
【新唐人北京時間2025年09月17日訊】在人類太空探索史上,旅行者1號探測器無疑是最傳奇的使者之一。自1977年9月5日發射以來,這艘由NASA打造的「太空旅行者」已經飛行了近48年,距離地球超過240億公里。它不僅拍攝了木星和土星的壯麗圖像,還於2012年8月25日成功穿越太陽系的「邊界」日球層頂(heliopause),成為第一艘穿越太陽系的人類探測器。
日球層頂也稱為太陽風層頂,是天文學中表示出自太陽的太陽風遭遇到星際介質而停滯的邊界。在這個邊界處,旅行者1號意外發現了一個極端高溫區域,被科學家們形象地稱為「火牆」(wall of fire)。這個「火牆」溫度高達30,000至50,000K(約54,000至90,000華氏度),相當於太陽表面的溫度,但它並非字面上的火焰,而是宇宙中一個奇妙的物理現象。
旅行者1號的使命最初是探索外太陽系行星,但其設計壽命遠超預期。探測器搭載了多種科學儀器,包括等離子體科學實驗(Plasma Science, PLS)、宇宙射線子系統(Cosmic Ray Subsystem, CRS)和磁力計(Magnetometer, MAG)。 在經過木星和土星後,旅行者1號於2012年進入了一個過渡區域日鞘(heliosheath),這裡太陽風開始減速。
隨後,它抵達了日球層頂,這個無形的「邊界」標誌著太陽影響力的終點。之後,旅行者1號的儀器突然檢測到太陽風粒子密度急劇下降,取而代之的是來自銀河系的星際粒子激增。同時,磁場強度發生了變化,宇宙射線(高能粒子)數量也大幅增加。這些信號確認了探測器已進入星際空間。
就在這個關鍵時刻,旅行者1號測量到粒子溫度急升至數萬開爾文,但幸運的是,它毫髮無損地通過了這座「火牆」,繼續向更遠的星際虛空進發。
這個「火牆」究竟是怎麼形成的?太陽風是太陽不斷噴射出的帶電粒子流(主要是質子和電子),以約400-800公里/秒的速度向外擴張,形成等離子體「風」。 日球層是一個由太陽風形成的巨大氣泡,直徑約200-300天文單位(1天文單位約為地球到太陽的距離)。日球層頂是這個氣泡的「皮膚」,位於太陽風與星際介質(interstellar medium,ISM)相遇的地方。
星際介質是銀河系中稀薄的物質,包括中性氫原子、塵埃和低速粒子流(稱為星際風)。當太陽風抵達日球層頂時,它的速度急劇減緩,從超音速轉為亞音速,並最終與星際風直接碰撞。
在兩種粒子的相互作用下,磁場線在這裡被拉伸、扭曲和重新連接,將動能轉化為熱能。粒子被加速到極高速度(接近光速的幾分之一),從而產生高溫效應。 旅行者1號的等離子體儀器檢測到,這種加熱不是均勻的,而是形成了一個薄薄的「牆」,厚度可能只有幾億公里。高溫的「火牆」密度極低(約0.001原子/立方厘米),遠低於地球大氣。這意味著儘管溫度高,實際能量傳輸微弱,不會破壞探測器,因此旅行者1號」逃過一劫」。
「火牆」的發現,不僅驗證了日球層模型,還為太空物理學提供了寶貴洞見。它幫助我們理解恆星如何「塑造」其周圍空間:每個恆星都有類似「氣泡」,保護潛在宜居行星免受銀河宇宙射線侵害。
(記者李思文綜合報導/責任編輯:林清)