旅行者号：从行星际到恒星际空间的远征 | 科学世界·星际征途

艺术家描绘的旅行者1号。来源：维基百科-旅行者1号

旅行者号堪称人类深空探测史中的传奇。尽管发射于近半个世纪前，时至今日依然保持着行星探测中的诸多纪录，并且仍在不停地从遥远的恒星际空间传回珍贵的科学数据。旅行者号除了在科学上根本地改变了人类对太阳系巨行星系统及太阳系边际的认识，还给我们带来了深刻的人文启示。本期星际征途，由北京大学的何建森教授等带领我们走近旅行者号任务。何建森教授的研究聚焦日球层理论和太阳系边际探测。陈天航和王维宁是北京大学博士生，从事日球层等方向的研究。

专栏主持人：李荐扬

旅行者号前传：行星大旅行计划

20世纪60年代，美国加州理工学院博士生加里·弗兰德罗（Gary Flandro）的一项发现为人类深空探测掀开了新篇章。他计算出，70年代末，太阳系外行星（木星、土星、天王星和海王星）将罕见地近似排列成一条线，这种每175年出现一次的几何布局允许探测器通过“引力弹弓”效应连续飞越四大行星，耗时仅12年而非常规的30年。这一设想催生了美国航天局（NASA）的“行星大旅行计划”（Grand Tour），目标是发射4个探测器，分两组完成木星一士星一冥王星和木星一天王星一海王星的探测，总预算高达10亿美元。

然而，这个计划因技术风险过高和预算竞争（如航天飞机项目）于1971年被取消。喷气动力实验室（JPL）团队转而提出简化版的“水手木星-土星计划”（Mariner Jupiter-Saturn），专注于探测木星和土星，预算压缩至3.6亿美元。探测器设计研制融合了多项创新：探测器平台采用三轴稳定技术以提高成像精度，配备STAR自动化计算机(具备故障自修复功能)，并搭载11台科学仪器。1977年，两个相同配置的“双子”探测器因技术迭代远超传统“水手号”框架，被正式命名为旅行者1号和2号（Voyager 1&2）。

茫茫太空的远征者：旅行者号

旅行者号探测器注定名垂青史，因为它们实现了飞离太阳系、前往恒星际空间、成为流浪人造天体的壮举。这两个探测器的成功，离不开“人和”与“天时”。

“人和”，指的是它们的“前辈”水手10号在1973年发射升空之后，实现了对引力弹弓效应的成功应用。引力弹弓效应，又称重力助推，就是当质量非常小的航天器飞越大质量的天体时，会由于天体的引力作用发生轨道改变，并实现加速的现象。利用引力弹弓效应，可以让航天器实现定向轨道变化并且获得更快的速度，从而大大节省燃料，让航天器拥有更为充足的动力完成预定计划。以旅行者1号借用木星加速为例，利用引力弹弓效应能让探测器获得约10千米/秒的速度增量，如果以高比冲的化学燃料推进来实现同等加速效果，预计需要消耗数吨燃料（而旅行者号探测器在发射时的质量仅为815千克）。所以，仅凭探测器携带的燃料完成轨道推进，是不现实的。

“天时”，则指的是在20世纪70年代，木星、土星、天王星和海王星经过了一次罕见的规则排列，它们在70年代末期近似地排列在了同一条直线上，有利于航天器飞行顺访多颗行星，实现多次引力弹弓加速。

旅行者号“双子”探测器上搭载的科学探测载荷功能丰富、类别多样，堪称拥有“十八般武艺”。科学探测载荷包括:低能带电粒子探测器、极紫外光谱仪、窄角和广角成像系统、高增益天线、等离子体探测器与宇宙线探测器、磁强计、行星射电天文与等离子体波天线、光偏振计、红外干涉光谱仪。这些载荷可以对行星表面进行高精度成像分析，也能充分地探测行星附近、行星际空间的等离子体与磁场环境，同时还兼顾了对宇宙射线辐射的测量。

旅行者号探测器上所搭载的载荷及其安装位置

旅行者号任务初期的研究以及资金投入均集中在探测器对木星和土星的飞越上，两个探测器的设计寿命也不超过10年。然而，实际结果却远远超出了预期。

旅行者1号和2号分别发射于1977年9月5日和8月20日，前者所处的轨道会让它更快地远离太阳、先行一步进行科学探测任务，而后者所处的轨道则保留了它能飞越更遥远的天王星和海王星的可能性。旅行者1号于1979年3月抵近木星，于1980年11月抵近土星；旅行者2号则紧随其后，分别于1979年7月和1981年8月到达木星和土星。

