其实地球生活在一个“气泡”中！这是保护太阳系的一个巨大泡泡

其实你生活在一个“气泡”中，这不是比喻意义上的泡沫，而是真正的“气泡”，但别担心，不只是你，还有博科园小编我呢♪(^∇^*)。就这一点而言，整个地球，以及太阳系中的每一个其他行星天体等，也都处于泡沫之中。而且，我们可能正是因为这个“气泡”才得以生存。空间物理学家称这个“气泡”为日光层，这是一个广阔的区域，延伸距离是冥王星距日心的两倍多。

如光层这个“气泡”在所有行星周围投射出一个磁场“力场”，使带电粒子偏转，如果你足够幸运地挡住它们的话，否则这些带电粒子会强行进入太阳系，甚至会撕裂你的DNA。日光层的存在，归功于从太阳流出的带电粒子（所谓的“太阳风”）和来自太阳系外的粒子相互作用。虽然一般认为恒星之间的空间完全是空的，但实际上它被来自其他恒星的尘埃和气体组成的稀薄微粒所占据。这包括现在活着的恒星，已死亡的恒星，以及尚未诞生的恒星。

日光层“气泡”

在整个银河系平均计算，每一个糖立方体大小的空间只容纳一个原子，而我们太阳系周围的区域甚至更不密集。太阳风不断地向外推着这些星际物质，但是你离太阳越远，推力就越弱。经过数百亿英里之后，星际物质开始向后推，日光层在两者推开平衡的地方结束。但是，这条边界到底在哪里，它看起来是什么样子呢？波士顿大学文理学院和空间物理中心的天文学教授梅拉夫·奥弗(Merav Opher)近20年来一直在研究这些问题。

现在，她的回答引起了轰动！因为我们整个太阳系都在星际空间中运动，日球层，尽管它的名字，实际上并不是一个球体。太空物理学家长期以来一直把它的形状比作彗星，一边有一个圆形的“鼻子”，另一边有一条长长的尾巴向相反的方向延伸。在网上搜索日光层的图片，这就是你会找到的图片（不真实）。使用新的计算机模型和来自旅行者1号航天器的数据，奥弗和合著者马里兰大学的詹姆斯·德雷克得出了一个不同的结论：

日光层形状的激烈争辩

他们提出日球层实际上是一个新月的形状，事实上与新鲜出炉的牛角面包没有什么不同，在这个“牛角面包”模型中，两个喷流从“喷头”向下游延伸，而不是一个褪色的尾巴，这开启了关于日光层全球结构的对话。梅拉夫·奥弗表示：我的研究论文并不是第一篇表明日球层不是彗星形状的东西，但让一场新的充满活力的辩论成为焦点，这是非常有争议的，我在每一次会议上都遭到猛烈抨击，但我坚持自己的立场。

然后，在“羊角面包”辩论开始两年后，卡西尼号航天器（从2004年到2017年环绕土星运行）的数据表明了日光层另一种景象。卡西尼号科学家通过计时日球层边界外的回声粒子，并将它们与双胞胎旅行者号航天器测量到的离子进行关联，得出结论：日光层实际上非常接近于圆形和对称：既不是彗星状，也不是羊角面包状，而更像是一个沙滩球状，但结果和牛角面包一样有争议，因为很多人不会轻易接受这种改变。

55年来，在这一领域工作的整个科学界都认为日光层有彗星像尾巴。现在，科学家奥弗、德雷克和哈佛大学的阿维·勒布以及密歇根大学加博·托斯设计了一种新的日球层三维模型，可以将“牛角面包”与沙滩球协调起来，其研究成果发表在《自然天文学》期刊上。与大多数以前的模型不同，以前的模型假设太阳系内的带电粒子，都在相同的平均温度附近徘徊，新的模型将粒子分为两组。首先是直接来自太阳风的带电粒子，第二种是空间物理学家所说的“拾取”离子。

这些粒子以电中性的形式漂移到太阳系中，因为它们不会被磁场偏转。中性粒子可以“直接走进来”，但随后它们的电子被撞掉了。根据目前正在探索冥王星以外太空的新视野号透露，这些粒子在太阳风的携带和电场的加速下，变得比普通太阳风离子热数百倍或数千倍。但只有通过分别对这两组粒子的温度、密度和速度进行建模，研究人员才发现它们对日球层形状的影响过大。根据新模型，这种形状实际上区分了牛角面包和球体之间的差异。

称它为充气的沙滩球，或球茎牛角面包：无论哪种方式，奥弗的研究团队和卡西尼号团队研究人员似乎都能达成一致。新模型看起来与经典彗星模型有很大的不同，但这两者实际上可能比表面上看起来更相似，这取决于你是如何定义日光层边缘的。考虑一下将灰度照片转换为黑白：最终图像在很大程度上取决于您选择哪种灰度作为黑白的分界线。

为什么要确定日光层的形状？

研究系外行星的天文学家，对将太阳系日光层与其他恒星周围的行星进行比较非常感兴趣。太阳风和日光层可能是生命诞生的关键因素分吗？如果想要了解我们的环境，最好了解整个日光层。然后就是那些能粉碎DNA的星际粒子问题，研究人员仍在研究它们对地球和其他星球上的生命到底意味着什么。一些科学家认为它们实际上可以帮助驱动基因突变，或许这些基因突变导致了像我们人类这样的生命诞生。

在适量的情况下，它们会引入变化和突变，使有机体进化并变得更加复杂，但正如俗语所说，剂量造就了毒药。也正如我们所知，在对待生命时，总是有一个微妙的平衡，太多的好事是坏事。然而，当谈到数据时，很少有太多的好事。虽然这些模型似乎正在收敛，但它们仍然受到太阳系外部数据匮乏的限制。这就是为什么像Opher这样的研究人员，希望刺激美国宇航局（NASA）发射下一代星际探测器，该探测器将在日光层中开辟一条路径，并直接探测日球层外围附近的拾取离子。

到目前为止，只有旅行者1号和旅行者2号宇宙飞船越过了这条边界，它们在40多年前发射，携带了更老时代的仪器，这些仪器是为完成不同的研究而设计。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的任务倡导者说：一个新的探测器可能在本世纪30年代的某个时候发射，并在那之后10或15年开始探索日光层边缘。有了星际探测器，天文学家们希望至少能解开旅行者号开始揭开的无数谜团中的一部分，不论多久，这都是值得等待的。

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博科园｜研究/来自：波士顿大学

参考期刊《自然天文学》

DOI: 10.1038/s41550-020-1036-0

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