创纪录的地球高层大气坍塌让科学家感到困惑

地球上层大气的层。

美国国家航空航天局周四宣布，地球大气层的一个上层最近在一次意想不到的大收缩中坍塌，其巨大的规模让科学家们大吃一惊。

被称为热层的气体层现在又在反弹。这种类型的坍塌并不罕见，但其规模震惊了科学家。

海军研究实验室的John Emmert说：“这是至少43年来热层最大的收缩。”他是6月19日发表在《地球物理研究快报》杂志上的一篇论文的主要作者。“这是太空时代的记录。”

坍塌发生在一个相对太阳活动的时期，称为2008年至2009年的太阳活动极小期。众所周知，这些极小值会冷却和收缩热层，然而，最近的坍塌是低太阳引力所能解释的两三倍。

埃默特说：“有些事情正在发生，我们对此并不了解。”

热层位于地球表面的高处，离我们的星球与太空边缘的交界处很近。它的高度从地面55英里（90公里）到370英里（600公里）不等。在这个高度，卫星和流星飞行，极光闪耀。

热层与太阳的相互作用很强，因此很容易受到太阳活动高峰或低谷时期的影响。这层紫外线在到达地面之前会拦截来自太阳的极端紫外线。

当太阳活动度高时，太阳EUV会使平流层变暖，使其膨胀，就像篝火上的棉花糖一样。当太阳活动度较低时，情况正好相反。

最近，太阳活动一直处于极低水平。2008年和2009年，太阳黑子稀少，太阳耀斑几乎不存在，太阳EUV辐射处于低谷。

尽管如此，2008-2009年的热层坍塌不仅比以往任何一次坍塌都要大，而且比太阳活动本身所能解释的还要大。

为了计算坍塌，Emmert分析了1967年至2010年间在地球上空运行的5000多颗卫星的衰变率。这提供了几乎覆盖整个太空时代的大气层密度、温度和压力的时空采样。

Emmert认为，热释光中的二氧化碳（CO2）在解释大气坍塌中发挥了作用。

这种气体充当冷却剂，通过红外线辐射散热。众所周知，地球大气中的二氧化碳含量一直在增加。热层中额外的二氧化碳可能会放大太阳极小期的冷却作用。

埃默特说：“但这些数字加起来并不完全一致。”“即使我们利用对二氧化碳作为冷却剂如何工作的最佳理解来考虑二氧化碳，我们也无法完全解释热水瓶的收缩。”

研究人员希望对高层大气的进一步监测能帮助他们弄清情况的真相。