刘声远 刘安立
通过研究星际介质中的物质，科学家希望能更多了解——恒星及星系形成
太空之所以被称为“太空”，其实有一定的道理。恒星之间的区域真的很空——比地球上能创制的任何真空中的物质密度都还低得多。科学家把这种区域称为星际介质。虽然星际介质密度很低，但它被认为占到了银河系可见质量的至少1096。恒星嵌在星际介质中，但并未与星际介质脱离开，而且诞生于星际介质内部。从这个意义上说，星际介质就像一个生态系统。
通过记录与恒星形成有关的独特紫外光辐射（被称为莱曼阿尔法辐射），“旅行者号”就能够探索恒星诞生。迄今为止科学家一直未能在银河系中观测到这种辐射，原因是太阳辐射把它们遮蔽了。既然“旅行者号”已来到日光层的边缘，太阳风的影响在这里被星际介质阻挡，那么“旅行者号”就应该能探测到莱曼阿尔法辐射，从而有助于科学家绘制银河系中此前未被观测过的恒星形成区域图。
在自己的一生中，恒星通过核聚变过程，把轻元素转化为重元素。然后，随着恒星死亡，它们把这些重元素发回到星际介质中。这一物质交换最终决定着星系用尽自己的气体供给的快慢。通过探索这一永恒的回馈机制，科学家就能对恒星演化有更多了解。大质量恒星的死亡为星系输入大量元素，例如碳、氧和铁。随着时间推移，这会改变这些元素的丰富程度。随着这样的输入持续，恒星发射富碳分子和尘埃颗粒的比例会下降。考虑到人类是碳基生命形式，这个比例的下降也就意味着适合像人类这样的生命的材料逐步减少。
超新星爆发情景（想象图）
“旅行者2号”已经在对超新星的研究中建功。所谓超新星，就是恒星在到达生命末期时的爆发。当位于蜘蛛星云、距离地球大约16.3万光年的SN1987A超新星在1987年爆发时，“旅行者2号”立即调转镜头对它进行了较近距离观测。从那以后，进一步观测证明该区域持续演化。不仅恒星抛射出的材料膨胀后又冷却，尘埃和分子质量也非常显著地增长。换句话说，這就观测到了死亡恒星为星系输入物质的过程。
通过研究恒星怎样从星际介质中形成，科学家就能了解太阳和太阳系相比于宇宙中其他恒星系统来说是否常见。科学家发现，太阳系在宇宙中实际上很不寻常。这就暗示，外星生命（至少是像地球生命这样的生命）并非如科学家之前想象的可能那么常见。不仅如此，科学家有关大质量恒星与非大质量恒星之间的平衡的观点也发生了转变。
阿塔卡玛大型毫米天线阵
最近一系列观测表明，星际介质中低质量天体的数量很多。银河系中不仅有好几千亿颗恒星，而且有数量几乎一样多的褐矮星（比行星大、但比恒星小的一类天体）和行星质量天体。
随着两艘“旅行者号”迅速接近生命终点，科学家也把目光转向新的“阿塔卡马大型毫米天线阵”（位于智利极干燥沙漠中、由66部射电抛物面天线组成）。有了这个天线阵，科学家得以首次观测星际介质的细节。
它是宇宙中最令人难以捉摸的现象。飞到太阳系以外，我们能了解到它的什么情况？它就是——暗物质
看起来，恒星之间存在的物质并不仅仅是气体和尘埃。要想解释将迅速旋转的银河系把持住所需的引力，如果只有可见物质的话是根本不够的。因此，应该有一些看不见的物质——暗物质潜伏在我们周围，包括星际空间。
来自于天体的放射性辐射，可能有助于科学家探索暗物质。
科学家原本以为，暗物质可能只是普通物质，但因为它们太暗，所以我们看不见。这样的普通物质包括褐矮星、迷走行星和太阳质量的黑洞。这些天体被统称为马肖（MACH0s，晕族大质量致密天体的英文简称）。然而，通过其他手段应该探测得到马肖，但实际上科学家发现的马肖数量是不够的。
现在，更领先的观点是暗物质由温普（WDMP），弱相互作用大质量粒子的英文缩写）组成，而温普这种新物质形式并不符合粒子物理学的标准模式。迄今为止，不要说捕获一个温普，就连证明它们的存在都根本不可能。有一些科学家认为，研究星际介质对此可能有帮助。银河系充满宇宙射线（由超新星爆发之类的灾变事件产生的高能粒子）。当宇宙射线轰击星际尘埃和气体时，会产生大量伽玛射线。但银河系中的伽玛射线比科学家预计的要多得多，尤其是在银河系中心附近。观察这里的光谱，会发现它与温普的湮灭结果吻合。湮灭是指两个温普碰撞而产生伽玛射线。当然，有关温普的猜想是否正确，有赖于对星际介质的很好的了解。
不幸的是，“旅行者号”的发射是在温普假说被提出之前。不过，至少从理论上说，“旅行者号”可能探测得到温普湮灭所产生的粒子。有些关于暗物质的理论还涉及所谓的“暗光子”的存在。直到2008年才提出的暗光子假说认为，暗光子携带暗物质力，这与普通物质携带电磁力很像。