在两个探测器成功完成预计任务后，经过科学评估，NASA认为它们具有继续长期飞行的潜力，因此，在完成土星探测之后，旅行者1号离开了黄道面（即地球绕太阳公转的轨道平面）奔赴恒星际空间，而旅行者2号则继续承担着天王星和海王星的抵近与科学探测任务，分别于1986年1月和1989年8月成功完成，并在之后同样飞离了太阳系。

旅行者1号、2号探测器的轨道示意图。旅行者1号(绿色)会在完成木星和土星探测后离开黄道面，而2号(橙色)则是接着飞越天王星和海王星之后再飞向恒星际空间。

时至今日，尽管由于放射性同位素热电发生器的自然功率衰减导致供电不足而关闭了部分科学仪器，两个探测器仍然正常地在恒星际空间中遨游，并不断地向地球发回科学数据。相较于最初的设计寿命，它们的寿命已经延长了40多年。如此长寿命的服役，得益于如下三个关键因素:"核电池”（238放射性同位素衰变热电发生器）的超长待机供电，平台系统（如控制分系统、推进分系统等）的冗余设计保障科学载荷长期工作，定向高增益天线的信号发射和地面深空测控网（扮演超级宇宙耳朵的角色）对遥远太空微弱信号的接收。

“旅行者”的征途：从故乡地球到遥远天体

旅行者号的主要科学任务之一是对外太阳系行星进行拍摄测绘与空间环境测量。作为两个探测器飞向深空的“引力跳板”，木星成为其重点观测目标。

1979年春夏之交，旅行者1号与2号接力完成长达8个月的抵近探测，为木星及其5颗主要卫星拍摄了超过3万张高清图像，首次以空前精度揭示了这颗气态巨星的复杂磁场、大气涡旋及卫星系统的动态特征。

其中最震撼的发现莫过于木卫一（lo）的剧烈火山活动：其表面遍布活火山，喷发速度高达每秒上千米的硫氧羽流将钠、硫等离子体持续注入木星轨道，直接重塑了木星磁层中的等离子体环结构。这一现象的发现不仅改写了对行星-卫星系统的认知——证实潮汐力（由木星与邻近卫星的轨道共振产生）足以驱动地外天体的内部热力学活动，也拓展了行星磁层研究的范式，即卫星（木卫一）喷发物质与宿主行星（木星）磁场的耦合，形成木星磁层中的能量粒子和辐射带，并产生壮观的、迥异于地球极光的木星极光。旅行者号的木星飞掠探测为后续的伽利略号、朱诺号对木星系统的详细勘察奠定了坚实基础。

（左图）木卫一上的硫经由火山喷发进入木星磁层环境的示意图。

（右图）由旅行者1号拍摄的木卫一洛基火山喷发活动图像，这是人类首次发现地球以外的活火山活动。

此外，旅行者号对木卫二（Europa）冰壳裂纹的观测，催生了冰下液态海洋的假说，这一跨学科突破将木星卫星推向了地外生命搜寻的前沿。在此基础上，NASA实施木卫二快船（Europa Clipper）任务（2024年10月发射，2030年抵达木星），将利用冰穿透雷达、多光谱成像仪、粒子和磁场探测器，系统分析其冰壳厚度、海洋化学组成及潜在喷发源，针对木卫二重点寻找地外生命可能存在所需的环境要素。

（左图）旅行者1号为木星与它的两颗卫星所拍摄的图像，左侧小天体为木卫一，右侧小天体为木卫二。

（右图）旅行者2号拍摄到的木卫二表面上布满冰壳裂纹的图像。

简而言之，旅行者号通过揭开行星-卫星系统的深层互动，不仅拓展了人类对太阳系的认知疆界，更重塑了行星科学与空间探测的未来图景。

在离开木星后，旅行者号又依次飞越了土星、天王星和海王星，同样进行了大量的观测（如前文所言，对天王星和海王星的造访任务仅由旅行者2号完成），不断地更新着人类对遥远天体的认知。

旅行者1号于1980年飞掠土星，首次揭露其光环由数干条动态环带构成，并发现土卫六（泰坦，Titan）的氮气大气层中潜藏着氢氰酸等生命前分子。

旅行者2号所拍摄的土星环系统的成分分层变化图（伪彩色图）。图中最内侧蓝色环带为C环，中间橙色至绿色环带为B环，最外侧亮色环带为A环。B环与A环之间的暗淡蓝色缝隙为卡西尼缝。不同环带之间的颜色差异，反映出环带内的物质化学成分很可能存在较大的差异。

