文章
不是說太空中是真空嗎?旅行者號聽到的嗡嗡聲,到底是啥引起的?
2023/10/15

今天要說的太空,可能不是你想象中的太空?旅行者1號在距離地球200億公里的地方聽到嗡嗡聲?太空不是真空嗎?為何還能聽到聲音呢? 難道是什麼外星生命發出的?一切都要從旅行者1號聽到的那 規律的嗡嗡聲說起。

相信不少人都還記得, 國中物理學中那道經典的例題:宇航員們在太空中面對面說話,為何互相聽不到聲音?國中老師告訴我們,聲音的傳播需要介質,固液氣三者都能成為媒介。而太空是真空的環境,所以,宇航員們面對面說話是聽不到聲音的。

在太空中宇航員們 出艙說話,是 借助了電磁波來傳遞聲音。所以,太空就是真空就這樣深深的刻印在了幾代人的腦海中,但是現在,這個共識似乎受到了質疑。那就是美國宇航局通過旅行者1號發現了星際空間中的嗡喻聲。這到底是怎麼一回事呢?

旅行者1號

要了解這件事,我們還得先了解下 旅行者1號。估計各位看官很多都聽過旅行者1號的大名。這是人類歷史上 第一艘成功飛越木星和土星的飛行器。作為一艘 1977年就發射的飛行器,直到今天它的使命仍舊沒有終結且還在持續運行。

它身負多項任務,其中一項特殊的探測任務使它成為了人類探索太陽系外行星的先驅,2012年,它也成為了第一個進入星際空間的飛行器,它攜帶了一張名為 "Golden Record"(金唱片)的黃金唱片。

這張黃金唱片的制作 目的是, 在于向外太空的潛在智慧生命傳遞地球的聲音和文化,展示我們星球上豐富多彩的多樣性。這塊特殊的金唱片上包含了多種內容,涵蓋音樂、語言、圖像、自然聲音和問候語,我國入選的語言是 閩南語

為了確保信息的長期保存,金唱片是由黃金鍍層的銅制成,以應對嚴酷的太空環境,保持信息的完整性和穩定性。

既然設計了將人類的文明信息傳遞出去,旅行者1號在執行完成木星的任務后就開始駛向了太陽系外的星際空間中。這一去就是好多年,可是一個發現,又把這艘飛行器再次拉回了我們的視野。

旅行者1號聽到的嗡嗡聲

根據 路透社報道,NASA的科學家們在旅行者1號的儀器上 監測到微弱單調的嗡嗡聲。在我們常有的觀念中,宇宙被認為是一片真空,一個沒有空氣或氣體的廣袤空間。而真空是根本就無法傳播聲音的,那麼這些嗡嗡聲到底是哪里來的呢?

然而,最新的NASA研究卻為我們展示了這個觀念的新面貌。科學家們發現,在宇宙中存在著微弱但持續的嗡嗡聲,這聲音源自于星際介質中的少量氣體的振動。

康奈爾大學領導的研究團隊研究了旅行者1號傳輸的來自140億英里外的數據,發現了星際氣體的存在。康奈爾大學天文學博士生斯特拉·科赫·奧克在一份聲明中說:「它非常微弱且單調,因為它的頻率帶寬很窄。這種微弱而持續的嗡嗡聲正是來自星際氣體的持續等離子體波。」

實際上,宇宙空間 并非純凈的真空,而是由各類星際介質組成。星際介質是一種低密度的物質和輻射的混合物,主要由氣體組成。在我們銀河系中,大約有 15%的可見物質是由星際氣體、塵埃和宇宙射線等高能粒子組成的。這些星際介質存在于恒星系統之間的巨大區域,形成了宇宙的基本組成部分。

這種星際介質中的氣體大多處于電離或帶電狀態,被稱為等離子體。這些等離子體的微弱振動形成了持續等離子體波,產生了微弱而單調的嗡嗡聲。這個發現改變了我們對宇宙的看法,讓我們認識到宇宙中并非理想真空, 而是有著微弱但存在的氣體和振動

