極光一直以來都是令人著迷的自然現象。科學家們早已知道其背後的原因——高能粒子撞擊地球的氣體，但如何產生這種現象卻始終是一個謎。特別是，究竟是什麼無形的力量將這些粒子以如此劇烈的速度推向地球呢？近日，一個國際研究團隊終於找到了這個「無形動力源」的答案：阿爾芬波（Alfvén waves）。這些等離子體波沿著地球的磁場線傳播，宛如一個太空電池，持續為地球大氣中的極光表演充電。這項有趣的發現是由香港大學（HKU）地球與行星科學系和加州大學洛杉磯分校（UCLA）大氣與海洋科學系共同領導的研究團隊所提出。
地球的大氣就像一個舞台，而極光則是這場表演的主角。要讓這場燈光秀持續上演，必須有穩定的電力供應。科學家們長期觀察到電場向下加速粒子，但卻存在一個巨大的邏輯空白。沒有電源的話，這些電場理應在幾秒鐘內消失。這個謎題圍繞著缺失的電池。研究團隊利用他們在木星和土星磁層的專業知識，從行星的角度入手，解開了這個地球上的謎團。研究顯示，阿爾芬波就是那個電池。這些強大的等離子體波沿著地球的磁場線移動。透過追蹤不同空間區域的粒子運動，研究人員證明了阿爾芬波作為天然粒子加速器的功能。
為了驗證這一理論，研究人員借助了NASA的范艾倫探測器和THEMIS任務的實證數據。這些衛星數據確認了阿爾芬波不僅在空間中穿梭，還能主動持續地補充極光加速區域內的能量。這種持續的補給保持了電場的穩定，確保了極光不會只是瞬間的閃光，而是持續的光秀。香港大學地球與行星科學系的姚中華教授表示：「這一發現不僅為地球極光的物理學提供了明確的答案，還為我們太陽系及其他星球提供了通用模型。」
這項研究不僅僅解決了一個局部謎題。由於阿爾芬波對等離子體物理學至關重要，這項研究為整個銀河系提供了一個通用模型。姚教授補充道：「我們的團隊在香港大學長期專注於巨大行星的極光過程。通過將這些知識應用於地球附近的高解析度數據，我們填補了地球科學和行星探索之間的鴻溝。」地球極光背後的無形力量，很可能也是驅動木星、土星及其他星球上巨大極光表現的同一力量。該研究成果已於上個月發表在《自然通訊》期刊上。
