距地球200亿公里，旅行者2号在所谓的“太空”，反而发现更多物质

1977年8月20日，NASA的旅行者2号探测器发射升空，展开了它的突破太阳系之旅。

在飞行了41亿年之后，旅行者2号在2018年11月到达了太阳系日球层的边界，也就是太阳风的末端。自此以后，旅行者2号进入了宇宙辐射强于太阳辐射的星际空间。

如今，旅行者2号探测器已经距离我们有大约200亿公里了。在如此遥远的距离和经历了43年的飞行之后，它依然能够给我们带来一些关于太阳系外层的重要信息。并且，随着它飞行得越来越远，所能够提供的信息也越来越宝贵和惊人。

最近，旅行者2号项目的团队根据探测器传回的信息发现：随着它越来越远离太阳，检测到的空间密度呈现出上升的趋势。这样的情况不是第一次发现，在2012年旅行者1号探测器突破日球层的时候，在太阳系的另一侧也检测到了类似的密度梯度规律。这一次的发现，是对旅行者1号探测结果的印证。科学家推测，这种密度的增加，可能是超局地星际介质（very local interstellar medium，VLIM）的大尺度特征。

虽然有报道称旅行者2号探测器在2018年飞到了太阳系边缘，但这是不严谨或者说是简略的说法。实际上，它飞出的只是太阳系的日球层。我们知道，太阳在进行核聚变的时候，会向外释放出大量的辐射。这些辐射除了电磁波外，还有大量高能等离子体，也就是太阳风，它们以极快的速度射到太空中，并且能够飞得极远。

同时，太空中还有来自其他天体的宇宙辐射。在靠近太阳的地方，太阳风更加强大，随着距离越来越远，太阳风的强度也在下降，并在某个地方和宇宙辐射达到平衡。所有这些平衡点连接在一起，就是太阳系的日球层顶。日球层顶内部是太阳系的日球层，外侧就是VLIM，旅行者1号和2号突破的其实只是这个边界。

理论上来说，太阳向每个方向释放的辐射都是均匀的，所以日球层应该是正球体的。但是，由于太阳系还在银河系中穿梭，这就像刚吹出的泡泡一样，在动力前进的方向比较突出——

因此，目前来说，科学家普遍认可的是，日球层形状有点类似于彗星。幸运的是，旅行者1号和2号都在动力的方向突破了日球层，只不过二者之间有一定的角度。如果它们是朝着日球层尾端的方向飞行，恐怕不知道哪辈子能够飞出去了。

不过，波士顿大学的天文学教授Merav Opher发表了他最新的研究成果，表示太阳系的日球层应该是类似羊角包的形状，也就是这样的——

这项研究我们在前不久发布的《你没看错，这就是科学家最新绘制的太阳系日球层形状，诡异吗？》一文中有所介绍，感兴趣的朋友可以移步去阅读。总之，对于我们今天要介绍的内容来说，大家可以暂时忽略日球层的形状。

通常来说，我们认为宇宙是真空的，但这也并不严谨。所谓的太空只是高度真空，不可能达到绝对的真空。虽然物质密度低得惊人，但是我们仍然不能视为0。

在日球层内，太阳风所携带的质子和电子的密度大约是每立方厘米3～10个粒子，而且随着距离下降。同时，科学家估算，银河系的星际空间中，平均每立方厘米含有约0.037个粒子。在二者交界的日球层顶附近，等离子体密度约为每立方厘米0.002个电子。

尽管旅行者号探测器的能源严重不足，但是探测等离子体的仪器仍然没有关闭。通过这些仪器，科学家测量了它们所在区域的等离子体密度。

旅行者1号大约在2012年8月25日穿越了太阳系日球层顶，当时距离我们大约121.6个天文单位，即约181亿公里。一年后的2013年10月23日，旅行者1号在距离我们183亿公里（122.6个天文单位）处首次探测了日球层顶外的等离子体密度，得到的数据大约是0.055个电子/立方厘米。

旅行者2号在穿越日球层顶的一年之后，亦即2019年1月30日，也在距离我们179亿公里（119个天文单位）处探测了所在位置的等离子体密度数据，结果是大约0.039电子/立方厘米，和它的兄弟大致相同。

在接下来几年的飞行之后，两台探测器再一次测量了这个数据。彼时，旅行者一号又飞出了29亿公里（近20个天文单位），结果显示：等离子体密度增加到了每立方厘米约0.13个电子。

旅行者2号在继续飞行了约6亿公里（约4个天文单位）后，检测到了每立方厘米约0.12个电子的密度。和此前的数据做除法可以发现，旅行者2号检测到的密度增加更为明显。

和地球表面的等离子体密度相比，这个数据的确小得可怜。但是，这仍然足以引起科学家们的重视，也可能是未来我们了解星际空间的重要内容。目前来说，科学家们也无法确定这种密度梯度究竟从何而来。

对于太阳系的边界，我们的了解仍然非常有限。那里距离太阳和地球都太远，接收到的太阳光太少。即便是人类的天文观测能力已经发展到了今天，对于那片区域的观测仍然具有极高的难度。

作为仅有的几个飞出日球层的探测器，旅行者1号和2号是我们研究星际空间的重要工具。然而，由于能源即将耗尽，它们能给人类带来的视野恐怕也不会坚持太久。根据NASA的计算，两个探测器大概在2025年将会耗尽所有能源，最终消失在茫茫宇宙。

如果想要看到更远的星际空间，我们需要更快的探测器以及更加持久的能源。太阳系之大，让我们始终无法突破，就像是一个牢笼。人类何时能够彻底冲出太阳系呢？恐怕只有时间能给出答案吧。