旅行者2号则孤身挺进更遥远的冰巨星世界。1986年穿越天王星时，捕捉到其98°极端自转轴倾斜与磁场严重偏离自转轴的诡异现象。根据经典行星磁场发电机理论，行星磁场的产生，依赖于自转带动的行星内部导电流体的运动对流，因此磁轴应在太阳系所有行星中所测得的最强风与自转轴大致对齐，人们对地球、水星等天体的磁场观测也基本符合该理论的预测。但天王星的异象，则对经典理论提出了挑战，促使科学家们进一步探索关于行星磁场的新理论。

作为这趟行星探索旅途“终点站”的海王星，由于其最靠近太阳系边缘的特殊地位，受到了极大的关注。海王星距离太阳约30个天文单位（AU），是一颗气态行星。尽管它所接受到的太阳光已经十分微弱，只有地球接收到太阳光能量的0.1%左右，但它表面的大气活动可谓是“动力满满”。旅行者2号在海王星抵近观测期间，测量到它表面的大气流动速度最高可达2000千米/小时，这是我们在太阳系所有行星中所测得的最强风速，而且这些风的流动方向往往与海王星自转方向相反。海王星的高速反向急流，本质可能是内部热能驱动的。强对流与快速自转引发的科里奥利效应共同作用的结果。除此之外，旅行者2号还观测到了若干个气旋结构，其中最大的一个，称为“大黑斑”，尺寸与地球相当。以上种种观测证据，都表明海王星的内部可能存在着某种远超我们想象的能量供应源。

除了对海王星本体的观测之外，旅行者2号还观测到了6颗围绕海王星运行的卫星，其中以海卫一最为出名。

根据旅行者2号的观测，海卫一表面覆盖有一层坚冰，对光的反照率极高，温度在零下235摄氏度左右。而且，科学家通过旅行者2号的拍摄推测海卫一上存在间歇性的冰火山喷发活动，向大气层中喷出大量的氮气，暗示海卫一内部存在着氮这类生源元素（维持生物生命生长所必须的营养元素），而且还可能拥有广阔的冰下液态水海洋。虽然目前的理论与观测依据还较为空缺，但这种潜在的宜居性特征让海卫一成为了我们寻找地外生命信号的最优目标之一。

直到今天，人们关于天王星系统和海王星系统的了解，仍然停留在旅行者号时代。关于外太阳系冰巨星系统的更多面目和本质，亟待发射后续远征者进行勘察。

海卫一与海王星的合成图像，根据旅行者2号所拍摄的图片制作而成；海卫一（近处天体）表面下方的细长阴影为冰火山喷发羽流，红色方框标出了其中较为明显的一个羽流。

太阳系全家福：宇宙视角下的谦卑觉醒

1990年2月14日，旅行者1号在距离地球60亿千米处“深情”回眸，完成了人类历史上首次“太阳系全家福”拍摄。

此时它已飞越海王星轨道，但尚未突破日球层顶。在这张由60张照片拼接的影像中，太阳仅是画面中心的微弱光点，八大行星则如同散落在黑色天鹅绒上的尘埃。地球更是缩小为一个仅占0.12像素的“暗淡蓝点”，若隐若现地漂浮在阳光散射形成的金色光带中。这里地球的亚像素大小，是根据成像距离、物体大小、相机参数计算得到的。NASA科学家通过现代图像技术重新处理原始数据，于2020年发布新版照片：地球的淡蓝色轮廓更清晰，但孤独感愈发强烈——这个承载70亿人类生命的星球，在宇宙尺度下不过是“一粒悬浮在阳光中的微尘”。

旅行者1号探测器在飞离太阳系过程中的“回眸”拍下了太阳系的全家福（左图），在它的视野里，它的家乡地球已然成了一个渺小的暗淡蓝点（右图）。

著名天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）对此评论道：“再看看那个光点。就在这里。这就是家。这就是我们。在这个小点上，每一个你爱的人，每一个你认识的人，每一个你听说过的人，每一个人，无论他是谁，都曾经生活过......我们的星球只是在这被漆黑包裹的宇宙里一粒孤单的微粒而已。我们是如此的不起眼，在这浩瀚之中，我们不会从任何地方得到提示去拯救我们自身......我们应该更加亲切和富有同情心地去对待身边的每。一个人，同时更加保护和珍惜这暗淡蓝点——这个我们目前所知唯一的家园。”这张照片深刻反思了人类对自身地位的认知，成为科学史上颇具哲学意义的图像。

