遠離太陽的保護，太陽系的邊緣看起來極其寒冷、空曠和黑暗。長期以來，太陽系與鄰近恒星之間的廣袤空間也被認為是可怕而浩瀚的虛無。直到最近，人類還只能從遠處窺視這些空間。天文學家對此也不感興趣，他們更喜歡將望遠鏡投射到發光物體上，如附近的恒星、星系和星雲。
然而，就在過去的幾年裏，兩艘上世紀70年代建造並發射的宇宙飛船從這個陌生而奇特的星際空間返回了人類從未見過的景象。作為首批離開太陽系的兩個人造物體，它們正在探索距離地球數十億公裏的未知區域，迄今為止還沒有其他航天器飛過。這兩個航天器還揭示了太陽系邊界外有壹個混亂和動蕩的活動區。
米歇爾·班尼斯特是新西蘭坎特伯雷大學的天文學家，主要研究太陽系的外圍區域。“當妳觀察電磁波譜的不同部分時，那部分空間與我們用肉眼感知的黑暗完全不同，”她說。“妳會看到磁場在互相爭鬥，互相推動，互相聯系。妳可以想象壹下尼亞加拉瀑布下面的水池。”
在這裏翻滾的不是水，而是太陽風和所謂的“星際介質”碰撞產生的湍流。太陽風是壹種強大的帶電粒子或等離子流，它從太陽向四面八方發射。星際空間中存在的各種形式的物質和輻射稱為“星際介質”。
在過去的壹個世紀裏，科學家向我們描述了星際介質的組成，這在很大程度上得益於射電望遠鏡和X射線望遠鏡的觀測能力。他們揭示了星際介質由極其分散的電離氫原子、塵埃和宇宙射線組成，其中還散布著致密的分子氣體雲，被認為是新恒星的發源地。
然而，太陽系外星際介質的確切性質在很大程度上壹直是個謎，主要是因為太陽、所有八大行星和遙遠的盤狀柯伊伯帶都被包含在太陽風形成的巨大氣泡中，這個氣泡被稱為“日光層”。當太陽及其周圍的行星快速穿過銀河系時，太陽圈就像壹個無形的盾牌，可以緩沖星際介質，將大多數有害的宇宙射線和其他物質擋在外面。
然而，太陽圈的保護特性也使得科學家們更難研究其範圍之外的情況，甚至很難從內部確定太陽圈的大小和形狀。
美國約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室博士後研究員埃琳娜·普羅沃尼科娃說:“這就像妳在自己家裏，妳想知道這個家是什麽樣的，所以妳必須看看外面才能真正做出判斷。”“了解壹些事情的唯壹方法是遠離太陽，然後回頭看，從太陽圈外拍照。”
旅行者1以更直接的方式穿越太陽系，於2012年進入星際空間，旅行者2號於2018年加入其中。目前，它們分別距離地球約209億公裏，距離地球約6543.8+077億公裏，並不斷向外漂移，越來越深入太陽系外層空間，發回更多數據。
這兩個舊探測器揭示了太陽圈和星際介質的邊界，為我們提供了太陽系如何形成以及地球上為什麽存在生命的新線索。事實上，太陽系的邊緣並沒有明確的邊界，而是充滿了翻滾的磁場、碰撞的恒星風、高能粒子風暴和渦旋輻射。
2014年，太陽活動激增，導致猛烈的太陽風席卷太空。這種沖擊波以每秒800公裏的速度迅速席卷水星和金星，兩天後，它通過654.38+0.5億公裏的距離包裹了地球。幸運的是，地球磁場保護我們免受其強大的破壞性輻射。
壹天後，太陽風吹過火星，繼續穿越小行星帶，奔向遙遠的氣態巨行星——木星、土星和天王星；兩個多月後，太陽風到達海王星，其軌道距離太陽近45億公裏。6個多月後，太陽風終於到達距離太陽1300多億公裏處，遭遇“終端沖擊波”，突然減速。在這裏，驅動太陽風的太陽磁場變得很弱，星際介質可以推動它。
從終端沖擊波出來的太陽風的速度不到以前的壹半，就像颶風減弱為熱帶風暴壹樣。2015年末，這股太陽風追上了不規則的旅行者2號，它大約有壹輛汽車那麽大。旅行者2號上的傳感器檢測到了等離子體的激增，這項技術已經使用了40年，由緩慢衰減的鈈電池供電。
太陽風追上旅行者2號的時候，它還在太陽系內。壹年多後，這股垂死的太陽風終於追上了旅行者1，它於2012年進入星際空間。
兩個探測器選擇了不同的路線，其中壹個位於太陽平面上方30度，另壹個位於太陽平面下方相應的位置。太陽風在不同的時間爆發在不同的區域，這為研究日光層頂(又稱太陽風頂)的性質提供了有用的線索。
數據顯示，這壹湍流邊界的寬度可達幾百萬公裏，覆蓋太陽圈表面數十億平方公裏。太陽圈也大得驚人，這表明銀河系這壹部分的星際介質密度低於最初的估計。太陽在星際空間中切割出壹條路徑，就像壹艘船在水中航行，產生“弓形沖擊波”，並在其背後形成尾流，這種尾流可能有壹條(或不止壹條)類似彗星的尾巴。兩艘旅行者飛船都是從日光層的“鼻子”起飛的，所以它們沒有提供任何關於彗星尾巴的信息。
