美国宇航局（NASA）的科学家们在地球周围发现了第三个全球能量场。这种力被称为双极电场，它驱使带电粒子进入两极以上的空间。

已知地球周围存在两种主要的全球能量场 —— 由地球质量产生的重力场和由地核中金属搅动产生的电磁场。三分之一的假设已经存在了几十年，但美国宇航局的一项新研究最终通过测量证实了这一点。

从20世纪60年代开始，飞越地球两极的航天器探测到的从大气层流入太空的粒子远远超过预期。奇怪的是，这种“极地风”是由以超音速移动的粒子组成的，尽管它们仍然很冷，这与预期相反。因此，科学家们推测这可能是由于一种被他们称为双极电场的现象而发生的。

根据这个假设，这个磁场应该开始于两极以上约250公里（150英里）的高度。在大气层的那个高度，电子更容易从氢原子和氧原子中被踢出，留下一个带正电的离子。这些离子比电子重得多，所以如果重力是作用在它们身上的唯一力量，随着时间的推移，它们应该会分离，因为离子向下下落，电子被发射到太空中。

但是由于离子和电子带相反的电荷，它们仍然相互吸引。这意味着当它们在相反的方向上运动时，它们相互拉着对方，最终的结果是扩大了两极上空大气的“尺度高度”，本质上使其密度比其他情况下更高。

虽然这个故事很有趣，但这种双极电场非常微弱，只有在数百英里的距离上才能探测到，所以还没有仪器足够灵敏来探测到它。一劳永逸地验证这一假设是美国宇航局耐力任务的目标，现在终于有了结果。

此次任务于2022年5月11日在世界上最北端的火箭发射场 —— 挪威北部的斯瓦尔巴群岛 —— 进行了发射。在进入格陵兰海之前，“耐力号”在那里进行了19分钟的研究任务。

机载仪器测量了从电场开始的高度250公里（150英里）到最大高度768公里（477英里）的电势变化。果然，他们检测到了0.55伏特的变化。

“半伏特几乎不算什么 —— 它只相当于一块手表电池的强度，”“耐力”任务的首席研究员格林·科林森说。“但这恰好解释了极地风的存在。”

这听起来不多，但对于氢离子，极地风中最常见的类型，这个电场施加的力比重力强10倍以上，这有助于它们以超音速发射到太空。氧离子也得到了很大的提升。实验还测量到电离层的尺度高度增加了271%。

既然这个电场终于被探测到了，科学家们就可以开始研究它是如何影响地球历史上大气的演变的。

这项研究发表在《自然》杂志上。

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