遭遇终端激波：太阳系边缘的神秘地带

在回眸拍完“太阳系全家福”照片之后，旅行者号探测器在行星际空间中顺着超声速太阳风继续前行，直到在80~90多个天文单位的日心距离（即到太阳中心的距离）遭遇“终端激波”。

终端激波作为太阳风与恒星际介质相互作用的动力学边界，其形成源于超声速太阳风与恒星际中性气体的碰撞减速。当太阳风等离子体以超声速运动并遇到恒星际介质的阻碍时，会在极短的距离内发生速度的突然下降，导致等离子体被强烈压缩，进而引起密度、温度等参数的突变。这种突变的激波现象经常发生在可压缩、非线性的物理世界中，比如航空史上突破音障里程碑之超声速飞机在飞行时，周围的空气相对于飞机也是以超声速流动，在气流撞上飞机之前，会通过激波快速减速而升温。在这里，太阳风的速度会从300~700千米/秒骤降，粒子数密度增大，温度也随之升高。这一过渡区域并非静态界面，而是随太阳活动周期可能在70~100天文单位范围内脉动，这给科学家们确定其边界带来了不小的挑战。

2004年12月中旬左右，旅行者1号探测到等离子体振荡频率达1~3千赫，同时其周围的磁场突然显著增强且持续存在，这些有力的证据表明它在距离太阳约94个天文单位的时候成功穿越了终端激波。

在穿越之前，科学家们对于终端激波的位置推测不一，有的认为它可能距离太阳几十个天文单位，甚至比一些外围行星离太阳的距离还近；后来又有观点认为它会随着太阳风的强弱变化，可能在距太阳90~100个天文单位的范围内变动。旅行者1号的成功穿越证实了后一种推测。

在穿越过程中，旅行者1号搜集到的数据让科学家们收获颇丰。观测数据揭示出与传统理论的冲突和前沿理论重塑的必要性。传统终端激波模型预测低估了太阳风动能将转化为热能的比例，实际穿越终端激波表明有更多的太阳风动能能量可能被“拾起离子”（pickup ions）吸收，形成超热成分。拾起离子源自恒星际中性原子侵入日球层后被太阳风粒子碰撞电离从而被行星际电磁场捕获拾起。旅行者号探测器穿越终端激波探测，给出强烈暗示：很可能是拾起离子主导了终端激波的能量耗散过程。高能的异常宇宙线在终端激波处的探测也偏离预期峰值，在激波下游呈现出通量增加的“反常”现象，挑战异常宇宙射线起源的经典理论，暗示终端激波的异常宇宙线粒子加速机制比预想更复杂。

3年后（2007年），旅行者2号在84天文单位处（太阳活动极小年）也成功“冲线”，穿越终端激波面。其路径纬度差异揭示出终端激波结构的空间不对称性：旅行者1号更靠近日球层的“鼻尖”方向，磁场增幅更剧烈；旅行者2号偏向日球层的侧面，观测到更持久的等离子体湍流。

旅行者2号在2007年通过终端激波（termination shock，TS）时，探测到太阳风流速由超声速突变为亚声速，同时经历密度和温度的抬升。(a)穿越终端激波前后测得的磁场强度(B)变化;(b)穿越终端激波前后测得的离子数密度(N)变化;(c)穿越终端激波前后测得的离子温度(T)变化;(d)穿越终端激波前后测得的太阳风速度(V)减速。

跨越日球层顶：迈向恒星际空间的里程碑

科学家们预期旅行者号探测器在穿过终端激波之后，将会在激波下游鞘区里飞行好几年时间，直到遇到“日球层顶”（heliopause，也称太阳风径向流动终止的地方），穿过日球层顶之后才真正进入充满恒星际介质的恒星际空间。

日球层顶是太阳风所能抵达的最远距离，它是太阳输出的物质和磁场所能控制势力范围的“边界”（在本文中简称“太阳系边界”，但不是太阳引力控制的边界），是太阳磁场影响终止、星际空间开始的地方。这里太阳风与星际介质相互碰撞、相互作用，形成了极为复杂的物理现象。

2012年8月25日，旅行者1号在122天文单位的日心距离成功穿越日球层顶，成为第一个进入恒星际空间的人造航天器。2018年11月5日，旅行者2号也顺利穿越日球层顶，此时它距离太阳约119天文单位。

