“来自大气分子的散射光会在来自羟基自由基的荧光上叠加100万次 ， 所以我们使用了一种能够快速打开和关闭的检测器 。”布龙说 ， “在激光脉冲期间 ， 我们会将该检测器关闭 ， 等待100纳秒后重新打开 ， 从而捕获来自羟基自由基的最后一部分荧光信号 。”
现在 ， 这个领域的专家已经对大气中羟基自由基的位置
根据这种理解 ， 研究人员推断羟基自由基不可能产生于闪电中心 。正如布龙所解释的那样 ， 自由基根本无法在极端高温下存活：“每个羟基自由基可能都会在几微秒内被消除 。因此 ， 它们很有可能还没来得及从闪电中心释放出来就消失了 ， 以至于我们不可能检测到它们 。”
相反 ， 研究人员猜测羟基自由基是间接产生的 ， 具体来说是通过闪电形成的一氧化氮进行后续反应这一过程产生的 。但是在飞行任务中 ， 飞机上的激光诱导荧光测试仪反复显示出难以解释的、对应羟基自由基的荧光峰 。更重要的是 ， 这比之前对大气羟基自由基的所有观测值都高出几个数量级 。
布龙说：“在一次飞行任务结束后 ， 我总是与坐在飞机机舱后方操作我们仪器的同事交谈 。”他们会报告自己的观测结果：“我们在云端时观测到了一些明显的羟基自由基信号 ， 但是我们并不了解它们真正的含义 。”然而 ， 当时这支团队正专注于那次飞行任务的主要目标 ， 因此决定后面再研究这些出人意料的羟基自由基信号 。“但是我们再也没有对这些数据进行分析 ， 直到几年前的一个夏天 ， 我心血来潮 ， 通过我们新开发的技术 ， 分析了这些信号并发现 ， 这确实是羟基自由基的信号 。”
通过将羟基自由基尖峰出现的时间与全美范围内的闪电数据进行匹配 ， 布龙发现有一些羟基自由基的出现可以与闪电联系起来 。正如他们所记录下的数据 ， 有一些光谱尖峰是在机载前置摄像头拍到闪电后立即出现的 。不过 ， 研究人员还无法将大约三分之一检测到的羟基自由基尖峰与闪电联系起来 。
于是 ， 研究人员便在实验室里利用人造闪电 ， 以进一步了解这些观测结果 。布龙说：“结果显示 ， 我们能够利用这种火花放电的方式 ， 产生许多羟基自由基 。”重要的是 ， 他们发现如果制造闪电的装置的温度被调低 ， 以至于无法产生可见火花 ， 他们就检测到了大量的羟基自由基 。
研究人员由此推断 ， 检测到的羟基自由基产生于非高温的火花放电区 。“这些放电区域位于高温放电通道以外 ， 拥有足够的能量来分解水分子 ， 从而产生我们观察到的羟基粒子 。”布龙总结道 ， “人们不难理解 ， 云中会发生多种电荷分离和弱放电过程 。其中肯定有不少过程可以产生羟基物种 。”
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看不见的闪电
根据这支团队的测量结果 ， 全球大气羟基自由基中有16%可能都来自于这种不可见闪电 。对此 ， 西班牙安达卢西亚天体物理研究所（Institute of Astrophysics of Andalusia）的弗朗西斯科·戈迪略-巴斯克斯（Francisco Gordillo-Vázquez）评价道 ， 这是一个非常有趣的观测结果 。目前戈迪略-巴斯克斯正在自己的实验室里做复现实验 ， 以此验证布龙团队的结果 。“直到现在 ， 人们都认为这些氧化剂（羟基自由基）是通过闪电产生一氧化氮这一路径间接产生的 。但最近的实验结果——它们可以直接从闪电中产生——改写了这种观点 。”
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