【菜科解读】
早在几十年前,就有宇航员报告称,在地球上空会出现奇怪的闪光,但这并没有引起太多的关注,因为当时的人们推测,这可能是来自外太空的宇宙射线偶然击中了宇航员的视网膜,进而使他们短暂地产生了看到闪光的幻觉。
然而在1989年的时候,这种现象得到了来自亚特兰蒂斯号航天飞机的确认,在该航天飞机器拍摄的一份黑白影像之中,清楚地记录到了在地球的上空出现了一道短暂的闪束,看上去就像是地球在向太空发射巨大光柱一样。
由于这种光柱是以蓝色为主,因此人们后来就将其称为蓝色喷流。
(↑亚特兰蒂斯号拍摄到的蓝色喷流)
在接下来的日子里,人们又利用多种手段,如地面观测、飞机航拍等,多次拍摄到蓝色喷流出现时的场景,那么,这到底是什么情况呢?
(↑飞机上拍摄到的蓝色喷流)
有人戏称,这可能是地球愤怒了,它在以这样的方式宣泄心中的怒火。
当然了,这只是一种不切实际的想象,毕竟据我们所知,地球本身是没有情绪可言的。
实际上,在多次发现了蓝色喷流之后,科学家们也对其展开了研究,不过由于这种现象持续时间极短,通常都只有几十到几百毫秒,并且其出现的位置是在中高层大气,很难对其进行系统且全面地观测,因此相关的研究迟迟没有太大的进展。
为了更深入地对其进行研究,在2018年的时候,科学家设计了一台名为大气-空间相互作用监测仪的观测装置,并将其安装在国际空间站之上,该装置配有高速相机、光度计、X射线/伽马射线探测器等设备,可以对地球上空进行长时间地持续监测和记录。
经过了1年多的等待之后,大气-空间相互作用监测仪终于成功地拍摄到了蓝色喷流的影像,这段影像是在太平洋中部的上空拍摄到的,从中可以看到,地球上空的云层在经过多次闪光之后,突然向太空发射了一个巨大的蓝色光柱,整个过程持续了大约400毫秒。
(↑上图为放慢了之后的影像)
由于准备充分,此次观测记录到了蓝色喷流出现时的详细的数据,科学家在对其进行仔细研究后,给出了一个合理的推测,即:蓝色喷流应该就是一种中高层大气的特殊放电现象引发的。
具体是怎么回事呢?我们接着看。
我们知道,自然界中的闪电其实就是一种放电现象。
关于闪电的产生原理的理论有很多,一般认为,当云层中含有大量的冰晶、过冷水滴,并且其中还存在着在垂直方向的强烈对流时,冰晶和过冷水滴就会发生频繁的摩擦和碰撞,这会使云层中不同的微粒带有不同的电荷。
在此过程中,由于重力和上升气流的作用,较轻的带正电的微粒就会集中到云层的顶部,而较重的带负电的微粒则会向云层的底部汇聚,如此一来,就会造成云层的顶部带正电,底部带负电,而当它们之间的电场强度足够大时,便会产生放电现象,这种云层内部的放电现象,也被称为云闪。
而在有些时候,如果云层底部的电荷足够多,就会在地面上感应出较强的相反电荷,并最终击穿空气产生下行的闪电,这也被称为地闪。
同样的道理,假如云层顶部的电荷足够多,也会在更高层的大气——电离层中感应出较强的相反电荷,当它们之间的电场强度足够大时,也会击穿空气,进而产生上行的闪电,为了方便描述,我们不妨将其称为天闪。
科学家推测,蓝色喷流应该就是天闪造成的,当这种现象发生时,会激发电离层下部区域中的自由电子,然后与周围的中性氮发生猛烈撞击并呈圆锥形向外扩散,由于此过程会释放出大量的可见光,因此这看上去就像是地球在向太空发射巨大光柱一样,而其蓝色则是来自于中性氮的发射光谱。
当然了,这也只是一种合理的推测,就目前的情况来看,蓝色喷流的形成机制目前还没有完全明确,期待在未来的研究中,科学家能够给出确定的答案。
这一发现显著低于此前对该时期海水温度的普遍估算,为理解地球早期气候和海洋环境演变提供了关键数据。
研究还揭示了当时海水的氧同位素组成,表明中元古代海洋可能比过去认为的更冷。
1. 研究技术与方法团队采用创新的碳酸盐团簇同位素(Δ47)温度计,直接分析华北克拉通下马岭组的碳酸盐岩样品。
该技术通过测量碳酸盐矿物中13C-18O键的丰度来推算形成温度,避免了传统氧同位素方法受海水成分假设影响的局限性,结果更可靠。
2. 温度争议与意义此前基于氧同位素的研究曾推测元古代海水温度高达50-70C,甚至早期研究推断20亿年前可能达80C。
新结果(26.9C)表明当时气候更温和,挑战了“早期地球长期极端高温”的假说,对理解生命演化(如真核生物扩张)与环境温度的关系至关重要。
3. 更早时期的温度推测2006年法国科学家对硅质岩的研究显示,海水温度从20亿年前开始下降,至8亿年前降至约20C。
但更早期(如太古宙)的温度仍缺乏直接证据,需进一步研究验证。
1. 天文因素地球在宇宙中的运行状态并非一成不变,其轨道参数的周期性变化,即米兰科维奇循环,会改变地球接收太阳辐射的总量和分布。
例如,当地轴倾斜度变小时,高纬度地区的夏季会变得更凉爽,导致冬季积雪无法完全融化,年复一年,冰盖便逐渐扩张。
此外,太阳活动本身也有起伏,当太阳黑子减少,太阳辐射输出减弱,地球整体温度也会随之下降。
2. 地质因素地球自身的“身体构造”变化也至关重要。
大陆板块的漂移会改变海陆格局,如果大陆聚集到极地附近,就为大规模冰盖的形成提供了广阔的“温床”。
冰雪的高反射率又会将更多阳光反射回太空,让地球进一步变冷。
同时,剧烈的火山活动也会成为推手,大规模喷发会将大量火山灰和二氧化硫气体送入高层大气,这些气溶胶像一把“遮阳伞”,长时间阻挡阳光,导致全球气温降低。
3. 大气成分变化地球的“保温外套”——大气层中温室气体的浓度,直接决定了全球温度。
如果大气中的二氧化碳等温室气体浓度因故(如被大量植物吸收)显著降低,温室效应就会减弱,地球保存热量的能力下降,气候便会逐渐转向寒冷。