旅行者1号与旅行者2号分别于2012年与2018年穿过日球层顶，飞向茫茫恒星际空间。

在跨越这一重要边界时，探测器周围的等离子体环境发生了显著变化，例如太阳风等离子体能量的粒子通量急剧下降，来自银河宇宙线的高能粒子（大于50兆电子伏特）数量却大幅增加。这些变化标志着旅行者号探测器告别了太阳风的“势力范围”，正式从行星际空间踏入了恒星际空间。

在2018年11月，旅行者2号穿越了日球层顶（HP），来到了磁场更强（上）、高能宇宙线粒子通量更强（下）的星际介质区域之中。

太阳活动具有周期性，大约每11年为1个周期。这一周期对日球层顶的位置有着重要影响。在太阳活动高年，即太阳活动剧烈的时期，太阳风更为强劲，日球层顶会向外扩张；而在太阳活动低年，太阳风相对较弱，日球层顶则会向内收缩。旅行者1号和2号传回的科学数据，为科学家们研究日球层顶位置变化与太阳周期的关系提供了关键线索，让我们对太阳系与恒星际介质相互作用的动态过程有了更深刻的理解。通过对比两个探测器在不同时间、不同位置穿越日球层顶的数据，科学家们发现日球层顶并非是一个规则的球面，在不同方向上存在差异。这一发现可能与磁化的恒星际介质的各向异性，以及太阳风与恒星际介质相互作用的复杂性密切相关。

前赴后继的远征：太阳系边界探索旅程仍在继续

2006年1月发射的新视野号，是首个专门探测冥王星系统和柯伊伯带的探测器。2015年7月，它飞掠冥王星，首次传回这颗“冰矮行星”的高清图像；2019年1月，又近距离观测了柯伊伯带天体“天涯海角”（Arrokoh），揭示其由两个冰天体融合而成的独特结构。

除了既定目标，新视野号还肩负着补充旅行者号未竟的探测任务：旅行者号发现外日球层存在“拾起离子”（恒星际中性原子被太阳风电离的产物），但其能量上限受限于载荷，难以精确测量。新视野号携带的先进等离子体探测器，可覆盖更宽能量范围，帮助科学家理解这类离子如何影响日球层边界演化。

截至2025年，新视野号已飞至60天文单位（约89.7亿干米），正以14千米/秒的速度向恒星际空间挺进，预计2040~2050年穿越日球层顶。

除了直接探测之外，人类通过遥感成像揭开日球层边界的全局面纱。关键“信使”是能量中性原子（ENA）——太阳风与恒星际介质碰撞产生的中性粒子，不带电荷，可径直飞向地球，成为记录边界物理过程的“宇宙明信片”。

新视野号在外日球层太阳风中的运动以及冥王星飞越示意图。外日球层一般是指从10天文单位（土星位置）到日球层顶（120天文单位）的范围。在外日球层，太阳风的属性和内日球层原初太阳风的属性不太一样，会更多受到星际介质侵入物的影响。图中的彩色条带表示太阳风磁场，右上角的图片是新视野号飞越冥王星北极时拍摄的。

2008年发射的恒星际边界探测器（IBEX），在地球轨道上每半年生成一张ENA全天空图谱。不同于旅行者号的单点探测，IBEX的“全局视野”首次呈现日球层边界的不对称性：例如，"鼻部”(太阳相对局地恒星际介质的运动方向)ENA信号强烈，而“尾部”信号较弱，暗示恒星际介质流动对边界的塑形作用。

2025年9月发射的星际测绘与加速探测器（IMAP），将入驻日地第一拉格朗日点（距地球150万干米），作为更高精度的“太阳系边界测绘师”。IMAP对ENA的探测效率比IBEX有显著提升，探测能量范围也有所扩展，有望更精细地观测反演日球层边界处的物质演化过程、推测恒星际介质与磁场的性质，乃至重构出日球层边界的整体形状，促进关于太阳系边界与局地恒星际介质谜题的认知。

BEX探测器遥感观测到来自太阳系边界的高能中性原子(ENA)微分通量密度的全天空分布图。通过图中偏绿色的“缎带”式结构可以推断出恒星际磁场的大致方向(如图中黑色流管所示)，白点标出的旅行者号探测器(Voyager 1/2)位置代表这两个探测器最终离开日球层时的方位。

