研究人员在地球大气层上层发现了一种“热原子”氢原子，以我们目前对物理学的理解，它们不应该存在于那里。
这一个发现可以彻底颠覆我们对地球大气层工作原理的理解，包括氢气如何在它周围循环，以及如何保护我们的星球和技术免受太阳风暴等恶劣空间天气的影响。
来自伊利诺大学的首席研究员Lara Waldrop说：“热H原子被认为存在于超过几千公里的高度，但令人惊讶的是，我们发现它们存在低至250公里（155英里）的地方。”
“这一结果表明，目前的大模型缺少一些关键的物理学，会对影响许多不同的研究，这要归咎于从大气逃逸到上层大气的热结构。”
热原子是原子含量较高的动能原子，这意味着它们的移动速度非常快，当分子附着于表面时，会形成这些大量的能量释放氢原子。
因为氢原子很轻，它们可以很轻易的克服地球引力，并永久逃逸到星际空间，事实上，这就是导致火星最终失去了大部分的水的原因。
基于此，研究人员早就期盼这些热原子氢原子存在于大气的最顶层。
但它并不认为它们可以存在于一个被称为热气层(thermosphere)的层次上，它始于地球表面上方约85公里（53英里），并延伸到我们的星球之上500公里（311英里），并且容纳我们许多的卫星轨道。
但是，这是研究人员现在发现，利用NASA的地球大气层监测卫星，地球大气热气层动力学研究号（Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics，简称TIMED）的感知能力。
这是一件大事，因为这些氢原子在管理地球上层大气的物理学中发挥着关键作用，并且作为我们地球从太阳闪焰中的重要盾牌，它们还保护卫星免受恶劣空间环境的影响。
该团队能够算出上层大气中的氢原子数量，因为氢原子会散射太阳的紫外线辐射，通过使用TIMED卫星测量散射的光的数量，团队才能够计算出氢的丰度和空间分布。
但是当团队第一次得到了它们的数据时，他们不能理解这些东西，因为热氢原子从来就不应该存在于热气层。
“上层大气物理学的传统假设不允许这些热H原子存在于此高度。”团队成员之一的Jianqi Qin说：“旦我们改变了我们的方法来避免这种非物理的假设，我们第一次能够正确地解释数据。”
研究人员表明他们的新模型显示，太阳活动越少，热气层中的热氢原子越多，这将有助于我们更好地理解我们大气层中的氢原子是如何在未来工作。
Qin说：“我们对TIMED数据的分析导致了不合常理的发现，热气层中的H原子的温度随着太阳活动的衰减而明显增加，而大气温度随着太阳活动的减少而减少。”
该团队还发现，热气层中的热氢原子明显影响整个大气层中其余部分的氢原子分布。
但现在最大的问题是，这些热氢原子来自哪里，依然是一个谜。
Waldrop说：“我们知道，在热气层或更远的大气层中，必须有热H原子的来源，但我们还没有一个确切的答案。”
Qin补充道：“我们一定会继续努力解决这个难题，因为关于H密度分布的知识，对于我们大气系统以及空间天气的影响是如此重要，这影响了许多对我们的现代社会重要的技术基础。”
来源：Sciencealert
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