不僅太陽風和星際風會在邊界區域產生湍流，而且粒子之間似乎也在交換電荷和動量。結果，壹些星際介質轉化為太陽風，實際上增加了氣泡的向外推力。
雖然太陽風可以提供有趣的數據，但它似乎對太陽圈內氣泡的整體大小和形狀沒有什麽影響，這有些令人驚訝。似乎太陽圈外發生的事情比太陽圈內發生的事情重要得多。太陽風的強度可以隨時間增強或減弱，對氣泡沒有明顯影響；然而，如果這個氣泡進入星系中星際風密度更高或更低的區域，它就會收縮或增大。
當然，還有很多問題沒有得到解答，比如保護我們太陽圈的氣泡在宇宙中是否普遍？普羅沃尼科娃說，我們對太陽圈了解得越多，就越能清楚地知道我們在宇宙中是否孤獨。她說:“在我們自己的恒星系統中的研究將告訴我們其他恒星系統中生命發展的條件。”
地球生命的發展很大程度上是因為太陽圈阻擋了星際介質。同時，太陽風也阻止了來自外太空的致命輻射和高能粒子(如宇宙射線)的轟擊。宇宙射線由質子和原子核組成，以接近光速的速度在太空中流動。當恒星爆炸、星系坍縮成黑洞等災難性宇宙事件發生時，就會產生宇宙射線。在太陽系之外，這些高速的亞原子粒子源源不斷地湧入，強大到足以在壹個防護較少的星球上造成致命的輻射傷害。
“旅行者號的探測清楚地表明，90%的宇宙射線被太陽過濾掉了，”美國普林斯頓大學太陽物理學研究員傑米·蘭金說。“沒有太陽風的保護，我不知道我們還能不能活下去。”蘭金也是根據航海家號的星際數據撰寫博士論文的第壹人。
另外三個美國國家航空航天局探測器將很快加入旅行者號，進入星際空間。盡管其中兩個探測器已經耗盡能量並停止傳回數據。當然，在太陽系的巨大邊界上，這些微小的探測器即使可用，也只能提供有限的信息。幸運的是，我們可以在離地球更近的地方進行更廣泛的觀察。
美國國家航空航天局的星際邊界探測器(IBEX)是壹顆微型衛星，自2008年以來壹直圍繞地球運行，其探測目標是穿越星際邊界的“高能中性原子”。IBEX還繪制了太陽圈邊界周圍相互作用的三維地圖。
傑米·蘭金(Jamie Rankin)說:“妳可以把IBEX的地圖想象成某種多普勒雷達，旅行者號就像壹個地面氣象站。”利用航海家號、IBEX和其他來源的數據，她分析了太陽風中較小的發電量。目前正在寫論文，主要討論2014開始的更大爆發。已經有證據表明，當旅行者1穿越邊界時，太陽圈正在收縮；但是當旅行者2號穿越邊界時，太陽圈又開始擴張了。
“這是壹個非常動態的邊界，”蘭金說。“這壹發現被IBEX捕捉到，並繪制成三維地圖，讓我們可以同時跟蹤旅行者號的當地反應，這簡直太神奇了。”
IBEX揭示了太陽圈邊界的動態變化。在運行的第壹年，它發現了壹個巨大的高能原子帶蜿蜒穿過邊界，邊界隨時間而變化，這些特征僅在6個月內出現和消失。這條帶位於太陽圈的前端，太陽風粒子在這裏被星際磁場反射回太陽系。
然而，航海家號的故事還有另壹個轉折點。雖然它們已經離開了太陽圈，但仍在太陽的影響範圍內。例如，在其他恒星系統中，肉眼可以看到太陽光。太陽的引力也遠遠超出了太陽圈，阻擋了由冰、塵埃和空間碎片組成的遙遠而稀疏的球形雲。這是奧爾特雲。
雖然奧爾特雲漂浮在遙遠的星際空間，但仍有許多天體圍繞太陽運行。有些彗星的軌道可以壹直延伸到奧爾特雲，但是壹般認為3000到1.5萬億公裏這個區域對於從地球發射的探測器來說太遠了。
自太陽系形成以來，這些遙遠的天體幾乎沒有變化，它們可能回答了許多未解問題的答案，包括行星如何形成以及宇宙中出現生命的可能性。隨著每壹波新數據的出現，新的謎團和問題也隨之產生。
普羅沃尼科娃表示，太陽圈的部分或全部可能被壹層氫氣覆蓋，其影響未知。此外，太陽圈似乎正在向古代宇宙事件遺留下來的星際雲傾斜。無法預測這種星際雲中的粒子和塵埃將如何影響太陽圈的邊界以及生活在其中的人們。
“它可以改變太陽圈的大小和形狀，”普羅沃尼科娃說。“它可能有不同的溫度，不同的磁場，不同的電離和所有完全不同的參數。這非常令人興奮，因為這是壹個將產生許多發現的領域，而我們對太陽和銀河系之間的這種相互作用知之甚少。”
無論發生什麽，兩個勇敢的旅行者探測器將成為我們太陽系的先驅。在探索太空中陌生和未知的領域時，它們會揭示更多的奧秘，帶來更多的謎題。(任天)