2017年拍照的一组印象看上去很古怪——在挪威斯瓦尔巴群岛上方苍白的冬日天空中，一道道细小的绿色光斑悬浮在极光光幕周边。这些碎片状类极光辐射跨度仅有几千米，保持的时刻缺乏一分钟。最令人费解的是，它们好像完全不受刻画惯例极光概括的隐形磁力线的束缚。“这种小东西真实过分独特。”挪威斯瓦尔巴大学中心的空间物理学家Katie Herlingshaw表明。

  瑞典境内的天线套三维非相干散射雷达观测站之一，专门接纳高层大气反射的雷达脉冲信号。图片来自：欧洲非相干散射协会

  一台重要的新仪器或许终究会找到答案。据《科学》报导，本年秋季，总部在瑞典的欧洲非相干散射科学协会（EISCAT AB）计划正式启用一台耗资6500万美元的新一代雷达呈现——欧洲非相干散射三维雷达（EISCAT_3D）。依托这套设备，科研人员得以以史无前例的方法勘探高层大气。EISCAT AB 科学主管Thomas Ulich介绍，这套横跨斯堪的纳维亚北部建立的雷达阵列组合，有望成为“全球最先进的非相干散射雷达”，可以全景观测电离层在太阳风暴冲击下的扰动状况。

  地球磁场的磁力线会将高能粒子会聚至南北极邻近的大气层，因而斯堪的纳维亚北部是观测大气扰动的绝佳区域。这类扰动是一个科学谜题，不只搅扰高频无线电通信、添加近地卫星的大气阻力，还会让GPS及其他空间导航呈现信号在穿过受扰动等离子体时呈现信号闪耀。EISCAT_3D将协助科学家更好地了解这些要挟，一起还能追寻日益增多的空间碎片群，这也是对航天器构成的另一大危险。

  这些实际运用价值让EISCAT_3D的落地显得很急迫。对科研工作者而言，该仪器的初次露脸恰逢一个科学上令人入神的机遇。“咱们正处在极光探究的黄金年代。”瑞典空间物理研讨所的Stephan Buchert称。

  许多惊喜来自全球的极光观测者网络。芬兰气候研讨所的空间物理学家Maxime Grandin介绍，19世纪以来，船长、修道士等业余观测者就会将极光观测记载寄给斯堪的纳维亚的科学家。现在，凭借社会化媒体和智能手机拍照的带有准确时刻戳的图画，“民间科研爱好者完全改造了极光研讨范畴”。

  Grandin表明，这场全新研讨年代的初步，源于STEVE现象的发现——一道紫色光带，横跨数百公里，呈现在天空中比一般极光更靠南的方位。直到2010年代初，极光爱好者在网上共享实拍相片后，这一奇迹才引起广泛重视。科研人员结合相片与卫星观测数据，终究证明STEVE现象与大气上层一个狭隘的高温等离子体通道以及高速带电粒子流相关。

  在民间观测者的助力下，人类发现的极光品种不断丰富，与STEVE伴生的波涛状“沙丘极光”、快速活动的绿色条纹“栅门极光” 相继被记载。最近，斯瓦尔巴当地科研团队又发现了新奇迹：弱小的淡粉色“鬼魂极光”，或许由高激发态氮、氧分子构成。这些极光进一步增添了神秘色彩。

  大约10年前，极光爱好者开端连续观测到这类碎片光斑，其成因至今没有结论。斯瓦尔巴群岛周边已记载数百次该现象，这片区域的特别地理方位或许是破解谜题的要害。该群岛地处地球磁场日侧尖点下方，这片漏斗形区域会引导太阳带电粒子涌入地球高层大气，催生惯例极光。但当地观测到的碎片状类极光辐射的构成机制天壤之别，源自电离层内部本身活动。Herlingshaw坦言：“咱们没有把握这一现象背面的根底物理原理。”

  EISCAT_3D有望拨开迷雾，提醒碎片状类极光辐射及其他新式极光现象的内涵构成机制。在芬兰、挪威、瑞典、我国、日本和英国等成员国的支持下，该安排已在挪威安装了一套发射-接纳阵列，向高层大气发射强雷达波束；一起，在芬兰和瑞典布置了数千个接纳天线，用于捕捉电离层中自由电子散射出的弱小回波信号。

  Grandin将现有非相干散射雷达比作“在冰川上钻小孔”，只能沿狭隘视野勘探大气。相比之下，EISCAT_3D 的3组天线阵列的将“制作整片天空”——呈现可构建高层大气三维图画，让科学家完好观测碎片状类极光辐射等现象的空间全貌。

  Ulich表明，若无不行预见的突发毛病，EISCAT_3D 的部分阵列将于本年年底投入运转，刚好赶上太阳11年活动周期极大期的结尾。项目团队现在正在拟定非成员国科学家的雷达观测运用分配计划。Herlingshaw以为，全球科研需求将会非常旺盛，由于EISCAT_3D 必然会发现许多人类从未预想过的空间现象。