平流層頂

平流層位於對流層頂之上，頂界伸展到約50～55千米。在平流層內，隨着高度的增加氣温最初保持不變或微有上升，到25～30千米以上氣温升高較快，到了平流層頂氣温約為270～290K 。平流層的這種氣温分佈特徵同它受地面影響小和存在大量臭氧（臭氧能直接吸收太陽輻射）有關。這一層過去常被稱為同温層，實際上指的是平流層的下部。

在平流層中，空氣的垂直運動遠比對流層弱，水汽和塵粒含量也較少，因而氣流比較平緩，能見度較佳。對於飛行來説，平流層中氣流平穩、空氣阻力小是有利的一面，但因空氣稀薄，飛行器的穩定性和操縱性惡化，這又是不利的一面。高性能的現代殲擊機和偵察機都能在平流層中飛行。隨着飛機飛行上限的日益增高和火箭、導彈的發展，對平流層的研究日趨重要。 ^[2] 

“平流層頂抬升”是一種異常的大氣現象，一般發生在北半球高緯度的冬季。在中、低緯，由於大氣中的臭氧直接吸收太陽短波輻射，在50km左右出現温度最大值，此處對應着平流層頂。而在極區，由於太陽輻射遠遠小於中、低緯，而且還受到各種動力驅動的影響，比如極區的氣旋、反氣旋和各種大氣波動，使得不能僅僅通過大氣温度判斷平流層頂，特別是在極區的冬季常有平流層突然增温事件發生，10hPa高度的大氣温度會突然增加幾十開爾文，由此可能在更高的高度，如80km出現平流層頂，即“平流層頂抬升”。此事件與極渦和重力波活動有關。 ^[3] 

科學家表示有機物可以生活在地球表面上方50千米的高處，也就是平流層頂。在大氣層這樣的高度，氣壓只有海平面的幾分之一，温度大約為0攝氏度。但這樣的温度比平流層下方要更温暖，從而創造了一個適合微生物生存的潛在家園，這些微生物可能是被風暴、火山噴發、高海拔的飛機以及其它地面上方的人類活動帶至平流層的。儘管有些實驗室測試表明有機物能夠在這樣的高度生長，但試圖收集這些生物樣本的科技仍有待發展。

科學家舒爾澤利用美國佛羅里達州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心的實驗室裏的火星模擬室來測試微生物在火星表面寒冷、低大氣壓和主要是二氧化碳的條件下生存和發展的能力。其中兩個條件——温度和低大氣壓——和地球大氣層高處的條件相似。“如果微生物能夠在火星環境下生存發展，那麼它們在平流層高處存活是非常可能的，” 舒爾澤在11月4日召開的科學作家2013會議上這説道。

據稱微生物在地球大氣層低處無處不在。科學家發現有些細菌——包括名為液化沙雷菌的常見微生物，以及在西伯利亞永久凍土裏發現的食桿菌屬物種——都能夠在0攝氏度、富含二氧化碳、無氧氣大氣層，以及只有7毫巴低大氣壓的環境下存活。海平面的大氣壓平均為1013毫巴。相比之下，平流層的環境要和諧的多，至少氧氣是存在的。除此之外，温度和壓力環境也是非常類似的。平流層更温暖，至少不比平流層下方區域冷。從地球表面向上升，温度隨着海拔的增加而不斷降低，直到達到-60攝氏度的低温，然而臭氧層會吸收太陽輻射，名為氣溶膠的微小粒子會開始温暖整個平流層。温度在平流層達到0攝氏度。在平流層和在往上一層中間層之間的區域，温度會再次下降。

同時，被證實的細菌可存活的最高海拔為41千米，科學家表示希望有朝一日能夠在平流層發現細菌存在的證據以刷新這一紀錄。在不遠的未來，研究人員希望利用DART在低海拔收集微生物，包括那些可能產生疾病的微生物。“無論我們發現了什麼——無論它是什麼——我們都將測試收集的細菌和真菌以測試它們是否能夠生長。”

這些測試，與在火星模擬室裏進行的測試一樣，都非常重要，因為研究人員需要知道大氣層高處的微生物是否能夠吸收水和必需的營養物質進行新陳代謝以及允許它們能產生新細胞的其它活動。

如果模擬器揭示在大氣層高處——潛在的甚至是平流層——發現的細菌無法生長，那麼這樣的海拔應該不屬於活躍的生物圈。因此，活躍生物圈的範圍可能僅限於地球表面上方几英里而已。然而，火星模擬室並沒有解釋一個重要因素：紫外線暴露。平流層位於臭氧層之上，它阻擋了大部分太陽發出的損害DNA的紫外線輻射，因此高空的紫外線水平可能也會限制微生物的存活和生長。 ^[4]