近日，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)湯加火山爆發(fā)的影響波及到了太空。

GOES-17衛(wèi)星捕捉到了湯加火山于2022年1月15日海底爆發(fā)時形成的傘形云團，圖片來自NASA地球觀測站

2022年1月15日，位于南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山爆發(fā)時，向世界多地發(fā)送了大氣沖擊波、音爆和海嘯波。

從全球氣候影響來看，我國科學(xué)家在3月發(fā)表的一項研究中提出，湯加火山爆發(fā)后次年全球平均地表溫度僅下降0.004°C，不足以對全球氣候產(chǎn)生顯著影響。但其爆發(fā)的影響可以波及到太空大氣。

通過分析美國國家航空航天局(NASA)電離層連接探測器(ICON)和歐洲航天局(ESA) Swarm衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)湯加火山爆發(fā)后幾小時內(nèi)，在位于太空邊緣的電離層(地球帶電的上層大氣層)形成了以颶風(fēng)速度行動的風(fēng)和不尋常的電流。相關(guān)成果發(fā)表在《地球物理學(xué)研究快報》(Geophysical Research Letters)。

圖片來自《地球物理學(xué)研究快報》(Geophysical Research Letters)

“這座火山造成了我們在現(xiàn)代所見過最大的太空擾動之一?！闭撐闹饕髡摺⒓又荽髮W(xué)伯克利分校物理學(xué)家Brian Harding說道，“它使我們能夠測試低層大氣和太空之間鮮為人知的聯(lián)系?！?/p>

ICON項目于2019年啟動，以確定地球天氣如何與太空天氣相互作用，這取代了以往假設(shè)，即只有來自太陽和太空的作用力才能在電離層邊緣導(dǎo)致天氣活動。2022年1月，該探測器經(jīng)過南美洲時，在電離層觀測到由湯加火山所引發(fā)的來自地球?qū)μ者吘壍臄_動。

“這些結(jié)果令人興奮地展示了除了太空天氣會影響地球，地球上的事件會如何影響太空天氣，”位于華盛頓NASA總部的太陽物理學(xué)部門太空天氣主管Jim Spann說道，“全面理解太空天氣會最終幫助我們減輕它對社會的影響。”

湯加火山爆發(fā)影響示意圖，圖片來自NASA戈達德太空飛行中心/Mary Pat Hrybyk-Keith

當(dāng)湯加火山爆發(fā)時，一股巨大的氣體、水蒸氣和灰塵噴向天空，并在大氣中造成了巨大的壓力擾動導(dǎo)致強風(fēng)。隨著風(fēng)向上移動到更薄的大氣層，其移動速度更快。在到達電離層和太空邊緣時，ICON記錄的風(fēng)速高達每小時450英里，這是ICON自發(fā)射以來所測量到的120英里高度以下最強風(fēng)速。

在電離層，極端的風(fēng)也會影響電流。電離層中的粒子有規(guī)律地形成一股向東流動的電流，即赤道電噴流，由低層大氣中的風(fēng)提供動力。湯加火山爆發(fā)后，赤道電噴流的峰值功率激增到正常功率5倍，并急劇轉(zhuǎn)向，短時間向西流動。

論文共同作者、加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)家Joanne Wu表示看到電噴流因為地球表面發(fā)生的事件產(chǎn)生極大逆轉(zhuǎn)“令人驚訝”，“這是以前只在強磁暴中見過的情況”。強磁暴是一種由太陽粒子和輻射引起的太空天氣。

前述研究有助于人們理解電離層如何受到地面和太空事件的影響。強烈的赤道電噴流與電離層物質(zhì)的重新分配有關(guān)，會干擾全球定位系統(tǒng)和通過該區(qū)域傳輸?shù)臒o線電信號。

未來，NASA將啟動地球空間動力學(xué)星座(GDC)項目，使用一組小型衛(wèi)星，猶如地面上的天氣傳感器，以跟蹤電離層的電流和氣流。通過更好地了解電離層電流的影響因素，科學(xué)家將會更好預(yù)測前述干擾所引發(fā)的嚴重問題。