參與此次研究的國際團隊觀看了“耐力”號火箭從挪威斯瓦爾巴發(fā)射場成功發(fā)射。圖片來源:美國國家航空航天局
科技日報北京8月29日電 (記者張佳欣)據(jù)最新一期《自然》雜志報道,借助美國國家航空航天局“耐力”號火箭任務(wù)數(shù)據(jù),一個國際科學家團隊首次成功測量了整個地球的電場,該電場被認為與地球重力和磁場一樣重要。
這種電場被稱為雙極電場??茖W家早在60多年前就提出假設(shè),認為它驅(qū)動著地球大氣層從地球南北極逃逸。“耐力”號任務(wù)數(shù)據(jù)證實了雙極電場的存在,并量化了其強度,揭示了它在驅(qū)動大氣逃逸和更廣泛地塑造地球電離層(上層大氣層)方面的作用。
了解地球大氣層的復(fù)雜運動和演變不僅為科學家提供了地球歷史線索,還能讓他們洞察其他行星奧秘,并判斷哪些行星可能適合生命存在。
自20世紀60年代末期以來,飛越地球兩極的航天器就探測到了一股從大氣層流向太空的粒子流。理論家將其稱為極風,并認為大氣層中的外流現(xiàn)象可能是強烈的、未經(jīng)過濾的陽光使大氣中的一些粒子逃逸到太空中,就像水從鍋中蒸發(fā)成蒸汽一樣。
氫離子是極地風中最豐富的粒子類型,受到的向外力比重力強10.6倍。令人費解的是,觀測到的極風中的許多粒子都是冷的,沒有任何被加熱的跡象,但它們卻以超音速移動。科學家懷疑,有某種力量將這些粒子從大氣層中“拉”出來,一個尚未被發(fā)現(xiàn)的電場可能在其中發(fā)揮作用。
“耐力”號收集的數(shù)據(jù)中,在約518公里高度范圍內(nèi),電勢變化僅為0.55伏特。半伏特只相當于一塊手表電池的電壓,但這個電壓剛好可以解釋極地風。研究人員表示,半伏特足以抵消重力,讓粒子以超音速向上進入太空。
研究團隊發(fā)現(xiàn),雙極電場將電離層的“標高”提高了271%。這意味著在更高的高度上,電離層仍能維持較高的粒子密度。雙極電場就像一個“傳送帶”,將離子層“抬升”到更高位置。
雙極電場作為與重力和磁場并列的地球基本能量場,可能一直塑造著大氣層的演變。由于它是由大氣內(nèi)部動力學產(chǎn)生的,科學家預(yù)計,在其他行星(包括金星和火星)上也存在類似電場。