理想真空和太空真空的區別

在理想真空中中不存在任何物質,即 壓力為零的狀態。在理想真空中,不存在氣體分子或任何其他物質粒子,是一種理想化的狀態。然而,在實際情況下,完全達到理想真空是不可能的,從各種飛行器發回的數據中可知,即使在宇宙空間,也存在微弱的星際介質和宇宙背景輻射等。

真實的太空真空屬于宇宙空間中的真實物理狀態,其中氣體的分壓非常低,接近真空狀態。在太空中,氣體的分布非常稀薄,使得宇航員和航天器在太空中面臨接近真空的環境。雖然在太空中存在微弱的物質, 但其密度非常低,可以 近似地將其視為真空

那麼太空中的氣體到底是怎麼來的呢?有一種說法是,宇宙中的氣體起源于宇宙大爆炸,這是一種自宇宙誕生以來的初始物質形成的理論。在宇宙大爆炸時刻,宇宙開始以無比高溫和高能量的狀態膨脹。在初始階段,宇宙中存在的主要物質是氫、氦和少量的鋰等原始元素。這些元素是宇宙中氣體的最初來源。

超新星爆炸是另一個重要的氣體生成機制。它是恒星的爆發性死亡過程,產生了高溫高能的環境,使得更重的元素如碳、氧、鐵等得以產生。這些新生成的氣體會在宇宙中擴散,豐富了星系中的元素組成。

但是距離各類星球越遠,氣體的凝聚和聚集受到的影響較小,氣體分布變得更加稀薄。打個比方,在我們銀河系中,星際介質主要分布于星系盤內的區域,而星系盤外區域相對稀薄。這種分布可能與銀河系結構、星系演化以及恒星形成等有關。

通常情況下, 距離恒星較遠的地方,重力的吸引作用逐漸減弱,導致氣體分布更為稀疏。同時,恒星產生的輻射和恒星風可以對周圍的氣體施加壓力,推動它們遠離恒星,導致遠離恒星的區域氣體較為稀薄。

恒星形成區域是星際介質中氣體密度較高的區域,靠近這些區域的氣體相對較多。而距離這些區域較遠的地方,由于沒有恒星形成的強烈影響,氣體密度逐漸降低。 因此,太空中越遠離恒星的地方,氣體相對較少,呈現出稀薄的特點。

而正是由于這個原因,有人質疑,按上面的理論。旅行者1號既然飛離了太陽系,按理說離太陽越遠,太陽對他的引力更小,那里的星際介質更少,那為何它在遠離太陽系的地方聽到了嗡嗡聲?

太陽風的影響

在遠離太陽的地方,旅行者1號在飛離太陽系進入星際空間后依然能夠探測到微弱的嗡嗡聲,這涉及到一種星際空間中的特定物理現象,即 太陽風持續等離子體波

行星和其他天體之間的空間被稱為行星際空間,它由太陽風主導,太陽風是一股帶電粒子流,以超音速從太陽向外流動。太陽風攜帶著太陽的磁場,產生了一個巨大的等離子體和磁性氣泡,科學家稱之為 日光層,籠罩著整個太陽系。

太陽風產生的粒子主要是帶電的質子和電子,以及少量的 α粒子和其他離子。太陽風的流速較高,可以達到每秒幾百到幾千公里,甚至更快。

航行者1號飛出太陽系,但在飛行過程中依然處于太陽風的影響范圍之內。太陽風的帶電粒子可以對航行者1號的儀器產生微弱但可測量的影響,包括在星際空間中探測到微弱的嗡嗡聲, 這些聲音可以通過儀器被轉換成可感知的信號。

而星際介質包含了銀河系中分布的氣體、塵埃和微小粒子。它們構成了星際空間的基本組成部分。在星際介質中,存在微弱但持續的振動。

這兩個因素之間的關系在于,太陽風可以影響星際介質的性質和行為。太陽風的高速帶電粒子流可以與星際介質中的物質發生相互作用。 這種相互作用可能導致星際介質中產生更復雜的等離子體結構,形成持續等離子體波。

星際介質,盡管密度較低,但并非是真空。它包含了稀薄的氣體、塵埃以及其他微小的粒子。在這樣的星際介質中,存在微弱但持續的振動,形成了持續等離子體波。這些波的頻率很低,通常在無線電頻率范圍內。

