太阳“超级耀斑”在不到 10,000 年前震撼了地球 并且可能再次袭击

    来源: 赢家娱乐

      我们的恒星时不时地产生巨大的粒子和辐射耀斑,可能对地球造成严重破坏。150 多年来,研究这些爆发及其如何影响我们星球的科学家们一直将重点放在一个看似顶峰的例子上:1859 年的卡林顿事件。磁场引发了巨大的地磁风暴,创造了美丽的极光显示,但也引发了电报线的电气火灾。然而,与 2012 年发现的古代事件相比,这次风暴都显得苍白无力:一场发生在公元 775 年左右的历史性巨大风暴,强度可能是其 10 到 100 倍。

      古代的巨型风暴如此强大,以至于科学家们认为它可能来自太阳爆发的 10,000 年一遇的“超级耀斑”,这一事件的威力是普通太阳耀斑的数千倍。今天这种超级耀斑的直接袭击可能会给我们现代的、全球联网的社会带来毁灭性的后果。幸运的是,它们是罕见的事件,对吧?

      也许不吧。研究地球近代历史地球化学年鉴的研究人员现在发现了另外两个证据。

      在由 Brehm 领导的预印本论文中,研究广场可获取并提交给自然通讯,科学家们揭示了两个可怕的强烈太阳事件的可能发现。公元前 7176 年和公元前 5259 年发生这两个事件被认为至少与公元 775 年的事件一样强烈,这使得这三个事件可能是有记录以来已知最强的太阳耀斑。在过去的十年里,科学家们一直在寻找更多的极端事件,比如八世纪的那个。Brehm 的团队是第一个找到的。“

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      为了回顾过去,研究人员依赖于对来自极地冰盖以及保存在浸水沼泽或山顶高处的古树样本的化学分析。当太阳粒子撞击我们的大气层时,它们会产生各种元素的不稳定放射性形式,并在这些地方积聚。在碳的情况下,太阳活动可以形成碳 14,它会随着树木年轮的生长而被吸收。因为每个环对应于一年的增长,这给出了由太阳活动增加引起的任何峰值的令人难以置信的精确日期:一个中的碳 14 越多,在给定时间撞击我们大气的太阳粒子就越多。 亚利桑那大学年轮研究实验室的 Charlotte Pearson 是该论文的合著者,他说:“这样的环使我们能够随着时间重建放射性碳的模式。”“推动这些波动的关键因素之一是太阳的活动。”

      冰芯允许通过铍 10 和氯 36 的浓度进行类似的测量,尽管准确度略低。综合起来,这些方法可以提供对历史事件的非常精确的说明。我们拥有全新世大部分时间的树木年轮数据——我们目前的地质时代,开始于大约 12,000 年前。然而,仔细研究碳 14 尖峰等事件是非常耗时的。仅查看一年通常需要数周的分析和交叉关联多个树木年轮样本。“全新世还有 12,000 年的时间要做,而我们已经完成了其中的 16%。”历史英格兰科学约会负责人、该论文的合著者亚历山德拉·贝利斯 (Alexandra Bayliss) 说。“这是时间和金钱的问题。”

      Brehm 和他的团队在他们的研究中有些幸运。对于公元前 7176 年的事件,首次在冰芯中发现了铍 10 尖峰的初步证据。研究人员对树木年轮进行了跟踪,并看到了相应的碳 14 峰值。对于公元前 5259 年的事件,贝利斯注意到这一时期的考古数据存在差距。在研究这个时代树木年轮中的碳 14 数据时,该团队发现了另一个峰值。Brehm 说:“我们发现这两个日期都出现了巨大的增长,每个日期都与 Miyake 在完成 AD 775 事件的样本中发现的峰值相似。”

      在 2012 年 Miyake 的论文发表之后,科学家们起初不确定是什么导致了这些尖峰。有些人甚至认为不太可能发生太阳事件。然而,2013 年由沃什伯恩大学的布赖恩·托马斯领导的一项研究表明,太阳耀斑可能是罪魁祸首。“有人提出 775 尖峰可能来自超新星甚至伽马射线爆发。”托马斯说,他没有参与布雷姆及其同事的最新论文。“但它们太罕见了,无法引起这种频率。它不像太阳的解释那样适合。” 他认为,如此大而频繁的尖峰更有可能是太阳活动增加的结果——可能伴随着类似于卡林顿事件但强度更大的地磁风暴。Bayliss 指出,“在树木年轮和冰芯中甚至无法检测到卡林顿事件”,相比之下,这表明它微不足道。

      即便如此,太阳粒子尖峰与任何伴随地磁暴强度之间的确切关联仍不清楚。“大粒子事件通常与地磁风暴有关,但不一定必须如此。”托马斯说。甚至可能像卡林顿事件这样的地磁风暴根本不会引起碳 14 峰值,这解释了它在树木年轮和冰芯数据中的缺失。然而,我们确实有暗示,至少 775 年的事件伴随着强烈的极光,在中国记录,表明伴随着巨大的太阳粒子流入,强烈的地磁风暴。“假设所有这些事件都是大地磁风暴会更安全。”托马斯说。

      如果这种联系是正确的,则表明仅在过去的 10,000 年中,地球就遭受了至少三个太阳超级耀斑的袭击。(最终可能会在五分之四的可用树木年轮数据中找到更多证据,这些数据尚未分析碳 14 峰值。)“因为在过去的 10,000 年中只有一个,这似乎并不现实。”皮尔森说。“但到目前为止,它可能只是一次性的。现在我们又发现了两个,我不确定这是否令人惊讶——但它可能令人担忧。”

      主要的担忧是,如果今天发生这样的事件,可能会对轨道上的卫星和地面基础设施造成毁灭性的打击。1989 年 3 月,一场地磁风暴在魁北克造成了 12 小时的停电,尽管事实上它比卡林顿事件还要弱得多,但它使整个省的电网过载。今天,由三宅事件引起的地磁风暴可能会产生更广泛的影响,包括潜在的灾难性电网和卫星故障。

      加州大学欧文分校的 Sangeetha Abdu Jyothi最近计算出今天的卡林顿事件级别的风暴可能会导致“互联网启示录”。来自这样一场风暴的高能粒子可能会破坏国家之间的海底电缆,中断全球互联网流量数周甚至数月。Abdu Jyothi 估计,仅在美国,这样的灾难每天可能造成 70 亿美元的损失。

      一些估计表明,未来十年发生卡林顿级事件的几率可能高达12%。我们可以通过监测太阳活动并在超级耀斑及其随之而来的地磁风暴到来之前关闭卫星和电网来为这种水平做准备。但是更强大的东西,三宅事件,可能更难以防范。随着我们继续在古老的树轮和冰芯中发现更多极端事件的证据,不应该低估在不久的将来可能发生的极端事件的前景。“我们才刚刚开始意识到,太阳可以比我们想象的更加充满活力和活跃。”托马斯说。“当人们在其他恒星上研究这些超级耀斑时,讨论之一是太阳是否可以做到这一点。从这些历史记载来看,太阳似乎能够进入那个范围,有很多理由令人担忧。”

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