極光竟然導致地球大氣層每天損失數百噸氧？

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科學家知道地球大氣層每天損失數百噸氧已經有一段時間。他們知道地球陰面氧的流失過程，但並不確定陽面的氧如何逃逸。不過，他們知道一件事情，氧的流失發生在極光活動期間。每天有數百噸氧逃逸，聽起來雖然很多，但我們無需大驚小怪。在任何情況下，地球上的光合作用都能彌補這種損失。

從國際空間站拍攝的地球雲層

科學家經研究發現每天有數百噸氧從地球大氣層逃逸到太空。這種現象被他們稱之為「氣體噴泉」。根據美國宇航局地球天文台公布的一份新聞稿，沒有兩次氧外逃事件一模一樣。為了揭開地球氧外逃的謎團，地球天文台實施了一項觀測任務。

「奮進」號太空梭遨遊天際。橙色為對流層，白色為同溫層，藍色為中間層

這項任務是宇航局地球天文台VISIONS-2計劃的一部分，需要滿足特定條件才能付諸實施。在挪威斯瓦爾巴特群島的新奧爾松，科學家實施了這項觀測任務。之所以選在新奧爾松是因為它是世界上最北的人類定居點，建有一個全年無冰的港口以及一個現代火箭發射設施。冬季的夜晚，太陽不會光顧新奧爾松，不會干擾科學家對極光的研究。

除此之外，還有另一個優勢，讓新奧爾松成為實施VISIONS-2任務的理想之選。每天早上，新奧爾松會在地球磁泡的一個弱點下方穿過。這個弱點就像是一條隧道，將猛烈的太陽風導入上層大氣層。這會導致絢爛的極光秀，「蒸煮」大氣層的空氣，以「噴泉」的形式將它們逐入太空。

新奧爾松的極光和星辰

最近，VISIONS-2團隊發射了兩枚探空火箭，研究極光期間的氧流失。探空火箭是有針對性的小型火箭，可以快速發射。這一次發射的火箭攜帶了照相機和其它設備。發射團隊必須耐心等待，但它們無需等到極光出現，才發射火箭。在深空氣候觀測衛星（DSCOVR）的幫助下，他們提前得到極光即將出現的通知，隨即發射火箭。

DSCOVR是美國國家海洋與大氣管理局的太陽風觀測衛星，處在地球與太陽之間的拉格朗日點。這顆衛星會通知VISIONS-2團隊太陽風何時達到足夠的強度並且方向剛剛好，能夠導致極光。理想情況下，VISIONS-2團隊能夠提前一小時得到通知。

新奧爾松座落於北緯78.9度，距北極1237公里

即使擁有DSCOVR這樣的先進預警系統，VISIONS-2團隊仍要小心謹慎。如果太陽風突然變弱，他們就浪費了一次發射。如果地球大氣層中的風過強，也會帶來問題。探空火箭沒有導航系統，發射前必須考慮風的因素。慶幸的是，VISIONS-2團隊還有另一件利器——氣象氣球。他們每30分鐘放飛一次氣象氣球，監測大氣層中的風。

12月7日，研究人員在新奧爾松發射兩枚探空火箭。兩枚火箭搭載了一系列儀器，部分儀器需要一個旋轉平台，其它的不需要。兩枚火箭的發射間隔幾分鐘，以便讓類似儀器獲取不同時間點的數據。在它們的幫助下，VISIONS-2團隊能夠對地球大氣層的氧流失進行研究。

探空火箭發射升空。雖然個頭很小，探空火箭也攜帶先進儀器，為科學家提供重要觀測數據

VISIONS-2任務首席研究員、宇航局戈達德太空飛行中心的空間物理學家道格·羅蘭德表示：「在瓦諾普斯島製造這些複雜且性能出眾的有效負荷，以及進行集成、測試和發射方面，我們擁有非常豐富的經驗。此次發射是一個激動人心的時刻，當時的科學觀測條件非常理想，所有儀器都上演出色表現。」

發射後，火箭擁有10分鐘的觀測時間，幫助科學家研究「大氣噴泉」。中性原子成像相機在「噴泉」內外拍攝了照片。極光相機記錄下極光活動、溫度、強度和高度。如果一切順利，科學家能夠獲得一面所謂的「科學牆」。科學牆用於展示極光活動及相關預測數據。

12月7日，兩顆探空火箭從挪威新奧爾松發射升空，幫助科學家揭示地球大氣層中的氧如何逃逸到太空

12月7日的發射似乎取得成功。對數據的初步分析結果表明，探空火箭的儀器運轉正常，傳回了預期數據。羅蘭德說：「我相信我們看到了『大氣噴泉』。」科學家仍需對數據進行分析和梳理，「但我們已經掌握了多個角度的證據」。

很顯然，地球是一顆活躍的星球，每時每刻都在上演各種活動和現象。VISIONS-2計劃不僅能夠幫助我們進一步了解地球，同時也有助於對其它行星進行研究，解答一系列重要疑問——哪些行星具有適居性？一些行星為何淪為荒漠？一顆類似火星的行星（一度擁有大氣層）如何失去大氣層？

新奧爾松上空的極光

地球大氣層不會在短期內損耗殆盡。一直到50億年後太陽變成紅巨星，地球才會遭受這種厄運。變身紅巨星意味著太陽會不斷膨脹，剝離地球大氣層，地球文明將不復存在。

地球大氣層在極光活動期間損失的氧和氫數量很少。每天有數百噸氧逃逸，聽起來雖然很多，但我們無需大驚小怪。在任何情況下，地球上的光合作用都能彌補這種損失。對這種現象進行研究具有重要意義，有助於我們了解背後的機制並獲取相關細節，進一步洞察地球與太陽之間的關係。

來源：漫步宇宙

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