根據最新一期《自然》雜誌報道，借助美國國家航空暨太空總署「耐力號」火箭任務數據，一個國際科學家團隊首次成功測量了整個地球的電場，該電場被認為與地球重力和磁場一樣重要。

參與研究的國際團隊觀看了「耐力號」火箭從挪威斯瓦爾巴發射場成功發射。圖片來源：美國國家航空暨太空總署

這種電場稱為雙極電場。科學家早在60多年前就提出假設，認為它驅動地球大氣層從地球南北極逃逸。 「耐力號」任務數據證實了雙極電場的存在，並量化了其強度，揭示了它在驅動大氣逃逸和更廣泛地塑造地球電離層（上層大氣層）方面的作用。

了解地球大氣層的複雜運動和演變不僅為科學家提供了地球歷史線索，還能讓他們洞察其他行星奧秘，並判斷哪些行星可能適合生命存在。

自1960年代末期以來，飛越地球兩極的太空船就探測到了一股從大氣層流向太空的粒子流。理論家稱之為極風，並認為大氣層中的外流現象可能是強烈的、未經過濾的陽光使大氣中的一些粒子逃逸到太空中，就像水從鍋中蒸發成蒸汽一樣。

氫離子是極地風中最豐富的粒子型，受到的向外力比重力強10.6倍。令人費解的是，觀測到的極風中的許多粒子都是冷的，沒有任何被加熱的跡象，但它們卻以超音速移動。科學家懷疑，有某種力量將這些粒子從大氣層中「拉」出來，一個尚未被發現的電場可能在其中發揮作用。

「耐力號」所收集的數據中，在約518公里高度範圍內，電位變化僅0.55伏特。半伏特只相當於一塊手錶電池的電壓，但這個電壓剛好可以解釋極地風。研究人員表示，半伏特足以抵消重力，讓粒子以超音速向上進入太空。

研究團隊發現，雙極電場將電離層的「標高」提高了271%。這意味著在更高的高度上，電離層仍能維持較高的粒子密度。雙極電場就像一個“傳送帶”，將離子層“抬升”到更高位置。

雙極電場作為與重力和磁場並列的地球基本能量場，可能一直塑造著大氣層的演變。由於它是由大氣內部動力學產生的，科學家預計，在其他行星（包括金星和火星）上也存在類似電場。