平流層紅外天文觀測(cè)臺(tái)(SOFIA)首次測(cè)量了地球高層大氣中的重原子氧
作者:焦點(diǎn) 來源:娛樂 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時(shí)間:2025-12-11 01:08:36 評(píng)論數(shù):
（神秘的平流地球uux.cn）據(jù)美國宇航局（by Anashe Bandari）：平流層紅外天文觀測(cè)臺(tái)(SOFIA)首次測(cè)量了地球高層大氣中的重原子氧。
重氧之所以被稱為重氧，層紅測(cè)臺(tái)次測(cè)層是外天文觀上海外圍（香港外圍女）外圍預(yù)約（電話微信365-*2895）全國一二線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)因?yàn)樗?0個(gè)中子，而不是量地我們呼吸的通常的8個(gè)“主”氧。重氧被視為生物活動(dòng)的球高氣中標(biāo)志，常見于低層大氣。原氧這兩種形式都是平流光合作用的副產(chǎn)品，但主要的層紅測(cè)臺(tái)次測(cè)層氧氣被生物的呼吸消耗得比它的重對(duì)手多，留下了更大濃度的外天文觀重氧氣。
這張示意圖顯示了地球大氣層，從對(duì)流層到熱大氣層。球高氣中SOFIA在平流層內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)，原氧并研究了中間層和低熱層中主要氧與重氧的平流比例，直到大約124英里(200公里)的層紅測(cè)臺(tái)次測(cè)層高度。Credit: NASA/SOFIA/L. Proudfit
然而，外天文觀上海外圍（香港外圍女）外圍預(yù)約（電話微信365-*2895）全國一二線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)很少有人知道這種豐富的重氧是如何從地面附近的生成位置滲透到大氣的更高區(qū)域的。憑借其高光譜分辨率，SOFIA的大型儀器測(cè)量了中間層和低熱層中主要氧與重氧的比率，首次在實(shí)驗(yàn)室外對(duì)重氧進(jìn)行了光譜檢測(cè)。
馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的科學(xué)家赫爾穆特·維塞邁爾說:“這是在追蹤生物活動(dòng)——這一點(diǎn)已經(jīng)得到了很好的證明?！薄暗侥壳盀橹梗@個(gè)信號(hào)延伸到的高度被認(rèn)為是60公里[約37英里]——所以，幾乎是中間層的較低部分——問題是，它會(huì)到達(dá)更高的高度嗎？如果是這樣的話，因?yàn)樯厦鏇]有生物，到達(dá)更高海拔的唯一方法就是有效的垂直混合?！?br>換句話說，對(duì)這些地區(qū)重氧大量集中的唯一解釋是空氣的上下運(yùn)動(dòng)，這可能對(duì)氣候變化有重要影響。
測(cè)量重氧很復(fù)雜，因?yàn)樗雌饋砼c主氧非常相似。在平流層上，索菲亞可以在月球背景下將兩者分開:月球的亮度使其對(duì)這些難以分辨的特征具有最高的靈敏度。
這使得研究人員能夠測(cè)量高達(dá)200公里的大氣中主氧與重氧的比率。發(fā)表在《物理評(píng)論研究》上的結(jié)果顯示，這兩種氧的差異從382到468不等，與地面上的比例相似。
“有一些過程正在改變這些比率。對(duì)地球來說，這個(gè)過程是有氧生命，”Wiesemeyer說——盡管也有其他潛在的化學(xué)解釋需要考慮。
Wiesemeyer和他的合作者在他們的不確定性估計(jì)中非常保守，所以他們不能完全將他們的重氧測(cè)量歸因于生物學(xué)。例如，太陽風(fēng)也可以向地球輸送大量氧氣，但它不太可能做出如此大的貢獻(xiàn)。
這項(xiàng)測(cè)量?jī)煞N形式氧氣之間平衡的試點(diǎn)研究證明了大氣科學(xué)家可以用來研究垂直混合的技術(shù)。這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)還可以幫助更好地定義地球大氣的生物學(xué)相關(guān)邊界。
更雄心勃勃的是，未來可能對(duì)各種氧信號(hào)敏感的儀器可能會(huì)使用類似的技術(shù)來測(cè)量系外行星的氧比率。高氧含量結(jié)合對(duì)這些系外行星垂直混合的理解，可能表明生物活動(dòng)——盡管該小組警告說，這樣的研究將需要當(dāng)前技術(shù)不具備的巨大靈敏度。
“這個(gè)想法是在你去其他地方進(jìn)行更深入的研究之前，先了解你自己家門口發(fā)生了什么，”Wiesemeyer說。
即使對(duì)低軌道衛(wèi)星來說，這些觀測(cè)值也太低了，但從地面上觀測(cè)又太敏感了。平流層氣球觀測(cè)也許能夠在未來提供潛在的后續(xù)研究。
SOFIA是美國航天局和德國航天局在德國航天中心的一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目。德國航天中心為這次飛行任務(wù)提供了望遠(yuǎn)鏡、預(yù)定的飛機(jī)維護(hù)和其他支持。美國宇航局位于加利福尼亞州硅谷的埃姆斯研究中心與總部位于馬里蘭州哥倫比亞的大學(xué)空間研究協(xié)會(huì)和位于斯圖加特大學(xué)的德國索非亞研究所合作管理索非亞計(jì)劃、科學(xué)和任務(wù)運(yùn)作。這架飛機(jī)由美國宇航局位于加利福尼亞州帕姆代爾的阿姆斯特朗飛行研究中心703號(hào)樓維護(hù)和運(yùn)營。索非亞在2014年實(shí)現(xiàn)了完全的運(yùn)行能力，并在2022年9月29日完成了最后一次科學(xué)飛行。
