台日合作在极光物理有了重大发现。国立成功大学今日宣布与中研院自制高精密太空科学量测仪器，参与日本 JAXA ERG 卫星任务。团队最新研究成果发现，极光电子加速区域达 3 万公里高空，颠覆 50 年来科学界对极光电子加速区的定论，可望延伸研究应用在木星、土星等各类天体的极光加速机制。
ERG（Exploration of energization and Radiation in Geospace）卫星任务属日本大型磁层科学卫星计划，由日本 JAXA 宇宙航空研究开发机构主导。日本 JAXA ERG 卫星任务旨在探索地球辐射带，了解当中相对论性粒子的加速机制，并对其中复杂的波动与粒子关系找出关键证据。
台湾团队在 2014 年获邀加入日本 JAXA ERG 卫星任务，负责打造专门量测太空相对低能量的 LEP-e 电子分析仪；由台湾 ERG 团队打造的 LEP-e 电子能量分析仪具有高方位角解析能力，能够精密量测具生成极光特性的电子。而台湾 ERG 团队由中央研究院天文及天文物理研究所和国立成功大学太空与电浆科学研究所共同组成，是 ERG 卫星任务唯一的日本海外仪器团队。
研究团队指出，极光（Aurora）是由太空中被加速的电子撞撃地球高层大气分子所造成的发光现象。过去科学界认为电子加速的区域大约是离地数千公里的地方，但具体高度是多少并不清楚，而精密、高解析的 LEP-e 电子能量分析仪，为本次极光研究带来重大突破。
▲ 成大参与 JAXA ERG 卫星任务，研究结果颠覆过往极光电子加速区定论。（Source：成功大学）
研究团队补充，透过 ERG 卫星搭载的 LEP-e 电子分析仪持续回传太空电浆数据，搭配高纬度区域 THEMIS 极光地面影像系统交叉比对，找出了极光电子的加速区域。研究结果显示，电子加速区域可发生在离地 3 万公里以上的高空，推翻一般认为极光加速主要发生在最高不超过 2 万公里高空的观点。
事实上，这是台湾第一次制作如此高精密和高解析的太空量测仪器，该仪器从设计、制造、校正到资料格式设定皆由台湾团队一手包办。卫星升空后，仪器也非常健康的在距离地表 200 公里至 32,000 公里间进行观测，是目前台湾自制仪器飞离地球最远的纪录，也是目前台湾唯一实质参与过电离层任务以外的太空仪器开发团队。
除了地球，太阳系木星、土星等其它行星也可观测到极光现象，某些天体，例如脉冲星也有类似电子被加速现象。研究团队预测，后续相关研究将促进人类对各类天体的电子加速机制有更深的理解与认识。
（首图来源：东京大学）
