旅行者2號飛出太陽系了？不，再過10000年也飛不出去

知識 12-11

今天凌晨，美國航空航天局（NASA）宣布，旅行者2號已於11月5日離開太陽的日球層，進入星際介質。

旅行者1號和2號都離開了太陽的日球層 | NASA

1977年8月20日離開地球的旅行者2號，歷經41年、超過297億千米的太空旅行，終於成為第二個完成這一壯舉的人造航天器。第一個是旅行者1號，它在2012年率先進入星際介質。

什麼是日球層和星際介質？

恆星和恆星之間並非空無一物，而是充斥著各式各樣的粒子和輻射，它們被稱為星際介質。你可以把它們想像成填充在恆星之間的一大片空氣，只是要稀薄得多，遠比地球上實驗室抽到的真空還要更稀薄。

而太陽除了發光發熱以外，也會向外釋放出帶電粒子，被形象地稱為太陽風。太陽風向外吹出擴散，這個過程會遇到星際介質的阻攔。一直到太陽風的「力氣」耗盡，再也無力向外擴張為止。形象地來說，太陽風就好像在星際介質中吹出了一個氣泡，日球層就可以理解為這個氣泡。在這個泡泡之內，佔據主導的是太陽吹出的帶電粒子；而在氣泡之外，佔據主導的便是星際介質了。

星際介質與日球層 | 原圖：3tags - 3tags.org；編註：Steed

這次的旅行者1號和先前的旅行者2號，飛出的就是這個太陽風吹出的這個氣泡的邊界。

怎麼知道它進入星際介質了？

但與旅行者1號不同，旅行者2號這一次提供了更為有力的直接證據。

這些證據來自於旅行者2號上攜帶的PLS，即等離子體科學實驗設備。它能測量旅行者號周邊的低能粒子，並在一定程度上測定這些粒子的來源方向。換句話說，PLS能夠判斷旅行者2號周邊的粒子，是來源於太陽，還是來源於星際空間。

如下圖所示，來自太陽和來自星際空間的粒子流量一開始相對穩定；但在11月5日之後，來自太陽的粒子開始大幅度下降，而來自星際空間的粒子則大幅度上升。而到12月初，旅行者2號已經很少觀測到來自太陽的粒子了。

旅行者2號周邊的粒子流，上為來自星際空間的粒子，下為來自太陽的粒子 | JPL-Caltech /NASA

這是人類探測器首次直接測量到日球層頂這兩種粒子的交鋒實況。

旅行者1號雖然也攜帶著相同的設備，但它的PLS早在1980年就罷工不幹了。當初它離開日球層時，任務科學家不得不藉助磁力計之類的其他設備來作出推斷，並沒有測得這樣的第一手數據。

飛出太陽系了嗎？

事實上，不論是旅行者1號還是2號，都還遠遠沒有飛出太陽系。

別的不說，就以大家都聽過的彗星來說，它們主要來源於太陽系外圍一個被稱為奧爾特雲的區域。那裡聚焦著無數臟雪球，雖然運行速度極其緩慢，卻仍然受到太陽引力的統治，機緣巧合之下會落向太陽系內部，成為我們能夠看見的大彗星。所以，雖然最遠可以達到近1光年以外，但奧爾特雲連同其中的大量臟雪球，仍然算作是太陽系的勢力範圍。