溫度高達三千度 地球夜空中的神秘紫色光帶(圖)
（示意圖/圖片來源：AI製圖/看中國）
當夜空出現一道筆直延伸數百至上千公里的紫色光帶，伴隨若隱若現的綠色條紋，不少人第一時間都會以為那是極光。近年科學研究證實，這種令人驚艷的天空奇景其實並非傳統極光，而是一種過去長年沒有被正式辨識的大氣光學現象，名為「史蒂夫」（STEVE）。
這條神秘的光帶雖然數十年來不斷被攝影師拍下，可能早在18世紀已經有人留下紀錄，但是直到近年，在業餘觀測者與科學家的合作下，它才真正揭開身世，也成為公民科學協助重大發現的代表案例。
一條陌生光帶 因攝影愛好者而受到關注
多年來，世界各地的極光攝影師偶爾會拍到一道狹長、帶有紫色光澤的光帶，由於它總是在極光活動期間出現，許多人一直誤以為只是極光的一種型態。
轉折發生在2016年，加拿大阿爾伯塔省一群熱愛拍攝極光的攝影者組成「阿爾伯塔極光追逐者」社群，他們持續記錄這種特殊現象，最初將它誤認為「質子弧」，認為與質子極光有關。
不過，卡加利大學物理學教授艾瑞克·多諾萬看到相關照片後，對這項判斷產生懷疑，因為質子極光本身不會以肉眼看見。於是，他開始將攝影者提供的拍攝時間與GPS座標，與歐洲太空總署「蜂群」衛星的觀測資料逐一比對，最終確認這是一種先前尚未被完整描述的大氣現象。
為何叫「史蒂夫」？
這個奇特名稱的誕生充滿幽默感，攝影師克里斯·拉茨拉夫提議，把這道神秘光帶暫時命名為「史蒂夫」。這個靈感來自2006年動畫電影《籬笆牆外》，片中動物角色面對突然出現的巨大籬笆時，乾脆替它取名叫「史蒂夫」，藉此降低未知事物帶來的不安。
沒想到，這個原本只是臨時起意取的名字迅速流傳開來。之後，美國地球物理聯合會會議上，有研究人員進一步替「史蒂夫」設計出正式縮寫，全名為「Strong Thermal Emission Velocity Enhancement」，中文可翻譯為「強熱輻射速度增強」，這項名稱後來也獲得美國太空總署研究團隊採用，使原本幽默的暱稱正式成為科學術語。
不是極光 卻總是伴隨極光出現
史蒂夫外觀與一般極光有明顯不同，它通常呈現一條狹窄的紫色或紫白色弧形光帶，由東向西延伸，長度可達數百至數千公里，但寬度相對狹窄，每次持續約20分鐘至1小時。截至2018年，這種現象已經在加拿大、阿拉斯加、美國北部、英國、丹麥、澳洲及紐西蘭等地被觀測到，而且觀測範圍往往比一般極光更遠離地球兩極。
研究人員發現，史蒂夫幾乎都會伴隨極光活動一起出現，因此長期被誤認為極光的一部分。2016年至2018年間，NASA甚至注意到史蒂夫似乎在特定季節比較容易出現。不過，2024年10月11日，一場地磁暴期間，南澳大利亞也成功拍攝到史蒂夫，再度提供研究的新資料。
衛星揭開形成原因
真正讓史蒂夫身分明朗的是衛星觀測結果，歐洲太空總署蜂群衛星分析發現，史蒂夫對應的是一條約25公里寬、位於450公里高空的高溫等離子體帶。令人驚訝的是，這條等離子體帶溫度高達3000攝氏度，並以每秒6公里的速度高速流動。
2018年發表於《Science Advances》的研究指出，史蒂夫伴隨著一種稱為「亞極光離子漂移」的高速高溫帶電粒子流，也是首次觀察到亞極光離子漂移對應的可見光現象。
同年另一項研究進一步指出，史蒂夫的天空輝光不是由電子或離子直接沉降造成，因此形成機制與一般極光有所不同，推測可能是在電離層內部產生。其中一項解釋認為，受激發的氮原子分解後與氧作用，形成會發光的一氧化氮，進而產生這條神秘光帶。
常伴隨神秘的「綠色柵欄」
不少觀測照片中，史蒂夫下方經常可以看見一道道排列整齊、宛如柵欄般的綠色光柱。研究指出，這種被稱為「柵欄狀極光」的現象，雖然經常與史蒂夫同時出現，但兩者並非完全綁定。有時可以看到柵欄狀極光，卻沒有史蒂夫；也有史蒂夫出現時，綠色條紋較不明顯。
科學家認為，柵欄狀極光是由電子沉降形成，但它的位置位於一般極光帶之外，因此形成機制與傳統極光不相同。此外，研究也發現，南北半球曾同時觀測到史蒂夫與柵欄狀極光，顯示這並非局部地區才會發生的現象。
至於綠色光柱移動速度比紫色光帶慢的原因，研究推測可能與高速帶電粒子流形成的渦旋有關，類似河流中流速不同所形成的漩渦結構。