地球電離層可能藏著暗物質的關鍵祕密

最新理論研究顯示，地球可能泡在暗物質裡，以波動性質表現為主的暗物質海浪拍打著高空稀薄大氣，發射可檢測的無線電波，讓天文學家找到宇宙中最難捉摸的物質。

▲ 太陽放射的帶電粒子與大氣原子，在電離層碰撞產生極光。最新研究結果認為，這裡或許是尋找暗物質的最佳地點。（Source：NASA）

至目前為止，從星系難以解釋的旋轉曲線到宇宙最大天體結構宇宙網，大量觀測證據都顯示暗物質確實存在。天文物理學家嘗試以重力公式解釋觀測結果，但都失敗了，多數天文學家認為暗物質是某種未知形式物質，且幾乎不會與光或正常物質交互作用。

之前科學家普遍認為，暗物質可能由大質量粒子組成，但依循此方向發展的觀測與搜尋至今一無所獲。部分天文物理學家提出完全相反概念，暗物質粒子質量極小，如軸子（axions）或有微小質量的光子。此類粒子組成的暗物質，會比所知最輕盈粒子物質的質量再小數百萬倍，故暗物質波動性質遠較粒子性質明顯，表現出來就像宇宙海洋的波浪。

團隊計算模擬這種並非完全黑暗的超輕盈暗物質模型，發現與正常物質交互作用非常微弱，多數情況微弱到幾乎無法偵測到。但極少數情況，當暗物質接觸電漿，如果暗物質波動頻率與電漿波動頻率相同，共振效應會放大兩種物質振幅，最終發射出可觀測到的無線電波。

電漿無所不在，所有恆星向太空吹出的恆星風就是電漿之一。所以天文學家曾探測日冕和恆星形成區，看是否發現此種無線電波。現在團隊目標轉向離地球最近的交互作用區域，也就是大氣電離層。電離層某種頻率電波可能和暗物質波相互作用，如果精確調整特殊頻率的高性能無線電天線，持續觀測電離層一年，或許能有什麼發現。

這將是耗時的挑戰，此形式存在的暗物質高度理論化，或許需數年甚至數十年，搜尋無線電波的觀測技術才能發展成熟。但如果這是正確方向，將成為學術金礦，讓人類在家門口就能研究宇宙最神祕物質。