美國國家航空航天局（NASA）戈達德太空飛行中心的科學家于2013年10月30日，提出了通過星載鈉激光雷達揭示位于地球表層40~110英里以上（即地球大氣層真空區(qū)域）地球中間層的化學和動力學之間的復雜關系。戈達德的科學家推進了世界上第一個星載鈉激光雷達對地球中間層的研究。戈達德技術人員正在利用用于NASA科學任務的激光系統(tǒng)構(gòu)建能夠太空探測鈉的儀器。 

　　雖然地球中間層這個比較小的區(qū)域中包含其他金屬的顆粒，鐵、鎂、鈣、鉀，但當這些顆粒遇到地球大氣層，在所有地球之外蒸發(fā)產(chǎn)生的灰塵中，鈉是最容易被檢測到。這個塵埃是所謂的黃道塵埃云團的一部分，源于小行星和彗星產(chǎn)生的碎片。而事實證明，鈉為地殼中第六個最豐富的元素，可以作為表征地球中間層的示蹤劑，對地球大氣知之甚少的區(qū)域具有敏感的影響。 

　　科學家指出，在地球中間層有一層鈉原子，當黃光進入該地區(qū)，光反射鈉顆粒，引起他們產(chǎn)生共鳴，或發(fā)光。通過檢測返回來的光，就可以測量中間層鈉原子的數(shù)量，及其運動的溫度和速度。而且由于鈉的相對豐富，提供揭示了高層大氣中發(fā)生的更多小規(guī)模動態(tài)信息的更高分辨率數(shù)據(jù)。由此，科學家們可以更多地了解太陽能的影響，有助于區(qū)分其與人類的影響。 

　　圖1 Goddard technologists are leveraging laser systems used in a number of NASA science missions to

build an instrument capable of detecting sodium from space.

Image Credit: NASA Goddard/Bill Hrybyk 

　　雖然科學家已經(jīng)利用鈉激光雷達進行地面測量至少40年，但他們從來沒有利用星載儀器收集數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)僅限于時間和空間，而不能提供全球動態(tài)圖像?？茖W家希望通過鈉的熒光性繪制整個地球中間層地圖。科學家指出，衛(wèi)星SABER儀（使用寬帶發(fā)射輻射測量大氣探測）假定動態(tài)是恒定的，衛(wèi)星覆蓋所有經(jīng)度需要當?shù)貢r間60天。SABER為掃描式儀表。換句話說，SABER需要采集來自大氣中各個部分的信號。與此形成鮮明對比，鈉激光雷達將指出一個特定的點，并只收集該點數(shù)據(jù)。正因為如此，可以獲得了最大未知數(shù)的小規(guī)模動態(tài)。而這些小規(guī)模動態(tài)被認為是高層大氣循環(huán)的主要驅(qū)動力。 

　　激光技術專家認為NASA將受益于星載儀器。科學家已經(jīng)開發(fā)了NASAICESat衛(wèi)星地球科學激光系統(tǒng)應用科學大氣實驗室的航天飛機載荷的相關激光技術。