神秘 “屏障” 藏着啥?

在浩瀚宇宙的探索征程中,“旅行者一号” 无疑是一位英勇无畏的先锋。自 1977 年发射升空以来,它就肩负着人类对宇宙未知

在浩瀚宇宙的探索征程中,“旅行者一号” 无疑是一位英勇无畏的先锋。自 1977 年发射升空以来,它就肩负着人类对宇宙未知的好奇,一路向着太阳系边缘乃至更遥远的星际空间飞驰而去。如今,它已远在 225 亿千米之外,成为距离地球最远的人造飞行器,以 16.9km/s 的速度持续向宇宙深处挺进。

理论上来说,在近乎真空、没有阻力且极度空旷的太空中,“旅行者一号” 一旦获得初始速度,其速度应该保持恒定,至少不会变慢。然而,现实却让科学家们困惑不已。2021 年 5 月发表在《自然天文学》上的一篇论文显示,“旅行者一号” 在 225 亿千米外竟 “听到了” 神秘的嗡嗡声,与此同时,自身速度也莫名其妙地变慢了。科学家推测,这种嗡嗡声和速度减缓,很可能是星际等离子湍流在作祟。可问题来了,在太阳系边缘这种荒无人烟、极度偏远的蛮荒之地,为何会出现这种等离子湍流呢?这着实让人摸不着头脑。

让我们把时间拨回到 2012 年 9 月,此时 “旅行者一号” 已经发射 35 年了,并处于节能模式。就在这时,它检测到宇宙射线强度忽然大幅度升高。当这些数据传回地球后,美国国家航空航天局(NASA)认为 “旅行者一号” 已经飞出了太阳系日球层,进入了真正意义上的星际空间,所以宇宙射线强度才会飙升。不过,NASA 的这一消息传到中文互联网上后,却变了味儿,成了 “旅行者一号已飞出太阳系”。但实际上,太阳系半径足足有一光年,以 “旅行者一号” 目前 16.9km/s 的速度,至少还需要 3 万年才能真正飞出太阳系,它现在只是刚飞出日球层而已。

到了 2017 年,科学家们通过对 “旅行者一号” 过去数年来回传数据的总结,发现它飞到距离地球 10 个天文单位(也就是 15 亿公里)时,曾发现过一种神秘等离子驻波。更神奇的是,后来证实这种驻波竟是太阳引发的。很多文章中提到的太阳系边缘 “等离子墙”,其实只是太阳日球层与星际空间的分界线。它虽然会对航天器的速度产生一定影响,但只要航天器速度超过 16.7km/s(即超过第三宇宙速度),便绝对能飞出太阳系,区别只是时间长短而已。“旅行者一号” 由于采用化学动力和引力弹弓,才会在日球层附近被高能粒子减速。要是它最初是用核聚变甚至是反物质推进,高能粒子们根本不可能影响航天器的速度,甚至还能在日球层边缘再来一次加速,更快飞出太阳系。

说到太阳系边缘,那可是充满了神秘色彩,存在着两道极为特殊的 “屏障”—— 柯伊伯带与奥尔特云。柯伊伯带位于海王星轨道之外,距离太阳 30 到 50 个天文单位的区域,是一个天体密集的地方,聚集着数百万个冰冷的小行星和彗星。这里的天体主要由冰、岩石以及少量金属构成,尺寸差异极大,小的只有几米,大的却能达到数百千米。像冥王星,这个曾经的太阳系第九大行星,如今被归为矮行星,它就是柯伊伯带中最为出名的代表。有研究猜测,柯伊伯带中或许藏着一颗质量跟地球差不多的神秘行星,甚至有可能是一颗原初黑洞!虽然目前还没有确凿证据,但这个猜测足以勾起人们对柯伊伯带无穷的好奇和想象。科学家认为,柯伊伯带是太阳系早期演化的产物。在太阳系形成初期,海王星向太阳系边缘移动时,用引力清理周围物质,留下了许多残留物。这些残留物在太阳风的吹拂和引力平衡的作用下,聚集形成了柯伊伯带。

如果把柯伊伯带称作太阳系的 “冰雪王国”,那奥尔特云就像是太阳系的 “隐形斗篷”。奥尔特云是一个巨大且稀薄的球形范围,将整个太阳系包围起来,离太阳大概有 50000 到 100000 个天文单位那么远。1950 年,荷兰天文学家简・奥尔特通过对 41 颗长周期彗星的原始轨道进行统计分析,推断出在太阳系外沿有一个巨大的 “冰库”,也就是奥尔特云。这个云团一直延伸到离太阳约两光年远的地方,是太阳系所有长周期彗星的发源地。虽然奥尔特云到现在还没被直接观测到,但通过对彗星轨迹的观测分析以及太阳系动力学模拟研究,都支持了它的存在假说。科学家觉得,奥尔特云里的天体来源多样,一部分可能是太阳系形成早期的星际物质,一部分可能是被太阳系内大行星引力甩出去的行星际小天体,还有观点认为,其中一些天体或许来自其他恒星系统的 “赠予”。并且,科学家发现奥尔特云里存在一道等离子体屏障,这可能是太阳风与星际射线相互作用形成的一道坚实 “墙”,有效地阻挡了约 70% 的星际辐射进入太阳系。

除了柯伊伯带和奥尔特云,太阳系边缘还有一些令人称奇的发现。美国宇航局在 2008 年 10 月发射了星际边界探测飞船(IBEX),它在围绕地球转动过程中,对数十亿英里外太阳系边缘不断涌现的中性原子进行持续监测。结果意外发现了太阳缎带,这是一种神秘高能物质,比太空中的任何天体都要明亮两三倍,且处于太阳系日球层的最外部。这一发现,无疑又给太阳系边缘的神秘画卷添上了浓墨重彩的一笔。

太阳系边缘的这些神秘现象,无论是 “旅行者一号” 的减速,还是柯伊伯带、奥尔特云以及太阳缎带等,都像一个个谜团,吸引着科学家们不断探索研究。它们究竟隐藏着怎样的宇宙奥秘呢?这不仅关乎我们对太阳系的深入了解,或许还能让我们窥探到宇宙演化的蛛丝马迹。希望大家能持续关注这些有趣的科学发现,要是觉得这篇文章有意思,就请动动发财小手点赞关注,保准您往后诸事顺利,财运亨通!