2015年，法国一个科学团队运用“旅行者号”的探测数据，寻找星际介质中暗光子的磁指针。虽然没有找到，但他们为暗光子特性设置了一些限制因素，因此把网收窄了。2016年，一个国际科学团队观察了暗物质的超致密微晕对星系的效应。所谓超致密微晕，是指密度极大的暗物质团块。这些科学家算出，哪怕一个星系中的暗物质中只有1%是以超致密微晕的形式存在，来自暗物质湮灭的热量也足以把我们周围星际介质中的气体全部抛射出去。这会阻止在微晕周围大约3200光年范围内形成恒星。因此，观测星际介质中这样的空隙，能成为更多了解有关暗物质分布的另一种方法。
生命起源
生命有可能并非形成于星际空间。但这并不意味着星际空间没有生命。
地球生命有无可能起源于星际空间？现在大多数科学家倾向于认为，生命并非起源于星际空间。但他们也指出，星际介质无疑是一个很值得探索的领域，理由很简单：在星际介质中发生着许多有趣的天体化学过程。
在形成年代早于地球的小行星的陨石中，科学家发现了构建DNA的基本单元——氨基酸。但氨基酸并不是生命，它距离完整形成的细胞还差得很远。没有水或能量，就不可能形成生命。这就好比把一堆蔬菜扔在地上，要它们自己变成汤。
然而，既然星际介质看来无处不在，许多天体生物学家自然很期待这种可能性：宇宙中（除了地球之外的）其他地方也有生命。如果一個有水的温暖世界上存在生命成分，那么那里就有可能发生着生命所需的化学过程，也就可能存在生命。科学家说，碳元素很擅长组建复杂分子的化学反应。如果星际空间的寒冷真空正在制造氨基酸，那么可以肯定在外星的温暖海洋里正在发生着这样的化学反应。
科学家倾向于认为生命会待在自己的星球上。但如果真相并非如此，星际介质就可能成为寻找外星生命信号的好去处（想象图）。
如果生命真的不是起源于星际介质，那么有没有这种可能性：生命起源于一颗行星或卫星，然后穿越星际空间，传播到其他地方？很多科学家现在也倾向于认为这不可能，因为现有证据根本不支持这种推测。
但是，在星际空间，我们可能会倾听到外星文明信号。迄今为止，我们一直关注的是恒星系统，这是由于我们对生命的看法基本上受限于我们自己的世界——地球和太阳。而实际上，外星生命可能受限于相同方式。如果外星文明走出自己的家园，正旅行在星际空间，地球探测器就有可能在星际空间收到它们的信号。
太阳与星际介质之间的交互作用，有可能也在保护我们免受银河系辐射方面起了重要作用。其作用方式与地球磁场作为一种力场让我们免受太阳辐射侵害是一样的。有科学家认为，这样的双重保护才是让地球成为生命庇护所的先决条件，这个条件并非像以往认为的那样只是地球磁场。
位于太阳目光层与星际空间分界线的“旅行者号”，当然正处在测量该区域辐射等情况的最佳位置。在离开目光层之后，“旅行者1号”已经注意到了宇宙射线数量的猛增。通过比较这里的辐射水平和日光层以内的辐射水平，我们就能知道自己被日光层保护的程度。这些数据不仅将有助于科学家尤其是天体生物学家查明“双重盾牌”的保护力度，而且会促成他们思考：如果双重保护的确是生命存在所必备的条件，那么在其他恒星附近发现生命的可能性会有多大？答案也许并不如以往设想的那么乐观，理由是——生命条件变得更加苛刻了。
发现外星生命的可能性，也许并不如以往设想的那样高：
“旅行者号”的装备1红外干涉光谱仪及辐射计
用于测量行星亮度、温度及化学组成。在紫外、可见光和红外频率工作。
目前状况：均已停用。
2成像科学子系统
它是“旅行者号”的眼睛，包括两部照相摄像机。其中每一部有8个过滤器。照相摄像机安装于镜头前方的一只转轮上。
目前状况：均已关闭。
3等离子体子系统
正如其名，它寻找的是等离子体中缓慢移动的粒子。等离子体是带电气体，其中原子的电子被剥离。
目前状况：“旅行者1号”的停用。“旅行者2号”的在用。
4紫外光谱仪
用于研究行星大气层。
目前状况：均已停用。
5宇宙射线子系统
寻找在巨行星磁场中被加速的高能粒子。现在被用于探测宇宙射线。目前状况：均在使用。
6光电偏极计
20厘米光圈的望远镜。它能测量光的极化。
目前状况：均已停用。
7低能带电粒子感应器机载的3部粒子感应器之一，能探测能量高于宇宙射线子系统和等离子体子系统测量范围的粒子。
目前状况：均在使用。
8高增益天线
机载的3部粒子感应器之一，能探测能量高于宇宙射线子系统和等离子体子系统测量范围的粒子。
目前状况：均在使用。
9磁强计
原本用于测量行星磁场。现用于测量太阳磁场在日光层与星际空间交界处的改变。
目前状况：均在使用。
10行星射电天文学和等离子体波天线
这两根天线以互相适合的角度排列，其中一根用于低频无线电波，另一根用于高频波。
目前状况：行星射电天文学天线均已停用。等离子体波天线均在使用。
11放射性同位素热电发生器
它是“旅行者号”的动力源。2020年之后，地面控制人员将关闭“旅行者号”的更多仪器，以节省电量。
目前状况：均在使用。