結語

旅行者1號目前距離地球超過220億公里。它仍在與地球通信并返回數據,但其動力源正在逐漸減弱。 探測器的放射性同位素熱電發電機(RTG)將钚-238衰變產生的熱量轉化為電能。

這些發電機的 半衰期為87.7年,因此它們每87.7年將損失大約一半的功率。根據NASA宇航局的消息截至 2023 年 2 月 14 日,旅行者1號的同位素熱電發電機仍產生約 280 瓦的功率,足以為關鍵系統和儀器供電。

航天器的主要無線電發射器用于將數據發送回地球,工作功率 約為2瓦。NASA宇航局的工程師正在仔細監測探測器的功率水平,并正在制定節省電力和延長任務壽命的策略。但在它的同位素熱發電機耗盡后,它將無法再與地球通信,將永遠繼續在星際空間中漫無目的流浪。

或許有一天,旅行者1號上攜帶的黃金唱片,真的能被外星系智慧生命發現也說不定。不過那一天我們是注定看不見了。因為按照旅行者1號的妹妹,旅行者2號的行進速度作為參考,旅行者2號將會在4萬年后抵達離地球17光年的恒星。

所以, 旅行者1號聽到的嗡嗡聲 并不是什麼外星生命發出來的,人類發現外星智慧也是個很渺茫的事情。當然我們也不排除,外星生命主動找上我們,不過那就是后話了。

屏幕前你相信有外星智慧生命嗎?


參考資料:

旅行者1號;NASA
旅行者金唱片;百度百科
NASA航海家一號發現太陽系外星際嗡嗡聲;路透社,2022
來聽!沖出太陽系的「旅行者」傳回了140億英里外的宇宙低喃;人民資訊,2022
行星和其他天體之間的空間中有什麼?The Science Space
當電池耗盡時,旅行者1號會發生什麼?Quora

愛因斯坦認為:每秒30萬公里的光速,人類是無法超越的?
2024/05/08
為什麼會發生宇宙大爆炸?從愛因斯坦到楊振寧,他們都不知道
2024/05/08
亮度達太陽27倍,質量是地球33萬倍!天狼星系統為何是個傳奇?
2024/05/06
外星人存在是一場錯覺?地球之外,別的星球真的孕育不出生命嗎
2024/05/06
可怕的真空衰變:瞬間就能毀滅宇宙,現在可能已經發生了?
2024/05/05
旅行者一號距離地球243億公里,為什麼還能跟地球保持聯系?
2024/05/03
地球到底要去哪?秒速630公里向一個方向狂奔,我們卻渾然不覺!
2024/05/03
地球上,山的高度為什麼不能超過20000米?是什麼鎖住了山高?
2024/05/02
恐龍滅絕之前,到底經歷了什麼?你以為是一瞬間,其實是漫長處刑
2024/05/01
宇宙起源于138億年前,那麼宇宙在誕生之前,到底是什麼樣子的?
2024/05/01
美國使絆子無果,嫦娥七號反而大突破:參與國增加到7個,遠超嫦6
2024/05/01
宇宙到底有沒有邊緣?預計星系至少有2萬億個,九成以上是未知
2024/04/30
比太陽大21倍的黑洞,竟以95%的光速在自轉!靠近會發生什麼?
2024/04/29
遠超音速!地球自轉轉速高達463m/s,為啥人類不會被甩到外太空?
2024/04/28
來自天鵝座的神秘信號!1萬年前發信,能量高達1400萬億電子伏特
2024/04/28
月球上頻繁出現閃光,美國宇航局為何隱瞞真相?結論終于云開霧散
2024/04/27
從地球到銀河系,天文學家認為:人類永遠無法飛出宇宙?
2024/04/27
二級文明的證明,高維生物「打火機」,造一顆戴森球要多大成本?
2024/04/26
今天才明白,為什麼蘇聯的「挖穿地球」計劃,才突破一萬米就停了
2024/04/24
韓國學者:地球自轉軸偏了80厘米,人類抽地下水的惡果正在反噬!
2024/04/23