【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】Notanee Bourassa知道他在夜空中看到的并不正常。2016年7月25日，在加拿大Regina的IT技师Bourassa长途跋涉，带着两个年幼的孩子在他的家外面，向他们展示了一个美丽的移动灯光在天空中的极光。他经常在天空凝视着天空直到凌晨，用尼康相机拍摄极光，但这是他和孩子们的第一次探险。当一束薄紫色的光带出现并开始发光时，布拉沙立即拍下照片，直到20分钟后，光粒子消失了。在他十几岁的时候，他已经看了近30年的北极光，他知道这不是极光。这是别的东西。从2015年到2016年，公民科学家——像布拉萨这样对科学领域很感兴趣的人，但不一定有正式的教育背景——在网上论坛上分享这些神秘的光的30份报告，还有一个由科学家组成的团队，他们管理着一个名为Aurorasaurus的项目。
史蒂夫和银河在加拿大马尼托巴湖的Childs湖，这幅画是由11幅图像拼接而成的。图片版权：Krista Trinder
由美国国家航空航天局和美国国家科学基金会资助的“公民科学”项目通过用户提交的报告和推特来追踪北极光。由Liz MacDonald领导的Aurorasaurus团队，由位于马里兰州Greenbelt的美国航空航天局戈达德太空飞行中心的太空科学家，授予他们确定这一神秘现象的身份。麦克唐纳和她的同事埃里克多诺万(Eric Donovan)在加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)采访了这些图片的主要贡献者，他们是一个名为阿尔伯塔·奥罗拉(Alberta Aurora)的Facebook群组的业余摄影师，其中包括布拉萨(Bourassa)和首席执行官克里斯·拉茨拉夫(Chris Ratzlaff)。Ratzlaff给了这个现象一个有趣的新名字。但是人们仍然不知道它是什么。科学家对史蒂夫的理解改变了他的照片。布拉萨不是唯一一个观察史蒂夫的人。
加州大学伯克利分校(University of Calgary)和加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)运行的地面摄像机，被称为全天空摄像机(all-sky摄影机)，拍摄了大片天空，并捕捉到了史蒂夫和极光(极光)在遥远的北方。从太空中，欧洲航天局(ESA)的“蜂群”卫星恰好在同一时间通过了准确的区域，并记录了史蒂夫的情况。科学家们第一次对史蒂夫进行了地面和卫星的观测。科学家们现在已经学会了，尽管它的名字很普通，但史蒂夫可能是一幅非凡的拼图，描绘了地球磁场如何作用，以及如何与太空中的带电粒子相互作用。这一研究结果发表在今天的《科学进展》杂志上。麦克唐纳说：这是一种光显示，我们可以在离地面几千公里的地方观察。”它与太空中发生的事情相对应。收集更多关于史蒂夫的数据将帮助我们更多地了解它的行为及其对太空天气的影响。
史蒂夫(强烈的热发射速度增强)是在2018年3月10日，在当地时间午夜之后，在加拿大阿尔伯塔省的Crossfield。史蒂夫能被看见大约30分钟。图片版权：Chris Ratzlaff
这项研究强调了史蒂夫的一个关键品质：史蒂夫不是一个正常的极光。极光在全球范围内呈椭圆形，最后几个小时出现在绿色、蓝色和红色中。《公民科学》的报告显示，史蒂夫是紫色的，有一种绿色的尖桩栅栏结构。这是一条有始有终的线。人们观察史蒂夫的时间是20分钟到1小时然后才消失。麦克唐纳说：如果说有什么不同的话，那就是auroras和Steve是不同口味的冰淇淋。它们都是以同样的方式产生的：来自太阳的带电粒子与地球的磁场线相互作用。史蒂夫的独特之处在于细节，当史蒂夫和极光一起经历同样的大规模创作过程时，它会沿着不同的磁场线走，而不是极光。全天空摄像机显示史蒂夫出现在更低的纬度。这意味着，创造史蒂夫的带电粒子连接到离地球赤道更近的磁场线，这就是为什么史蒂夫经常出现在加拿大南部。
也许史蒂夫最惊讶的事出现在卫星数据上。数据显示史蒂夫包含了一股快速流动的极热粒子，称为亚极光离子漂移。自20世纪70年代以来，科学家们一直在研究艾滋病，但从未发现有伴随的视觉效果。这群卫星记录了带电粒子的速度和温度信息，但没有在飞机上成像。人们研究过很多艾滋病，但我们从来不知道它有可见光。现在我们的相机足够敏感，人们的眼睛和智力对于它的重要性是至关重要的，多诺万领导了全天空摄像机网络，他的卡尔加里同事们领导了这一群卫星上的电场仪器。史蒂夫是一个重要的发现，因为它的位置在亚极光区，一个比大多数极光出现的地方更低的纬度地区。首先有了这个发现，科学家们现在知道在亚极光区发生了未知的化学过程，从而导致了这种光的发射。
具体来说极光和史蒂夫的创造过程始于太阳向地球发送大量的带电粒子。这一激增对地球磁场施加了压力，磁场将太阳的带电粒子送到地球的远端，即夜间。在地球的这个遥远的夜晚，地球的磁场形成了一个独特的尾巴。当尾巴拉伸并拉长时，它就会将反向定向的磁场紧密结合在一起，形成一个称为磁重连接的爆炸过程。就像一个被拉伸的橡皮筋突然断裂，这些磁力线就会反弹向地球，携带带电粒子。这些带电粒子猛烈撞击上层大气，使其发光并产生我们看到的极光——现在可能是史蒂夫。图片版权：NASA Goddard's Conceptual Image Lab/Krystofer Kim
其次史蒂夫总是出现在极光的出现，这通常发生在高纬度地区，称为极光区。这意味着在近地空间发生了一些事情，导致了极光和史蒂夫。史蒂夫可能是唯一一个在高纬度极光区和低纬度亚极光区之间显示化学或物理联系的视觉线索。史蒂夫可以帮助我们理解地球上层大气中的化学物质和物理过程有时会在地球大气层的低层产生局部显著的影响，这就很好地解释了地球系统是如何运作的。团队可以通过更多的地面和卫星报告了解史蒂夫的很多情况，但同时将史蒂夫从地面和空间同时记录下来是很少见的事情。每一颗卫星每90分钟绕地球一圈，而史蒂夫只能在一个特定的区域持续一个小时。如果这颗卫星绕地球飞行，史蒂夫可能会在同一颗卫星再次穿过地球的时候消失。最后，捕捉史蒂夫成为了一种坚持和可能性的游戏。及时报告目击事件的同时，研究人员可以研究这些数据，这样我们就可以一起解开史蒂夫的起源、创造、物理学和散发性的谜团。关于“史蒂夫”这个名字是由公民科学家给出的吗?该团队将其作为对其最初名称和发现者的敬意。但现在是STEVE，是热发射速度增强的缩写。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：Science Advances
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心
编译：中子星
审校：博科园
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