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【旅行者|飞行185亿公里，旅行者号发现奇异怪事，星际空间物质越来越密集】

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本文参加小编 #科学了不起# 系列征文赛 。
古时候的人们就知道地球之外有一个更加神秘的世界 ， 只不过由于缺乏科学的辅助 ， 古人并不知道地球之外的世界是什么样子？在古人看来 ， 夜晚的星星是地球之外世界的东西 ， 而这个世界也是非常美丽繁荣的 ， 有着大量的神仙居住 。
随着人类文明的不断发展 ， 数百年前走上了科技发展的道路 。 有了科学力量的帮助 ， 我们发明了天文望远镜 ， 初步看到了地球之外那个令人向望的世界 ， 只不过在望远镜的眼里 ， 地球之个的空间是黑暗的 ， 并没有我们想象的美丽景象 。

到了上个世纪中叶 ， 在科技的帮助下 ， 人类终于实现了飞天的梦想 ， 走出了地球 。 当我们走出地球之后 ， 终于真切看到了这个令无数人们向望的地外空间 ， 我们称之为宇宙 。
通过肉眼观察 ， 整个宇宙浩瀚广阔 ， 一片黑暗 ， 除了一些恒星能够发出光亮之处 ， 整个宇宙背景是漆黑一片 。 那么宇宙真的非常黑吗？当然不是 ， 我们通过天文望远镜看到的却是另外一番景象 ， 那就是宇宙中到处都明亮的光芒 ， 那是一个个恒星发出的光亮 。
天文望远镜能够看得很远 ， 可是我们要探索宇宙的奥秘 ， 还是需要探测器来进行 。 对于刚刚走出地球的人类来说 ， 首先是要探索整个太阳系的奥秘 ， 而太阳系最神秘复杂的区域则是在太阳系边缘 。

为了探索太阳系边缘的情况 ， 美国宇航局在1977年先后发射了旅行者1号和旅行者2号 。 它们的目标就是太阳系外不断前进 ， 不仅是探索太阳系边缘的奥秘 ， 而且还要走出太阳系进入星际空间探索 。
在科学家看来 ， 宇宙空间的物质分布是不一样的 ， 有的地方物质分布多 ， 密度就大 ， 而有的地方物质分布较小 ， 密度就小 。 理论上来说 ， 恒星系内越靠近恒星太阳的区域 ， 物质密度应该越大 ， 而远离太阳系的边缘地区 ， 物质密度则非常小 。
而星系之外的星际空间 ， 物质更是非常少 ， 所以我们才说宇宙是一个真空的空间 。 可是这个真空并不是绝对的空 ， 这一点相信朋友们还是非常清楚的 。 在我们看似非常空的宇宙中 ， 总是会有一些粒子存在 ， 即使是天文望远镜观测到的宇宙空洞中 ， 也不是完全没有天体和物质 ， 只是特别小 ， 我们无法观测到 。

理论上来讲 ， 星际空间应该更空旷 ， 物质密度远低于太阳系内部 ， 那么事实真的如此吗？这个答案可能就要依靠旅行者号来完成了 。 经过数十年的飞行 ， 旅行者1号率先到达太阳系边缘 ， 于2012年穿越了日球顶层 。 而旅行者2号则迟早了6年时间 ， 于2018年穿越日球顶层 ， 进入星际空间 。
旅行者号飞船到达太阳系边缘后 ， 也将一系列探测的重要数据传回了地球 ， 这些数据对于科学家了解太阳系边缘物质的情况非常重要 ， 也是我们初步了解星际空间的重要参考 。
前面我们说了一个日球层顶的概念 ， 可能不少朋友不明白这是什么意思？这里简单说明一下 。 所谓的日球层顶 ， 就是指太阳风和星际介质交汇的地方 ， 我们都知道 ， 太阳风是太阳发出的强烈辐射 ， 它向太阳系四周扩散延伸 。

太阳风能够到达的区域 ， 都属于狭义上的太阳系范围 。 而太阳系随着向边缘不断扩散 ， 它的强度也在不断减弱 ， 到了最弱的地方就会跟来自于星际空间的星际介质发生交汇 。 那么太阳风跟星际介质发生不交汇的时候 ， 会是一个什么样子？这一点是科学家非常想搞明白的事情 。
再回到有关宇宙物质密度这个话题上 ， 在太阳系中 ， 太阳风的质子和电子密度平均为3-10个每立方厘米 ， 离太阳越远 ， 其密度就越低 。 而根据此前的计算 ， 银河系中星际介质的平均电子密度约为0.037个每立方厘米 ， 日球层顶以外的等离子体密度约为0.002个电子每立方厘米 。分页标题#e#

