接近太阳系边缘，旅行者号探测器发现一片磁泡海

几十年来，科学家一直认为太阳系的边缘有一条相当清晰的边界，在这个区域里，太阳看起来只比天空中其他部分稍微明亮一点。但人类航行次数最多的航天器“旅行者”号探测器在黑暗中航行时发现，这条边界线一点也不清晰。太阳系的边缘可能根本不是一条平滑的边缘，而是一条由翻腾的磁泡组成的湍急护城河。

流向我们的星际宇宙射线可能会被困在护城河中，在泡沫中翻腾，它们可以搭上超强磁场线，冲向太阳——然后冲向地球。换句话说，太阳巨大的保护盾可能根本不是盾，而是一种比科学家想象的更容易被突破的渗透膜。

除了修改有关太阳保护壳的理论外，科学家可能还需要修改有关宇宙射线本身的公认理论。如果护城河影响进入的宇宙射线数量，那么进入的宇宙射线数量可能会比我们想象的多或少。这可能会改变我们对早期银河系以及恒星与银河系其他部分相互作用的理解。了解宇宙射线对于行星际任务至关重要，因为低能辐射可能会伤害冒险离开地球保护磁场的宇航员。

“日光层是银河宇宙射线进入我们家园的窗口，”波士顿大学天文学助理教授梅拉夫·奥弗 (Merav Opher) 分析了旅行者号的新数据。“在地球上，我们被厚厚的大气层所保护，所以我们不必担心这一点。但如果你是一名宇航员，你要去火星，你就必须关心日光层中的带电粒子。”

这里先介绍一下背景知识：日光层是一个带电粒子气泡，包裹着整个太阳系，保护太阳系免受银河宇宙射线和星际风的侵袭。星际风由数百万年前超新星遗留下来的高速粒子组成，其压力决定了日光层的大小。太阳的磁场也对其有影响。

它的磁场在南北极以相反的方向旋转，在两极相遇的地方形成了一个扭曲的磁层。在距离太阳数十亿英里的地方，也就是旅行者号现在所在的位置，磁层开始聚拢。新数据和新模型表明，在这个扭曲的区域中，磁力线会交叉并重新连接——顺便说一下，这也是太阳耀斑背后的过程——磁场会重新组织，形成直径 1 亿英里的磁泡。

奥弗说，这些气泡形成泡沫状，就像“一个非常搅动的按摩浴缸”一样。

这些气泡与更广阔的磁场是断开的。带电粒子和宇宙射线必须逃离气泡才能到达与太阳相连的磁场线。

奥弗说：“这很像它们进入高速公路，然后又迅速逃回太阳。”

这为什么重要？奥弗等人在周四的新闻发布会上解释说，这些气泡代表了太阳与银河系其他部分相互作用的不同理论。

“它改变了我们对宇宙射线如何从外部、从星际空间进入日光层的理解，”芝加哥大学名誉物理学教授尤金·帕克 (Eugene Parker) 说道，他在 50 年前首次提出了扭曲磁场理论。“太阳风将它们吹回，但我们必须修改我们对吹回程度的估计。”

气泡理论是新计算机模型和最新数据的成果，物理学家仍在努力弄清楚这一切。旅行者号已经老旧了——它们发射于 34 年前，其仪器设计于 20 世纪 60 年代末和 70 年代初——所以它们并不完全是最先进的。物理学家希望更新的航天器能够配备更灵敏的仪器，进行更多测量，这样他们就可以确定气泡是真实存在的。

尽管这些结果很奇怪，但它们只是旅行者号探测器一系列奇怪结果中的最新结果。去年，旅行者 1 号接收到的信号表明太阳风为零。该航天器已经通过了终止激波，即太阳风从超音速减速的点（请在此处收听），但这是一个奇怪的结果——是什么原因导致太阳风突然减弱？加州帕萨迪纳加州理工学院的旅行者号项目科学家艾德·斯通说，科学家怀疑太阳风已经转向，受到星际风的压力。他说，这也是意料之外的。

在太阳风层顶这个节点，太阳的磁场完全消失，边界进入真正的星际空间。没有人知道旅行者 1 号何时能到达这个边界，但奥弗和斯通表示，这可能在未来四年内发生。

奥弗说，这些泡沫改变了每个人对该区域的预期。

“日球层顶并不是一个屏障，而更像是一个多孔膜，上面有手指和凹痕，”她说。“我们推测日球层顶会是不均匀且湍流的。”

美国宇航局太阳物理学部门的旅行者号项目科学家阿里克·波斯纳 (Arik Posner) 说，旅行者一号和二号由放射性同位素热电发电机提供动力，电量足够维持至少五年。

在他们的前半生对太阳系进行了前所未有的详细探索之后，他们的工作似乎才刚刚开始。