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2012年7月13日国际空间站的宇航员拍摄到靠近大气层顶部的夜光云。

  凤凰科技讯 北京时间9月5日消息美国太空网报道,早在1个多世纪前当人们首次观测到罕见而神秘的夜光云时,就被它们明亮的色彩所吸引。近日科学家却发现了形成这些夜光云的重要的宇宙成分:流星在地球大气层燃烧时释放出的“烟雾”。

  黄昏天空发出蓝白色诡异光芒的云被称为夜光云,或者NLCs。它们一般形成于地面上方50-53英里(80-85千米)高的大气层,由于海拔较高它们甚至能反射已经地平线以下的太阳的光。最新的研究发现,夜光云可能与外来物质有关。

  “我们在夜光云里检测到少量‘流星烟雾’,” 位于美国弗吉尼亚州汉普顿的汉普顿大学的大气科学家詹姆斯·罗素这样说道。“这项发现支持了NLCs附近的流星灰尘是它们形成的孕育剂这一理论。”

  罗素是美国航空航天局高层大气物理学中间层冰(AIM)任务的首席研究员,这项任务在于研究地球极地地区位于太空边缘的云。“利用AIM的太阳能冰掩星实验(SOFIE),我们发现夜光云里每一块冰晶的3%都是陨星的,”研究负责人、航空航天公司GATS公司的马克·赫尔维格这样说道。

  流星烟雾

  太阳系内存在各种流星陨石,从巨大的岩石块到微观的灰尘斑点。随着地球自转它不断收集物质。当陨石撞击地球大气层并燃烧时,它们会留下微小颗粒云漂浮在43-62英里(70-100千米)的高空。

  而夜光云恰好形成于流星烟雾区域,科学家认为这绝非巧合。依附在水分子的尘埃颗粒会组成冰晶,这个过程就是“晶核过程”(也就是人工造雨的原理)。这个过程在地球低层大气非常普遍,尘埃可以作为它附近存在的冰晶、水珠和雪花形成的类似集合点。

  然而流星烟雾可能提供了一些缺失的联系。基于AIM数据,研究学者确定了流星尘埃附近的冰晶大小在20-70纳米左右。然而根据美国宇航局官方数据,卷云存在于低层大气,在这个大气层水量丰富,包含的冰晶体积却是前者的10到100倍大。

  这些小冰晶也解释了夜光云为什么会呈现诡异的蓝色。一般较小的颗粒都散落在较短波长可见光(蓝色)附近,而非长波长可见光(红色)。所以从地面的角度,当一束太阳光照射在夜光云上,我们能观看到的是散落的蓝色光。

  这张图表展示了温室气体甲烷在地球大气层顶部是如何提高水的含量。这些水在“流星烟雾”附近形成冰夜光云。

  从火山爆发开始

  自19世纪首次观测到夜光云,它就是个谜。1885年,也就是印尼火山喀拉喀托火山爆发后两年,全世界的夜空爱好者开始发现神秘夜光云的出现。当火山灰落下,日落逐渐暗淡,夜光云却一直出现在天空。据美国宇航局官方表示,研究学者仍然不能确定,喀拉喀托火山灰与早期目击到的夜光云是否有关。

  其它让科学家困惑不已的夜光云谜题还包括,为什么夜光云会变亮及扩散。早在19世纪夜光云只能在高纬度地区观测到,而最近南至科罗拉多州,犹他州和内布拉斯加州都能观看到它。据罗素解释,这是气候变暖导致。自19世纪起,垃圾填埋场,天然气和石油系统,农业活动和煤炭开采产生的甲烷数量越来越多,它有助于夜光云的形成。

  “当甲烷气体到达上层大气,它因一系列复杂的反应而氧化形成水蒸气,”罗素说道,“额外的水蒸气则形成NLCs的冰晶。”如果是这样,那么温室气体甲烷的存在或可能成为夜光云存在的指示物。“夜光云虽然看起来很特殊罕见,但却提供了有关地球的重要信息。”(编译/严炎刘星)