地球电场的图示。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局/戈达德太空飞行中心）

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Sharmila Kuthunur）：在首次提出假设半个多世纪后，人们发现了一种长期寻找的包裹在地球周围的无形力量。

这个被称为“极地风”的领域解释了地球大气层如何在北极和南极上空轻松快速地逃逸，并可能在塑造我们星球稀薄的高层大气方面发挥了作用。科学家们说，它对我们的星球与重力和磁场一样重要。

美国国家航空航天局位于马里兰州的戈达德太空飞行中心耐力项目的首席研究员格林・科林森在一段机构视频中说：“这个领域对于理解我们星球的工作方式至关重要――它从一开始就与重力和磁力一起存在。”。“尽管它很弱，但它非常重要――它可以对抗重力，基本上可以提升天空。”

该领域的存在是60多年前首次提出的假设。事实上，20世纪60年代末，几艘飞越地球两极的航天器探测到一股以超音速从大气层逃逸到太空的粒子流。科学家们知道，阳光会导致大气中的颗粒物“像一锅水中蒸发的蒸汽”泄漏到太空中，但这些航天器检测到的颗粒物没有显示出被加热的迹象。

科林森在美国国家航空航天局的一份声明中说：“一定有什么东西把这些粒子从大气中拉了出来。”。但是，探测到吸引粒子的场的存在，这种场是不可见的，而且非常微弱――它的波动只能在数百英里外被感知到――这超出了当时技术的极限。

2016年，科林森和他的合作者开始开发用于国际耐力探空火箭任务发射的传感器，2022年5月，其中一枚配备了八种专用仪器的亚轨道火箭从距离北极仅几百英里的挪威斯瓦尔巴火箭靶场发射。该位置为火箭研究大气独特现象提供了完美的有利位置。

研究合著者、英国莱斯特大学的空间物理学家苏西・因伯在声明中说：“斯瓦尔巴群岛是世界上唯一一个可以在极风中飞行并进行我们需要的测量的火箭场。”。

耐力号火箭从斯瓦尔巴群岛的奈勒松发射。（图片来源：uux.cn/Andøya Space/Leif Jonny Eilertsen）

在20分钟的飞行中，Endurance达到了约477英里（768公里）的高度，并在322英里（518公里）的大气层中收集了数据。科林森说，它记录了一次短暂的0.55伏变化，这“几乎没什么――它的强度只有手表电池那么强”。“但这恰好可以解释极地风。”

科学家估计，该场始于地表上方约150英里（250公里）处，大气中的原子在那里分离成带负电荷的电子和带正电荷的离子，它们比电子重1800多倍。根据美国国家航空航天局的声明，考虑到它们的相反电荷，电场会形成“将它们绑在一起”，从而抵消重力的不断拉力，让一些粒子在此过程中逃逸到太空中。

研究人员发现，在极地风中含量丰富的氢离子会感受到比重力强10.6倍的磁场向外推动。“这足以对抗重力――事实上，这足以以超音速将它们发射到太空中，”该研究的合著者、美国国家航空航天局戈达德耐力任务的项目科学家Alex Glocer在声明中说。

氧离子比氢离子重，也被发现受到极地风的加速作用。科里森说：“这就像是一条传送带，将大气层提升到太空中。”。

由于极地风是由地球深处的动力学激发的，科学家们预计它也会出现在其他行星上，包括金星和火星。科林森说，进一步详细研究这一现象还可以揭示其对大气演变的影响及其在海洋中的指纹的线索。

“这个领域是地球工作方式的一个基本组成部分，现在我们终于对其进行了测量，我们可以开始提出一些更大、更令人兴奋的问题。”

Collinson和他的同事在周三（8月28日）发表在《自然》杂志上的一篇论文中描述了他们的发现。