太空浩瀚，但并非完全空无一物。仔细观察，你会发现，即使是恒星之间的空隙，也充斥着高速粒子，它们是 古代灾难性事件 的幸存者，这些事件将它们以接近光速的速度发射到宇宙各地。
NASA宣布，40多年前离开地球探测外行星的“旅行者2号”探测器，刚刚探测到这些宇宙难民的密度增加了5%。新测量结果带来了一个长期以来预期的迹象，表明该探测器正接近太阳保护影响的边缘，这对于许多研究人员来说，定义了行星际空间和星际空间的界线。跨越这条边界将为确定其形状的任务提供宝贵的第二个数据点，但探测器确切何时离开太阳系仍是未知数。
“我们正看到旅行者2号周围的环境发生了变化，这一点毫无疑问，”加州理工学院的旅行者计划科学家Ed Stone在 新闻稿 中说。“在接下来的几个月里，我们将学到很多东西，但我们仍然不知道何时才能到达日球层顶。我可以肯定地说，我们还没有到达。”
如果你觉得这个故事似曾相识，那是因为你确实听过。旅行者1号，这个速度更快的“兄弟”探测器，在2012年5月返回的数据显示，星际宇宙射线的增加情况与此类似。太阳除了光之外，还向四面八方喷射带电粒子组成的等离子体。这种太阳风由于温度太高无法被遏制，向外流过行星，推挤着星际粒子，形成了一个研究人员称为“日球层”的泡状结构。三个月后，也就是8月25日，旅行者号老化的仪器探测到太阳粒子减少，星际粒子进一步增加——这是它最终离开日球层的有力证据。
许多边界
从太阳风的角度来看，离开日球层就意味着离开太阳系。在接下来的几个月到几年里，“旅行者2号”应该会与“旅行者1号”汇合，体验恒星之间相对寂静空间中的粒子和磁场。但太阳风并非太阳施加影响的唯一方式，如果你将太阳系看作是受引力束缚围绕太阳运转的岩石和气体球的集合，那么“旅行者”号探测器还有很长的路要走。
可视化如此巨大距离的最简单方法是使用天文单位（AU）。1个天文单位是太阳和地球之间的距离。它们不是朝着同一个方向前进，但“旅行者1号”目前距离太阳约143个天文单位，而“旅行者2号”则以118个天文单位落后。这些距离已经远远超过了30个天文单位的海王星，但更远的地方还有很多东西。例如，最近发现的“妖精”行星 的轨道深入到2000个天文单位，而一群被称为奥尔特云的冰岩则从数万到数十万个天文单位延伸出去。NASA预计，“旅行者”号探测器将在 大约20000年后 离开这个区域。
撇开逃离太阳引力伴随物的高门槛不谈，让一个功能正常的“旅行者2号”在星际空间与“旅行者1号”汇合将是一项里程碑式的成就。与如此遥远的机器交换信号需要巨大的资源，NASA每天投入 7到10个小时 的宝贵监听时间在其深空网络上，以接收越来越微弱的数据信号。先驱者10号探测器也接近边界附近，但它 已于2003年停止通信。总共有 五艘航天器 的速度足以完全逃离太阳，但其中两艘已报废，第三艘“新视野号”预计将在几十年内 在离开日球层之前 关机。
一个漏气的气球
“旅行者2号”的核动力源应该能坚持到2025年左右——很可能足以取样星际空间——但确切的数据何时传来，则无人知晓。虽然“旅行者1号”在记录到宇宙射线增加后三个月就穿越了边界，但“旅行者2号”正前往日球层的一个不同区域，而日球层本身可以快速改变形状。
“所有这些边界都可能随着太阳活动而移动，我们真的不知道它们在哪里，”研究日球层形状的波士顿大学天文学家 Merav Opher 说。在太阳11年周期的活跃期，例如我们现在所处的时期，太阳 会像气球一样吹大日球层，在几年内将边界向外推几天文单位。在周期后期，不活跃的太阳会让它收缩。
日球层的形状可能不像其名称所暗示的那样规整。“总的来说，自然界没有非常光滑的边界。问题在于有多颠簸以及在什么尺度上，”Opher说。她过去的研究模型表明，它甚至可能更像一个 船的尾迹 而非球体。
“旅行者1号”近距离观察了该边界的一个点，带来了许多启示。首先，日球层比物理学家认为的更“漏”，它具有一个 磁连接，在某些区域允许粒子交换。“旅行者1号”还揭示了边界外的令人惊讶的特征。该探测器“冲浪”了一系列 向外传播的脉冲，这些脉冲是由太阳物质的突然喷发触发的，并且探测到了意想不到的温和的星际物质堆积，这表明太阳系在星系中 前进的速度 比天文学家们想象的要慢。Opher对“旅行者2号”更加期待，因为与“旅行者1号”不同，它仍然有一个工作中的等离子体仪器，应该能够记录边界和星际介质的首次数据。
即使有了前所未有的详细数据，两个“旅行者”号的数据点可能还不足以精确描绘出太阳保护泡的形状。研究人员还需要来自当前的IBEX和 即将到来的IMAP 任务的数据，以远程测量日球层的整体几何形状。Opher将这个项目比作在一场凶杀案中，有多位具有不同视角的观察者提供帮助。“一个人在房间里拿走了所有小工具，另一个人则从远处拍了照片，”她说。“你必须将两者结合起来，才能重建日球层在做什么。”
解决这个局部之谜可能具有普遍意义。天文学家可以看到，其他恒星周围的“恒星层” 也会在其周围空间 产生涟漪，但它们的等离子体仍然过于稀疏，无法直接探测。了解太阳如何塑造我们的近邻并保护我们免受某些宇宙射线的侵害，将是理解在其他地方是否存在同样过程的关键一步。
“如果你想研究生命如何在其他恒星系统中发展，你就需要了解其他恒星层是如何运作的，”Opher说。“让我们从我们自己的后院开始。”
