日光层是太阳造成的天地气泡咪咪色影院,保护咱们的太阳系免受星际挟制并影响生命的进化。尽管它起着至关垂危的作用,但它的果然相貌仍然是一个谜,旅行者号任务的数据暗意了它的复杂性。行将到来的星际探伤器旨在揭示更多对于这个奥密区域的信息。
艺术家刻画的日光层,即太阳在天际中的影响区域。东说念主们对日光层的本体相貌知之甚少。图片开端:NASA 戈达德天际遨游中心认识图像践诺室
太阳的作用不单是是使地球变暖,使地球稳妥东说念主类和动物居住。它还塑造了广漠的天际区域。这个区域被称为日光层,其蔓延领域是太阳与地球之间距离的一百多倍,影响着其中的一切。
手脚一颗恒星,太阳束缚辐照出一股带电粒子流,称为太阳风,这是一种向四面八方扩散的能量等离子体流。除了这种沉稳的风之外,太阳偶尔还会开释出苍劲的等离子体爆发,称为日冕物资抛射,这可能导致地球上出现极光,以及热烈的能量爆发,称为太阳耀斑。
跟着太阳风的膨大,太阳磁场随之而来,造成了日光层。这个重大的气泡存在于当地的星际介质中,星际介质是充满恒星之间空间的等离子体、中性粒子和尘埃的混杂物。包括我这么的太阳物理学家在内的科学家齐在磋议日光层怎样与这种星际环境互相作用。
星际探伤器任务将成为迄今限度最远的任务,稀奇旅行者号和新视线号探伤器。图片开端:NASA/JHUAPL
太阳系中的总计行星(包括八大行星、火星和木星之间的小行星带,以及海王星之外的柯伊伯带,冥王星的所在地)齐存在于日光层内。这个保护性气泡止境大,以至于柯伊伯带中的物体距离太阳的距离也比距离日光层最近的领域更近。
当辽远的恒星爆炸时,它们会以高能粒子(即天地射线)的局面向星际空间开释大齐辐射。这些天地射线对生物体无益,并可能损坏电子成立和航天器。
地球大气层保护地球上的生命免受天地辐射的影响,但在此之前,日光层本人就充当着起义大多数星际辐射的天地障蔽。
除了天地辐射,中性粒子和尘埃也从当地星际介质沉稳地流入日光层。这些粒子会影响地球周围的空间,以致可能转变太阳风到达地球的相貌。
超新星和星际介质可能也影响了地球上生命的发温和东说念主类的进化。一些磋议东说念主员展望,数百万年前,日球层与星际介质中清凉、精细的粒子云构兵,导致日球层消弱,使地球露馅在当地的星际介质中。
但科学家并不果然了解日光层的相貌。模子的相貌从球形到彗星形再到羊角面包形不等。这些展望的大小出入数百倍到数千倍,相等于太阳与地球之间的距离。
斟酌词,科学家将太阳移动的宗旨界说为“鼻”向,将太阳移动的反宗旨界说为“尾”向。鼻向到日球层顶(日球层与当地星际介质之间的领域)的距离最短。
jk自慰迄今限度,还莫得探伤器从外部对日球层进行过清雅的不雅测,也莫得对当地星际介质进行过合适的采样。这么作念不错让科学家更多地了解日球层的相貌偏激与当地星际介质(日球层除外的天际环境)的互相作用。
这幅图炫耀了 NASA 的“旅行者 1 号”和“旅行者 2 号”探伤器的位置,欧美它们位于日光层之外,日光层是太阳产生的保护性气泡,蔓延到冥王星轨说念的很辽远。图片开端:NASA/JPL-Caltech
1977年,好意思国宇航局辐照了“旅行者”号任务:它的两艘航天器飞越了外太阳系的木星、土星、天王星和海王星。科学家深信,在不雅测了这些气态巨行星后,两艘探伤器差别于2012年和2018年穿越了日球层顶,插足了星际空间。
天然旅行者 1 号和 2 号是独一可能穿越日球层顶的探伤器,但它们的预期任务寿命已远远超出。由于仪器冉冉失效或断电,它们无法再复返必要的数据。
这些航天器的贪图初志是磋议行星,而不是星际介质。这意味着它们莫得合适的仪器来对星际介质或日光层进行科学家所需的总计测量。
这便是潜在的星际探伤器任务弘扬作用的场地。贪图用于飞越日球层顶的探伤器将匡助科学家通过从外部不雅察来了解日球层。
由于日光层止境大,即使借助木星等重大行星的引力,探伤器也需要几十年的本领智商到达领域。
旅行者号航天器在星际探伤器离开日光层之前很久就无法再提供星际空间的数据。而探伤器辐照后,凭证轨迹,需要粗拙 50 年或更长本领智商到达星际介质。这意味着 NASA 恭候辐照探伤器的本领越长,科学家们就越长本领无法在外日光层或腹地星际介质中扩充当务。
好意思国宇航局正在洽商拓荒一个星际探伤器。该探伤器将测量星际介质中的等离子体和磁场,并从外部对日光层进行成像。为了作念好准备,好意思国宇航局就任务认识征求了 1,000 多名科学家的意见。
初步陈说提倡探伤器沿与日球层头部宗旨约 45 度的轨说念遨游。该轨说念将重现旅行者号的部分旅途,同期到达一些新的天际区域。这么,科学家就不错磋议新区域并重访一些部分已知的天际区域。
这条旅途会让探伤器只可部分歪斜地不雅察日光层,况兼无法看到科学家们了解最少的区域——日光尾。
在日球尾中,科学家展望,组成日球层的等离子体将与组成星际介质的等离子体混杂。这是通过称为磁重联的经过发生的,该经过允许带电粒子从腹地星际介质流入日球层。就像通过鼻子插足的中性粒子相似,这些粒子会影响日球层内的天际环境。
但在这种情况下,粒子带电,不错与太阳和行星磁场互相作用。天然这些互相作用发生在日球层领域,距离地球很远,但它们会影响日球层里面的组成。在《天文体和空间科学前沿》杂志发表的一项磋议中,我和共事评估了重新部到尾部的六个潜在辐照宗旨。咱们发现,与围聚头部宗旨的辐照比较,沿着与日球层侧面相交的轨迹朝向尾部宗旨更能让东说念主更好地不雅察日球层的相貌。
沿着这个宗旨遨游的轨迹将为科学家提供一个专有的契机来磋议日球层内一个全新的空间区域。当探伤器离开日球层插足星际空间时,它将从外部以一定的角度不雅察日球层,这将使科学家对其相貌有更崇尚的了解——尤其是在有争议的尾部区域。
最终,不管星际探伤器向哪个宗旨辐照,它所带回的科学恶果齐将是无价的,以致是天文数字。
作家为密歇根大学风景与空间科学与工程磋议员 Sarah A. Spitzer。
改编自起始发表在《对话》杂志上的一篇著作咪咪色影院。