撰文╱歐凱勒根 翻譯╱邱淑慧
我們的太陽有時會產生巨大日焰，噴發出的粒子和輻射可能嚴重危害地球。150多年來科學家研究這些爆發及其對地球的影響，聚焦在爆發規模看似達極大值的單一事件：1859年的卡林頓事件。太陽的噴發衝擊地球，注入地球磁場的能量大到引起猛烈磁暴，產生了美麗極光，但也使電報線路發生電線走火。這場看來奇怪的磁暴，對當時電力設施的破壞有限，致使大眾生活些微不便。但是現在研究人員認為，卡林頓事件以及後來發生在1921年強度類似的磁暴，是災難即將發生的不祥預兆。
太陽磁暴的影響還可能更糟，2012年首度發現這個跡象：約在公元775年曾經發生超級磁暴，強度相當於卡林頓事件的數十到數百倍。科學家推論，這個古代超級磁暴可能來自萬年發生一次的「超級日焰」，強度是一般日焰的數千倍。如果今日這樣的超級日焰直接襲擊地球，將毀滅遍佈全球的線路。日本名古屋大學的三宅芙沙在2012年帶領團隊發現775年事件，科學家現在把這樣的超級日焰稱為「三宅事件」。
●尋找日焰事件 從年輪下手
科學家對極地冰冠（ice cap）以及保存在淹水沼澤或山頂高處的古老樹木樣本進行化學分析，以尋找這些日焰事件。當太陽噴發的粒子撞擊地球大氣層，會產生許多不穩定的放射性元素，稱為同位素，並堆積在這些位置。例如太陽活動會產生碳14，而樹木成長時會吸收碳14。樹幹內的每一圈年輪代表成長一年，科學家可藉此估計太陽活動造成同位素峰值的確切時間：年輪內的碳14越多，表示當時太陽噴發大量粒子撞擊地球大氣層。
藉由研究冰芯中鈹10和氯36的含量，科學家可進行類似但精準度略低的測量，綜合這兩種方法則可獲得對於歷史事件的精準計算結果。目前已有的年輪數據幾乎涵蓋整個全新世，也就是從1萬2000年前至今的地質年代。仔細研究這些數據以尋找碳14的峰值相當耗時。僅是一年的數據，通常就要花好幾個星期來分析並交叉比對許多年輪樣本。
但針對公元前7176年的事件，科學家首先在冰芯中發現鈹10的峰值，後續則在年輪中發現相對應的碳14峰值。對於公元前5259年的事件，團隊研究這個時期年輪中的碳14，發現另一個峰值。在兩組資料中都發現同位素大幅增加的現象。並且都與三宅芙沙在775年事件中發現的等級類似。
●過去一萬年 至少發生三次
即使如此，太陽噴發粒子的數量峰值和伴隨的磁暴強度，關聯性依舊不明確。然而有線索顯示，775年事件至少伴隨有大規模的極光，這在中國歷史上有記錄，表示太陽噴發這強大的粒子流造成強大磁暴。如果這所有關聯都正確，那就表示僅是過去一萬年，地球就遭受至少三次超級日焰。（藉由碳14分析尚餘的84%年輪資料，還可能發現更多類似事件的證據。）如果這樣的現象發生在現代，對地球軌道上的衛星與地面基礎設施可能造成毀滅性的損壞。1989年3月，一場比卡林頓事件弱上許多的磁暴，就使加拿大魁北克全省電力網過載，造成12小時的大停電。三宅事件造成的磁暴如果發生在現代，可能造成更廣泛的效應，包括電力網損壞和衛星故障。
●若現在發生 可能網路末日
美國加州大學爾灣分校的阿卜杜－喬迪最近的計算結果顯示，卡林頓事件等級的磁暴若發生在現代，甚至會造成「網路末日」。來自這類磁暴的高能量粒子會襲擊國際海底電纜，擾亂全球網路長達數星期甚至數個月。阿卜杜－喬迪估計，一旦美國發生這樣的災難，每天造成的損失就達70億美元。更強大的磁暴例如三宅事件，造成的損害幾乎難以估計。阿卜杜－喬迪說：「一旦發生卡林頓等級的事件，人們還有可能恢復生活秩序，因為數據本身不會消失。至於強度高十倍或百倍的事件，我不知道有何後果。我猜想，會有大量資料損失，人們可能失去所有的記錄、銀行資料和關鍵健康資訊，而且沒有方法可以回復。」
●監測太陽活動 提早做準備
全球文明因為三宅事件而陷入黑暗時期，這樣的可能性此刻看來非常遙遠。但有部份估計顯示，未來十年發生卡林頓等級事件的機率約12%。可藉由監測太陽活動來為這類事件做好準備，在超級日焰和磁暴發生前，先關閉衛星與電力網。但是三宅事件可能就難以防範並因應。
在此同時，科學家持續在古老年輪與冰芯中尋找太陽極端事件的其他證據。「我們開始了解，太陽可能更活躍、能量更強大。先前人們研究其他恆星的超級日焰時，曾討論到太陽是否發生類似事件。根據這些歷史記錄看來，太陽完全有潛力可以達到這個等級。」（摘錄，文中插題為編者所加）
本文取自《科學人》雜誌2022年3月號，更多的內容歡迎閱讀《科學人》雜誌。相關訊息網址：sa.ylib.com
