这是日光层的样子吗？新研究表明。长期以来，天体物理学家一直在争论保护太阳系免受致命的宇宙射线影响的磁力场的大小和形状。图片：Opher等
你生活在泡泡中。不是隐喻的泡泡，而是真实的，字面的泡泡。但是不用担心，不仅是您所有人都生活在泡泡中。整个行星以及太阳系中的所有其他行星也都在泡泡中。而且，我们应该感谢它的存在。
太空物理学家称这个气泡为日光层（heliosphere）。这是一个广阔的区域，其延伸范围是冥王星的两倍多，在所有行星上产生磁力场，使带电粒子偏转，否则带电粒子会渗入太阳系，甚至在不幸的情况下会穿透您的DNA。
日光层的存在归因于从太阳流出的带电粒子（所谓的“太阳风”）与来自太阳系外部的粒子之间的相互作用。尽管我们认为恒星之间的空间完全是空的，但实际上它被其他恒星（活着的恒星，死去的恒星和尚未诞生的恒星）稀薄的灰尘和气体所占据。在整个银河系中平均，每个方糖大小的空间都只包含一个原子，而我们太阳系周围的区域密度甚至更低。
太阳风不断地向星际物质推进。但是，距离太阳越远，推动力就越弱。在数百亿公里之后，星际物质开始反击。日光层在两个推动力平衡的地方结束。但是，这个边界到底在哪里，它看起来像什么？
波士顿大学文理学院空间物理中心的天文学教授梅拉夫·奥弗（MeravOpher）一直在研究这些问题近20年了。最近，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，所以尽管它的名字是日球的意思，它实际上并不是一个球体。长期以来，太空物理学家一直将其形状与彗星进行比较，其一侧为圆形“鼻子”，而长尾巴则沿相反方向延伸。在网上搜寻日光层的图片，您通常会找到此类的图片。
传统的日光层
但是在年，奥弗和她的合著者，马里兰大学的詹姆斯·德雷克（JamesDrake）使用了旅行者1号太空飞船的新型计算机模型和数据得出了不同的结论：他们提出，日光层的形状像月牙形，实际上是烤牛角面包形状，在这种“牛角面包”模型中，两个喷嘴从鼻子向下游延伸，而不是一条渐弱的尾巴。奥弗说：“这开始了关于日光层完整结构的讨论。”
她指出，她的论文不是第一个表明日光层不是彗星形的论文，但它把焦点集中在了一个新的辩论上。她说：“这很有争议。每次会议我都感到沮丧！但是我坚持不懈。”
然后，在“牛角面包”辩论开始两年后，卡西尼号航天器（自年至年绕土星运行）的数据提出了对日光层的另一种看法。卡西尼科学家通过定时获取日光层边界回声并将它们与旅行者号航天器测得的离子相关联，得出结论，日光层实际上几乎是圆形且对称的：既不是彗星也不是牛角面包，而是更像是沙滩球。他们的结果和牛角面包一样有争议。“人们不会轻易接受这种改变。”负责卡西尼号和旅行者号实验的汤姆·克里米吉斯（TomKrimigis）说。“在这一领域开展工作的整个科学界认为，在超过55年的时间里，日球层有彗星尾巴。”
现在，哈佛大学的奥弗、德雷克及同事阿维·勒布（AviLoeb）和密歇根大学的加伯·托特（GaborToth）设计了一种新的日光层三维模型，该模型可以使“牛角面包”与沙滩球模型相协调。他们的工作于3月16日发表在《自然天文学》上。
与大多数以前的模型（假定太阳系中的带电粒子都在相同的平均温度附近）不同，新模型将粒子分为两组。首先是直接来自太阳风的带电粒子。其次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，所以中性粒子可以“直接进入”，奥弗说，但是随后它们的电子被剥夺。
现在正在探索冥王星以外空间的“新视野”号飞船已经发现，由于这些粒子被太阳风携带并被电场加速，它们的温度比普通太阳风离子高数百倍或数千倍。但是，只有通过分别模拟两组粒子的温度、密度和速度，研究人员才能发现它们对日光层形状的巨大影响。
根据新模型，这种形状实际上将牛角面包和球体之间的差异减少了。称它为放气的沙滩球或球状的牛角包：无论哪种方式，奥弗的团队和卡西尼号的研究人员似乎都可以同意。
新模型看起来与经典彗星模型有很大不同。奥弗说，但实际上这两者实际上可能比看起来更相似，这取决于精确定义日光层边缘的方式。考虑将灰度照片转换为黑白照片：最终图像在很大程度上取决于您选择哪种灰度作为黑白之间的分界线。
那么，为什么还要担心日光层的形状呢？研究系外行星（其他恒星周围的行星）的研究人员对将我们的日光层与其他恒星周围的行星进行比较非常感兴趣。太阳风和日光层会成为分析的关键部分吗？哈佛大学合著者勒布说：“如果我们想了解我们的环境，我们最好全面了解整个日光层。”
然后就是那些粉碎DNA的星际粒子的问题。研究人员仍在研究它们到底对地球和其他星球上的生命意味着什么。勒布说，有些人认为它们本可以帮助推动导致像我们这样的生活的基因突变。他说：“以适当的数量，它们会引入变化、突变，从而使生物体得以进化并变得更加复杂。”俗话说，剂量是毒药。勒布说：“在我们所知的生命中，总是存在微妙的平衡。好事太多是坏事。”
但是，在数据方面，好数据太少了。尽管这些模型似乎更加接近真相，但是它们仍然受到太阳系外围数据缺乏的限制。这就是为什么像奥弗这样的研究人员希望NASA发射下一代星际探测器的原因，该探测器将切开穿过日光层的路径，并直接检测日光层周围的“拾取离子”。到目前为止，只有旅行者1号和旅行者2号航天器通过了这一边界，它们在40多年前发射，携带的是更古老的仪器，而且其目的是要完成不同的工作。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的任务倡导者说，一项新的探测可能会在年代发射，并在那之后的10或15年开始探索日光层的边缘。
奥弗说：“借助星际探测器，我们希望至少能解决旅行者发现的无数谜团。”她认为，那值得等待。
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