重氧之所以被稱為重氧，層紅測(cè)臺(tái)次測(cè)層是外天文觀上海外圍（香港外圍女）外圍預(yù)約（電話微信365-*2895）全國一二線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)因?yàn)樗?0個(gè)中子，而不是量地我們呼吸的通常的8個(gè)“主”氧。重氧被視為生物活動(dòng)的球高氣中標(biāo)志，常見于低層大氣。原氧這兩種形式都是平流光合作用的副產(chǎn)品，但主要的層紅測(cè)臺(tái)次測(cè)層氧氣被生物的呼吸消耗得比它的重對(duì)手多，留下了更大濃度的外天文觀重氧氣。
這張示意圖顯示了地球大氣層，從對(duì)流層到熱大氣層。球高氣中SOFIA在平流層內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)，原氧并研究了中間層和低熱層中主要氧與重氧的平流比例，直到大約124英里(200公里)的層紅測(cè)臺(tái)次測(cè)層高度。Credit: NASA/SOFIA/L. Proudfit
然而，外天文觀上海外圍（香港外圍女）外圍預(yù)約（電話微信365-*2895）全國一二線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)很少有人知道這種豐富的重氧是如何從地面附近的生成位置滲透到大氣的更高區(qū)域的。憑借其高光譜分辨率，SOFIA的大型儀器測(cè)量了中間層和低熱層中主要氧與重氧的比率，首次在實(shí)驗(yàn)室外對(duì)重氧進(jìn)行了光譜檢測(cè)。
馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的科學(xué)家赫爾穆特·維塞邁爾說:“這是在追蹤生物活動(dòng)——這一點(diǎn)已經(jīng)得到了很好的證明?！薄暗侥壳盀橹梗@個(gè)信號(hào)延伸到的高度被認(rèn)為是60公里[約37英里]——所以，幾乎是中間層的較低部分——問題是，它會(huì)到達(dá)更高的高度嗎？如果是這樣的話，因?yàn)樯厦鏇]有生物，到達(dá)更高海拔的唯一方法就是有效的垂直混合?！?br>換句話說，對(duì)這些地區(qū)重氧大量集中的唯一解釋是空氣的上下運(yùn)動(dòng)，這可能對(duì)氣候變化有重要影響。
測(cè)量重氧很復(fù)雜，因?yàn)樗雌饋砼c主氧非常相似。在平流層上，索菲亞可以在月球背景下將兩者分開:月球的亮度使其對(duì)這些難以分辨的特征具有最高的靈敏度。
這使得研究人員能夠測(cè)量高達(dá)200公里的大氣中主氧與重氧的比率。發(fā)表在《物理評(píng)論研究》上的結(jié)果顯示，這兩種氧的差異從382到468不等，與地面上的比例相似。
“有一些過程正在改變這些比率。對(duì)地球來說，這個(gè)過程是有氧生命，”Wiesemeyer說——盡管也有其他潛在的化學(xué)解釋需要考慮。
Wiesemeyer和他的合作者在他們的不確定性估計(jì)中非常保守，所以他們不能完全將他們的重氧測(cè)量歸因于生物學(xué)。例如，太陽風(fēng)也可以向地球輸送大量氧氣，但它不太可能做出如此大的貢獻(xiàn)。
這項(xiàng)測(cè)量?jī)煞N形式氧氣之間平衡的試點(diǎn)研究證明了大氣科學(xué)家可以用來研究垂直混合的技術(shù)。這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)還可以幫助更好地定義地球大氣的生物學(xué)相關(guān)邊界。
更雄心勃勃的是，未來可能對(duì)各種氧信號(hào)敏感的儀器可能會(huì)使用類似的技術(shù)來測(cè)量系外行星的氧比率。高氧含量結(jié)合對(duì)這些系外行星垂直混合的理解，可能表明生物活動(dòng)——盡管該小組警告說，這樣的研究將需要當(dāng)前技術(shù)不具備的巨大靈敏度。
“這個(gè)想法是在你去其他地方進(jìn)行更深入的研究之前，先了解你自己家門口發(fā)生了什么，”Wiesemeyer說。
即使對(duì)低軌道衛(wèi)星來說，這些觀測(cè)值也太低了，但從地面上觀測(cè)又太敏感了。平流層氣球觀測(cè)也許能夠在未來提供潛在的后續(xù)研究。
SOFIA是美國航天局和德國航天局在德國航天中心的一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目。德國航天中心為這次飛行任務(wù)提供了望遠(yuǎn)鏡、預(yù)定的飛機(jī)維護(hù)和其他支持。美國宇航局位于加利福尼亞州硅谷的埃姆斯研究中心與總部位于馬里蘭州哥倫比亞的大學(xué)空間研究協(xié)會(huì)和位于斯圖加特大學(xué)的德國索非亞研究所合作管理索非亞計(jì)劃、科學(xué)和任務(wù)運(yùn)作。這架飛機(jī)由美國宇航局位于加利福尼亞州帕姆代爾的阿姆斯特朗飛行研究中心703號(hào)樓維護(hù)和運(yùn)營。索非亞在2014年實(shí)現(xiàn)了完全的運(yùn)行能力，并在2022年9月29日完成了最后一次科學(xué)飛行。