平流層紅外天文台（SOFIA）是美國宇航局（NASA）和德國航空航天中心（DLR）共同推進的一個項目，已被廣泛用於觀察宇宙中的許多物體，從黑洞到星系，甚至是月球。十年前，由德國研究員Heinz Hübers帶領的團隊用一種新的激光技術改進了裝備在SOFIA的一個紅外儀器GREAT。當時他就意識到這種升級不僅有助於研究遙遠的宇宙，而且還可以在離地球更近的地方使用。

德國航天中心光學傳感器系統研究所所長、柏林洪堡大學教授Hübers 表示：“SOFIA在觀察宇宙時直接穿過地球的上層大氣，我想有一天從GREAT儀器中收集的數據會很有吸引力，這將有利於開展對我們自己大氣層的研究。這當然不是你所想的使用SOFIA的儀器，但我把這個想法藏了起來，直到我有機會測試它”。

現在，Hübers 的這個想法終於得到了證明。在最近發表的一篇論文中，利用GREAT 首次直接測量了地球高層大氣中最不為人所知的區域之一，中間層（mesosphere） 和低熱層（lower thermosphere）之間的氧氣。

SOFIA 的結果更完全地證實了理論、直接和間接測量對這一大氣區域中氧氣濃度的預測。這進一步鞏固了圍繞太陽能量如何在地表和空間之間交換的一些基礎科學。這些結果發表在《 Nature Communications Earth and Environment》上。

SOFIA 觀察到了一種特殊形式的未結合的氧氣，被稱為原子氧，它與在地球表面發現的生命之氧不同。原子氧在冷卻高層大氣方面起著重要作用，因此被用來估計這一區域的溫度。

氣候模型預測，溫室氣體的增加將提高低層大氣的溫度，但降低中間層的溫度。對中間層的溫度進行更準確的監測可以幫助研究人員更好地了解低層和高層大氣之間的關係。SOFIA的直接測量改善了這些溫度估計。

從大約30英里高的地方開始，中間層和低熱層一直很難研究。地面望遠鏡受到了低層大氣中水汽的扭曲的阻礙。高空飛行的衛星依靠其他物質來推斷氧氣的水平，但無法進行直接測量。1990年代在火箭上甚至在航天飛機上飛行的儀器提供了這些地區的簡短快照。

SOFIA在大約4萬英尺（或7英里高）的高度飛行，它利用一架波音747SP，翱翔在大氣層中99.9%的水蒸氣之上，並且足夠大，可以攜帶直接測量氧氣所需的紅外儀器。