其實你生活在一個“氣泡”中，這不是比喻意義上的泡沫，而是真正的“氣泡”，但別擔心，不只是你，還有博科園小編我呢♪(^∇^*)。就這一點而言，整個地球，以及太陽系中的每一個其他行星天體等，也都處於泡沫之中。而且，我們可能正是因為這個“氣泡”才得以生存。空間物理學家稱這個“氣泡”為日光層，這是一個廣闊的區域，延伸距離是冥王星距日心的兩倍多。
如光層這個“氣泡”在所有行星周圍投射出一個磁場“力場”，使帶電粒子偏轉，如果你足夠幸運地擋住它們的話，否則這些帶電粒子會強行進入太陽系，甚至會撕裂你的DNA。日光層的存在，歸功於從太陽流出的帶電粒子（所謂的“太陽風”）和來自太陽系外的粒子相互作用。雖然一般認為恆星之間的空間完全是空的，但實際上它被來自其他恆星的塵埃和氣體組成的稀薄微粒所佔據。這包括現在活著的恆星，已死亡的恆星，以及尚未誕生的恆星。
日光層“氣泡”
在整個銀河系平均計算，每一個糖立方體大小的空間只容納一個原子，而我們太陽系周圍的區域甚至更不密集。太陽風不斷地向外推著這些星際物質，但是你離太陽越遠，推力就越弱。經過數百億英里之後，星際物質開始向後推，日光層在兩者推開平衡的地方結束。但是，這條邊界到底在哪裡，它看起來是什麼樣子呢？波士頓大學文理學院和空間物理中心的天文學教授梅拉夫·奧弗(Merav Opher)近20年來一直在研究這些問題。
現在，她的回答引起了轟動！因為我們整個太陽系都在星際空間中運動，日球層，儘管它的名字，實際上並不是一個球體。太空物理學家長期以來一直把它的形狀比作彗星，一邊有一個圓形的“鼻子”，另一邊有一條長長的尾巴向相反的方向延伸。在網上搜索日光層的圖片，這就是你會找到的圖片（不真實）。使用新的計算機模型和來自旅行者1號航天器的數據，奧弗和合著者馬里蘭大學的詹姆斯·德雷克得出了一個不同的結論：
日光層形狀的激烈爭辯
他們提出日球層實際上是一個新月的形狀，事實上與新鮮出爐的牛角麵包沒有什麼不同，在這個“牛角麵包”模型中，兩個噴流從“噴頭”向下遊延伸，而不是一個褪色的尾巴，這開啟了關於日光層全球結構的對話。梅拉夫·奧弗表示：我的研究論文並不是第一篇表明日球層不是彗星形狀的東西，但讓一場新的充滿活力的辯論成為焦點，這是非常有爭議的，我在每一次會議上都遭到猛烈抨擊，但我堅持自己的立場。
然後，在“羊角麵包”辯論開始兩年後，卡西尼號航天器（從2004年到2017年環繞土星運行）的數據表明了日光層另一種景象。卡西尼號科學家通過計時日球層邊界外的回聲粒子，並將它們與雙胞胎旅行者號航天器測量到的離子進行關聯，得出結論：日光層實際上非常接近於圓形和對稱：既不是彗星狀，也不是羊角麵包狀，而更像是一個沙灘球狀，但結果和牛角麵包一樣有爭議，因為很多人不會輕易接受這種改變。
55年來，在這一領域工作的整個科學界都認為日光層有彗星像尾巴。現在，科學家奧弗、德雷克和哈佛大學的阿維·勒布以及密歇根大學加博·託斯設計了一種新的日球層三維模型，可以將“牛角麵包”與沙灘球協調起來，其研究成果發表在《自然天文學》期刊上。與大多數以前的模型不同，以前的模型假設太陽系內的帶電粒子，都在相同的平均溫度附近徘徊，新的模型將粒子分為兩組。首先是直接來自太陽風的帶電粒子，第二種是空間物理學家所說的“拾取”離子。
這些粒子以電中性的形式漂移到太陽系中，因為它們不會被磁場偏轉。中性粒子可以“直接走進來”，但隨後它們的電子被撞掉了。根據目前正在探索冥王星以外太空的新視野號透露，這些粒子在太陽風的攜帶和電場的加速下，變得比普通太陽風離子熱數百倍或數千倍。但只有通過分別對這兩組粒子的溫度、密度和速度進行建模，研究人員才發現它們對日球層形狀的影響過大。根據新模型，這種形狀實際上區分了牛角麵包和球體之間的差異。
稱它為充氣的沙灘球，或球莖牛角麵包：無論哪種方式，奧弗的研究團隊和卡西尼號團隊研究人員似乎都能達成一致。新模型看起來與經典彗星模型有很大的不同，但這兩者實際上可能比表面上看起來更相似，這取決於你是如何定義日光層邊緣的。考慮一下將灰度照片轉換為黑白：最終圖像在很大程度上取決於您選擇哪種灰度作為黑白的分界線。
為什麼要確定日光層的形狀？
研究系外行星的天文學家，對將太陽系日光層與其他恆星周圍的行星進行比較非常感興趣。太陽風和日光層可能是生命誕生的關鍵因素分嗎？如果想要了解我們的環境，最好了解整個日光層。然後就是那些能粉碎DNA的星際粒子問題，研究人員仍在研究它們對地球和其他星球上的生命到底意味著什麼。一些科學家認為它們實際上可以幫助驅動基因突變，或許這些基因突變導致了像我們人類這樣的生命誕生。
在適量的情況下，它們會引入變化和突變，使有機體進化並變得更加複雜，但正如俗語所說，劑量造就了毒藥。也正如我們所知，在對待生命時，總是有一個微妙的平衡，太多的好事是壞事。然而，當談到數據時，很少有太多的好事。雖然這些模型似乎正在收斂，但它們仍然受到太陽系外部數據匱乏的限制。這就是為什麼像Opher這樣的研究人員，希望刺激美國宇航局（NASA）發射下一代星際探測器，該探測器將在日光層中開闢一條路徑，並直接探測日球層外圍附近的拾取離子。
到目前為止，只有旅行者1號和旅行者2號宇宙飛船越過了這條邊界，它們在40多年前發射，攜帶了更老時代的儀器，這些儀器是為完成不同的研究而設計。約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的任務倡導者說：一個新的探測器可能在本世紀30年代的某個時候發射，並在那之後10或15年開始探索日光層邊緣。有了星際探測器，天文學家們希望至少能解開旅行者號開始揭開的無數謎團中的一部分，不論多久，這都是值得等待的。
博科園｜研究/來自：波士頓大學
參考期刊《自然天文學》
DOI: 10.1038/s41550-020-1036-0
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