近日，科學家發現湯加火山爆發的影響波及到了太空。

GOES-17衛星捕捉到了湯加火山于2022年1月15日海底爆發時形成的傘形云團，圖片來自NASA地球觀測站

2022年1月15日，位于南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山爆發時，向世界多地發送了大氣沖擊波、音爆和海嘯波。

從全球氣候影響來看，我國科學家在3月發表的一項研究中提出，湯加火山爆發后次年全球平均地表溫度僅下降0.004°C，不足以對全球氣候產生顯著影響。但其爆發的影響可以波及到太空大氣。

通過分析美國國家航空航天局(NASA)電離層連接探測器(ICON)和歐洲航天局(ESA) Swarm衛星的數據，科學家發現湯加火山爆發后幾小時內，在位于太空邊緣的電離層(地球帶電的上層大氣層)形成了以颶風速度行動的風和不尋常的電流。相關成果發表在《地球物理學研究快報》(Geophysical Research Letters)。

圖片來自《地球物理學研究快報》(Geophysical Research Letters)

“這座火山造成了我們在現代所見過最大的太空擾動之一。”論文主要作者、加州大學伯克利分校物理學家Brian Harding說道，“它使我們能夠測試低層大氣和太空之間鮮為人知的聯系。”

ICON項目于2019年啟動，以確定地球天氣如何與太空天氣相互作用，這取代了以往假設，即只有來自太陽和太空的作用力才能在電離層邊緣導致天氣活動。2022年1月，該探測器經過南美洲時，在電離層觀測到由湯加火山所引發的來自地球對太空邊緣的擾動。

“這些結果令人興奮地展示了除了太空天氣會影響地球，地球上的事件會如何影響太空天氣，”位于華盛頓NASA總部的太陽物理學部門太空天氣主管Jim Spann說道，“全面理解太空天氣會最終幫助我們減輕它對社會的影響。”

湯加火山爆發影響示意圖，圖片來自NASA戈達德太空飛行中心/Mary Pat Hrybyk-Keith

當湯加火山爆發時，一股巨大的氣體、水蒸氣和灰塵噴向天空，并在大氣中造成了巨大的壓力擾動導致強風。隨著風向上移動到更薄的大氣層，其移動速度更快。在到達電離層和太空邊緣時，ICON記錄的風速高達每小時450英里，這是ICON自發射以來所測量到的120英里高度以下最強風速。

在電離層，極端的風也會影響電流。電離層中的粒子有規律地形成一股向東流動的電流，即赤道電噴流，由低層大氣中的風提供動力。湯加火山爆發后，赤道電噴流的峰值功率激增到正常功率5倍，并急劇轉向，短時間向西流動。

論文共同作者、加州大學伯克利分校物理學家Joanne Wu表示看到電噴流因為地球表面發生的事件產生極大逆轉“令人驚訝”，“這是以前只在強磁暴中見過的情況”。強磁暴是一種由太陽粒子和輻射引起的太空天氣。

前述研究有助于人們理解電離層如何受到地面和太空事件的影響。強烈的赤道電噴流與電離層物質的重新分配有關，會干擾全球定位系統和通過該區域傳輸的無線電信號。

未來，NASA將啟動地球空間動力學星座(GDC)項目，使用一組小型衛星，猶如地面上的天氣傳感器，以跟蹤電離層的電流和氣流。通過更好地了解電離層電流的影響因素，科學家將會更好預測前述干擾所引發的嚴重問題。