以上数据是科学家理论上计算出的一个结果 ， 要验证这个结果 ， 我们就需要旅行者号探测到的真实数据了 。 旅行者号两个飞船在穿越日球顶层的时候 ， 上面携带的探测器成功探测到了等离子体的电子密度 。
， 旅行者1号在183亿公里处探测到0.055个电子/立方厘米 ， 旅行者2号在179亿公里处探测到0.039个电子/立方厘米 ， 两者数值基本一致 。 可是当旅行者号在星际空间中继续飞行了一段时间后 ， 探测回来的数据却让科学家大吃一惊 。
理论上来说 ， 一旦旅行者号穿越日球层顶进入星际空间之后 ， 探测到的物质密度应该会非常小 ， 毕竟那是星际空间 ， 物质密度是无法跟太阳系内相比的 。 可是旅行者1号在星际空间中飞行了29亿公里后 ， 探测到的星际介质密度为0.13个电子/立方厘米 ， 这个数值可是比穿越日球层顶的时候大了很多 。

而旅行者2号在星际空间中飞行了6亿公里后 ， 在185亿公里处 ， 同样探测发现星际介质密度增加到了0.12个电子/立方厘米 。 两艘探测飞船的数值基本一致 ， 这说明旅行者号飞船探测的数据是真实可靠的 ， 太阳系外星际空间的物质密度的确非常高 ， 这是怎么回事？
对于这个结果 ， 科学家们也是百思不得其解 ， 星际空间物质密度小于星系内的物质密度 ， 这应该是一个正确的结论 。 可为什么太阳系外星际空间的情况却如此特殊？有科学家提出了一种可能性 ， 那就是当星际磁场线覆盖在日球层顶时 ， 磁场线会变得更强 ， 可能会形成一种电磁离子回旋不稳定性 ， 耗尽覆盖区域的等离子体 。

还有一种观点认为是星际风吹来的物质在日球层顶受到阻碍减速 ， 从而导致了某种程度的物质无法扩散出去 ， 聚集在了一个有限的范围内 。 如果是这种情况 ， 那么只要旅行者号再向前飞行一些距离 ， 或许就能够探测到真实的星际空间物质密度情况 。
其实 ， 在这里我们还要想到另外一种可能 ， 那就是日球层顶之外的空间有可能并不是真正的星际空间 ， 它们还属于太阳系的范围 ， 也就是广义上的太阳系 。 过去科学家认为 ， 走出日球层顶就是出了太阳系进入了星际空间 。 可是后来科学家观测到了奥尔特云的存在 ， 认为只有走出奥尔特云才算是真正走出了太阳系 。

奥尔特云是一个厚度达到了一光年的星云团 ， 它将狭义上的太阳系包围其中 。 在这个星云团中 ， 不仅有大量的彗星 ， 小行星等天体存在 ， 而且物质密度也要比星际空间高很多 。 所以 ， 旅行者号飞船走出了日球层顶 ， 反而探测到了更高密度的星际介质 ， 或许也是能够理解的 。
如果旅行者号在后面的飞行过程中 ， 探测发现的物质密度一直都保持一个较高的水平 ， 那么它们还停留在太阳系就是大概率事件 。 而这样的结果对于我们了解太阳系有着重要的作用 ， 至少可以让我们明白 ， 太阳系的范围远比过去想象的要大 。
当然 ， 如果奥尔特云的外面才算是星际空间 ， 那同样会让科学家失望 ， 因为旅行者号还肩负着一个重要的任务 ， 那就是寻找外星文明 。 它们都携带着一张金色的光盘 ， 记载着地球的坐标和人类的信息 。

科学家期望旅行者号能够走出太阳系 ， 非常幸运地被外星文明捕获 ， 然后外星文明通过光盘上面留下的信息来到太阳系跟人类接触交流 。 如今看来 ， 这个愿望基本上是没有希望了 ， 以它们的速度要穿越奥尔特云 ， 恐怕至少需要一万年的时间 。

来源：(阿森纳二十年球迷)

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标题：旅行者|飞行185亿公里，旅行者号发现奇异怪事，星际空间物质越来越密集