我国的科研团队也在开展研制大几何因子、多探头、干线阵列的ENA探测器，以期实现对日球层边界的ENA全天空分布实现快速测绘的目标。

根据我国2024年10月15日发布的《国家空间科学中长期发展规划（2024一2050年）》，太阳系边际探测被纳入“日地全景”主题下的外日球层探测方向，聚焦太阳风-恒星际介质相互作用的物理过程与机理。根据发展规划，计划在2028~2035年，将太阳系边际探测作为重点任务与巨行星系统探测、金星大气采样返回等协同实施，揭示太阳风扰动三维传播规律、太阳风-恒星际介质相互作用机制及太阳系边际物质循环与能量交换；在2036~2050年，进一步深化探测太阳活动对日球层的影响及其与恒星际介质的相互作用机理，助力我国在日地系统及恒星际环境研究领域跻身国际前列，为理解太阳系演化与恒星际介质特性提供关键科学支撑。

中国论证团队提出的基于同位素能源的探测器示意图（左）、核反应堆探测器主构型示意图（右）。

化身恒星际探测任务：恒星际空间探测研究的新纪元

旅行者号穿越太阳系边界后，首次原位“触摸”了恒星际空间的物质，揭开恒星际空间状态及其变化的神秘面纱。其中一个令人瞩目的现象是局地恒星际空间的“意外高温”。原本以为远离太阳的恒星际介质会相对较冷，理论预测温度约6400开尔文(K)，但旅行者号的探测设备发现，实际温度高达3万~5万开尔文，比预测值高了好几倍。科学家推测，这可能是太阳系边界的磁场重联或激波耗散产生的热量，恒星际介质流就像高速行驶的汽车突然刹车，动能转化为热能。

另外一个有意思的现象，是恒星际物质的“密度起伏”。通过测量电子密度，旅行者号发现恒星际介质并不是均匀分布的：从太阳系边缘向外，每立方厘米的电子数量在0.04到0.12之间变化，呈现明显的梯度。这说明恒星际空间中存在大尺度的物质“涟漪”，有的地方更稀薄，有的地方更密集。

太阳活动的“跨边界影响”也是首次探测到。在太阳活动高年的2012年，太阳爆发的强烈日冕物质抛射（CME）所驱动的激波穿过边界抵达恒星际空间时，旅行者1号检测到等离子体振荡电场信号突然增强（1.8~3.5千赫），表明局地的恒星际物质受到穿透激波的压缩而出现密度变化，同时宇宙射线强度也出现同步变化。这证明太阳的“一举一动”，即使在百亿干米外仍能影响恒星际环境。

根据哈勃天文望远镜等对太阳系周围的恒星际介质的观测，我们周围的恒星际空间由多个“星际云团”组成（如LIC、G云），每个云团的温度、运动速度和元素组成都不一样，内部还存在更小尺度的复杂结构。科学家推测，如果未来太阳系进入更热的星际云（如G云），太阳系边界的终端激波和激波下游的区域可能会急剧膨胀，到达300个天文单位，彻底改变日球层的形态。

最近，科学家通过观测和模拟发现，在400多万年前，太阳系很可能穿过了一片温度很低的恒星际介质云，当时日球层被压缩得很小，连地球都直接暴露在恒星际物质流和宇宙射线的冲击下，这对地球的物质组成和适合生命生存的条件都产生了很大影响。在地球深海沉积物、铁锰结壳中发现的铁60和244同位素沉积，表明地球在几百万年前曾经和恒星际介质直接接触，从而接收了源自超新星爆发、中子星合并遗留在恒星际介质中的放射性同位素。恒星际介质与地球大气的接触可产生化学反应，很可能导致地球中层大气中的臭氧的消耗，进而改变地球表面和大气的能量平衡，致使地球冷却。这种冷却趋势与海底有孔虫微化石中氧同位素的测量结果相符。这些微化石记录了过去海洋环境的变化，其氧同位素数据暗示了当时地球气候的变化趋势。

如今，旅行者号仍在恒星际空间中遨游着，但它们不再“孤单”，在21世纪，已经有多个探测器正在或将要承接旅行者的重担，完成其未竟之事。

作者简介

何建森

北京大学博雅特聘教授，从事空间物理与空间探测的研究。

陈天航

北京大学博士生，从事日球层磁流体力学模拟研究，空间等离子体探测物理设计和数据分析。

王维宁

北京大学博士生，从事日球层激波、磁重联动力学过程的观测和模拟研究，空间能量中性原子物理设计和数据分析。

本文摘编自《科学世界》杂志2025年第6期，文章内容略有删改。

实习编辑 | 范周桐