230亿公里外，旅行者号探测器重大发现，太阳系外围的电子爆发

在最近10年内，NASA发射于1977年的两个旅行者号探测器就飞出了太阳系日球层以外，进入到了星际旅行的阶段。

日球层是一个特殊的范围，在日球层内的太空中，来自于太阳的辐射要更加强大一些。而在日球层之外的星际空间，由于距离太阳比较远，太阳辐射的影响力也就小了很多，无法压制住来自于宇宙的辐射。

同样的，在如此遥远的距离下，这片神秘的星际空间始终是人类观测设备所无法企及的观测对象。即便望远镜再先进，对于这里的一些信息也仍然爱莫能助。

好在经过了四十多年飞行的两个旅行者号探测器，已经穿越了超过230亿公里的空间，进入到了这片区域，它们通过自己的“实地考察”，给我们带来了对星际空间的全新认识。

来自爱荷华大学的天体物理学家Don Gurnett表示：冲击波加速粒子的概念已经不新鲜了，在太阳系日球层以内的太空中，也就是太阳辐射比较强大的区域内，科学家们已经多次观测到这种粒子。不过，此前还从没有人见识到它与来自于宇宙的冲击波出现在一个“全新的未探索介质中”。

我们知道，在核心处进行着极其剧烈核聚变的同时，太阳还在表面释放着非常恐怖的辐射。大量的等离子体形成了强大的带电粒子流向外喷射，同时还形成了强大的磁场，这就是所谓的太阳风。我们之所以感受不到太阳风的威力，是因为有地球磁场的保护，抵御了强大的辐射。去看看火星吧，正是因为没有磁场的保护，它大气层中大量的气体分子都被太阳风剥离了，现在只有一个不完整的大气层。

根据旅行者号探测器传回的数据，在距离太阳大约100亿公里的位置，太阳风的强度就开始逐渐落于宇宙辐射的下风，这就是日球层。在确定太阳系引力范围之前，科学家们有时也以这个概念来理解太阳系边界。

在日球层之外，星际空间的环境和太阳系内侧有着天壤之别。在这样的极寒环境下，在冲击波作用下穿越了上百亿公里的太阳等离子体，到底会遇到什么情况，一直是科学家们非常好奇的问题。

这也是旅行者号探测器的巨大优势，在经历了43年的飞行之后，它们已经进入了这样的空间，对这里的各种宇宙现象进行着“实地”探测，这样的优势是任何其他探测器所不具备的。正是通过这两个探测器传回的数据，科学家们对这些冲击波在星际空间的表现有了新的理解。

研究表明，有的时候，太阳表面会出现一些非常大规模的剧烈喷发，而这种喷发正是一切的开始。球形的冲击波迅速向外扩张，将日冕抛射出的物质以等离子体的形式高速吹送到星际空间。在这里，同样由冲击波推动的宇宙辐射以更高的能量与其产生的切向磁场发生碰撞。从太阳释放出来的等离子体撞击到磁场后会有一部分发生反弹而改变方向，它们再和原本就在这个方向的等离子体相互作用，获得更高的能量，这就是旅行者号探测器在这里所检测到的现象。

这些等离子体会给低能电子加热，然后这些电子沿着磁场线的方向传播出去。根据旅行者号的探测数据，有些时候，这些后方的等离子体需要花费一个月的时间，才能追上前方飞驰着的冲击波。前方冲击波所在的位置，被科学家称为“宇宙射线前震（cosmic-ray foreshock）”。研究人员指出，这种前震就发生在磁场线的方向上。

（图片说明：太阳风和宇宙射线激烈碰撞的示意图）

Gurnett指出：“通过宇宙射线检测仪器，我们已经确认，这些都是被太阳表面发生的高能太阳事件所传播出来的星际冲击波所反射和加速的电子，这是一种全新的机制。”

研究人员表明：这一次研究的结论和此前的一些数据吻合得非常好，这意味着这些研究的可靠性都非常高，因此十分振奋人心。

从最近几年穿越日球层开始，两个旅行者号探测器就一直向我们介绍着日球层以外的神秘空间。就在今年10月份，旅行者2号刚刚向我们报告：在太阳系日球层以外的星际空间，物质密度反而有所提升，这很有可能就是所谓的超局地星际介质。

而这一次的研究则向我们展现了另一个发现，那就是在日球层以外，磁场的强度可能也远远超过了我们的想象，以至于可以让位于冲击波前方的电子发生反弹并且进一步加速飞行。

研究人员最后总结道：“根据我们的解释，这些高能粒子的爆发是来自于冲击波在于穿过航天器的磁场线首次接触时相对论性宇宙射线电子的反射（以及加速）所产生的。”

关于星际空间的辐射及其物理原理的研究，对于我们了解太阳系的边界有着莫大的帮助，同时也可以让我们更深入地理解宇宙中各种天体所带来的辐射。我们知道，这些辐射都携带着强大的能量，对于人类来说是致命的伤害。对它的研究可以帮助我们更好地未雨绸缪，保护地球。

很难想象，如果没有两个旅行者号探测器，人类需要多久才能够了解星际空间的这些秘密。不过，在大约2025年的时候，这两个探测器的能源也将彻底耗尽，从此失去探测宇宙和联系地球的能力。届时，我们也将失去对星际空间的探索能力。

我们不知道何时才会有下一代通往星际空间的探测器能够发射升空，即使发射升空，它们需要多久才能飞到旅行者号这么远也是一个疑问。我们只能珍惜这最后5年的时间，并寄希望于它们能够收集到更多的信息。5年之后，我们将不再拥有这样的机会……