旅行者二号还要多久飞出太阳系（回看年逾三旬的旅行者2号数据）

游历太阳系八年半的时间，NASA的旅行者2号准备迎来它的另一次邂逅那是1986年1月24日，不久后它将会遇见神秘的太阳系第七颗行星，天寒地冻的天王星，我来为大家讲解一下关于旅行者二号还要多久飞出太阳系?跟着小编一起来看一看吧!

旅行者二号还要多久飞出太阳系

游历太阳系八年半的时间，NASA的旅行者2号准备迎来它的另一次邂逅。那是1986年1月24日，不久后它将会遇见神秘的太阳系第七颗行星，天寒地冻的天王星。

旅行者2号在1986年1月14日接近天王星时拍摄了这张照片。天王星朦胧的蓝色是因为其大气中富含甲烷，其吸收了红色的可见光。

图源：NASA/JPL-Caltech

在靠近天王星的几个小时里，旅行者2号以81,433公里的高度飞掠天王星云顶，收集数据并揭示了两个新的卫星环、11颗卫星，并且测得其温度是零下214摄氏度。这是我们有史以来唯一一次近距离测得关于天王星的一组数据。

三十年后，科学家们重新查验那些数据时发现了一个秘密。

整个空间物理学术界不为所知的是，34年前的旅行者2号飞行时穿过了一个等离子粒团，

那个巨大的磁泡一直以来搅动着天王星的大气层并将其抛向太空。这个发现，在《地球物理通讯》月刊上作了报道，并针对天王星独一无二的磁力环境提出了一些新问题。

摇摆不定的磁泡

遍布太阳系的行星其大气都正在逃逸。金星涌出的氢被卷入太阳风的行列，太阳风像一股源源不断的溪流由逃离太阳的粒子组成。木星和土星发射出一团团带电气体。甚至连地球大气也在逃逸。（不用担心，地球大气还会再附着几十亿年）。

这个影响对人类来说微乎其微，但如果时间足够长的话，大气的一散逸会从根本上改变行星的命运。同样情况的例子，看看火星。

“火星曾经是一个潮湿的星球并拥有厚重的大气层。"吉娜·迪布拉希奥，她是NASA所属的戈达德宇宙飞行中心的空间物理学家，并且是“火星大气与挥发性演化“或称MAVEN任务的项目的科学家。她说“火星大气逃逸是随着时间演化的”——逃逸持续了40亿年——“最终成为我们今天看到这样干燥的星球”。

大气的逃逸是由行星的磁场驱使的，磁场既能帮助也能阻碍这个过程。科学家们相信磁场能够保护行星，它们能抵御来自太阳风剥离大气层的冲击。但同时它们也能制造泄漏的机会，就像土星木星，当磁场线变得纠缠不清时，它们的巨型气团就被甩脱了出去。不论怎样，为了解大气层怎么样变化，科学家们要密切观察磁场。

关于天王星如此神秘的另一个原因。旅行者2号1986年的飞越揭示了其星体的磁场如何诡异。

“它的结构，就是它运动的方式...，”迪布拉西奥说，“天王星完全按自己的方式进行”。

与太阳系其他行星不同，天王星的自转几乎是完美的——就像叉在火架上旋转翻烤的乳猪——每17小时完成一次桶式翻滚。它的磁轴偏离自转轴60度，所以当其星体自转时，它的磁层——由其磁场构成的空间——像一个被乱扔出去的皮球一样摇摆不定。科学家们仍然不知道如何对其建模。

GIF动图显示天王星的磁场。黄色箭头指向太阳，淡蓝色箭头标记天王星的磁场轴，深蓝色的箭头标记天王星的自转轴。

这个怪现象把迪布拉西奥和她的联合作家丹·杰士曼，戈达德中心的一位物理学家，带到了这个项目。两位都是项目团队的成员并正在制定针对“冰巨星”天王星和海王星的新计划任务，并且他们正寻求解决一些未解之谜。天王星奇怪的磁场，最后一次监测发生在30年前，这似乎是一个很好的切入点。

因此他们下载了旅行者2号磁力计的读数，监测飞行器当时飞越的天王星附近磁场的强度和方位。抱着不知能发现什么的心理，他们更深入细致的查看之前的研究，测得一个每隔1.92秒出现的新数据点。原本平滑的数据线被参差不齐的起落取而代之。那就是它被见证的时刻：一个微小的Z字起伏后面藏着了不起的故事。

"你觉得那会是...一个等离子粒团？”杰士曼问迪布拉西奥，看着这个弯弯曲曲线条。

磁力计数据来自旅行者2号1986年飞越天王星时采集。红线展示的是平均8分钟内的数据，这一段节奏被用于之前几次段旅行者2号研究工作。同样段数据以1.92秒段时间分辨率绘制出来，揭示了等离子粒团的Z字特征。

图源：NASA/Dan Gershman

当时旅行者2号的飞掠不会有人知道，等离子粒团从此被认定为行星质量流失的重要方式。

这些由等离子体组成的巨团，或者说带电气体，从行星的磁尾末端掐断下来——它的磁场部分则像风向标一样被太阳回冲过去。经过足够的时间，脱离的等离子粒团能从行星大气中吸收离子，而从根本上改变其结构。他们对地球和其他行星进行过观察，但没人在天王星探测到等离子粒团——尚未发现。

迪布拉西奥把数据放进她的处理管道运转然后得到了清晰的结果。“我确定它就是等离子粒团。”她说到。

逃逸的气泡

迪布拉西奥和杰士曼发现的等离子粒团在长达45小时的飞越天王星过程中，仅仅持续了60秒时间。它在磁力计数据中的出现呈现一种快速上下波动的方式。“但如果你以3D来绘制，它看起来是个圆柱体。”杰士曼说。

相比他们在木星、土星和水星观测等离子粒团而得出的结论而言，他们估计圆柱体形状的长至少有204，000公里，且宽大概相当于400，000公里。作者们相信，和所有行星等离子粒团一样，它装满了带电粒子——主要是电离氢。

等离子粒团内得到到数据——旅行者2号穿过它时读取——暗示了它的起源。尽管一些等离子粒团内部磁场扭曲，迪布拉西奥和杰士曼还是观测到了平滑闭合的磁环。这种环状等离子粒团由行星自转将其大气的碎片甩出到太空而特别形成。“离心力接棒继续作用，从而剪断了等离子粒团”，杰士曼解释到。据他们估计，这样的一个等离子粒团占到天王星大气质量流失的15%-55%，这个占比远高于木星和土星。这也许是天王星大气散发到太空的主要方式。

等离子粒团的逃逸如何随时间改变了天王星？仅依靠一组观测报告，这很难解释。

“试想假如有一艘航天器刚巧飞越这间房屋而却想要描绘出整个地球，”迪布拉西奥接着说到，“显然这就很难描绘一些事物的样子，比如撒哈拉沙漠或者南极。”

但是这些发现也帮助针对这颗行星而聚焦到新问题。那些未解之谜也是这些关注内容的一部分。迪布拉西奥说到，”这就是我为什么热爱行星科学，因为它让你一直行进在通往未知的路上。”

作者：nasa

FY：Patrick

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