超級日焰

超級日焰

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