最新研究发现了史上第三个极端太阳质子风暴事件,时间点落在约 2600 年前,强度比近代纪录最强的太阳风暴还要高 10 倍。目前科学家还不清楚这类极端太阳风暴是否有规律可循,但研究人员警告,发生风险明显被低估,有可能每千年就遇到一次,如果发生在当代,所有通讯导航仪器都将措手不及,我们有必要做好应对准备。
太阳质子事件(solar proton event,SPE)这一术语于 1950 年代后引入,指太阳辐射的质子被太阳闪焰或日冕物质抛射(coronal mass ejection,CME)事件加速至接近光速,最快十几分钟就可到达地球,且质子能量高达 100 MeV(做个比较,核爆带电粒子的能量范围约在0.3~3 MeV 之间),将严重干扰无线电通讯、破坏卫星、导致电脑瞬间关机重启。
幸运的是,虽然 SPE 会暂时降解地球的臭氧层,使过量紫外线辐射到达地面,但地球上的生物实际上不会受到质子风暴迫害,地球的大气层与磁场相当强大,一直在保护弱小的我们;不幸的是,如果国际太空站上的太空人刚好此时外出走动,那么这些高能质子会直接穿透太空服,导致太空人恶心想吐,严重可危及生命。
之前研究已经发现了另外两个古老的质子风暴,一个发生在公元 993~994 年,另一个发生在公元 774~775 年,前者强度比后者低 2~3 倍,后者也就是“774~775 年间碳 14 飙升”事件,科学家于德国、俄罗斯、美国、新西兰、日本等国的树木年轮中都发现碳-14(14C)浓度激增 1.2%,比正常的变化率高 20 倍,此外,在南极冰层冰芯中也检测出铍同位素铍-10 激增。
目前研究认为,碳-14、铍-10、氯-36 三种放射性原子与质子风暴有关,而最近瑞典隆德大学团队在分析格陵兰冰盖的样本时注意到,冰芯中也出现了铍-10、氯-36 同位素峰值,时间可追溯到公元前 660 年(距今约 2600 年前),符合 SPE 事件证据。
虽然科学家们认识质子风暴还不到一个世纪,无法正确估计极端 SPE 的发生频率与强度,但现在我们收集了上述 3 个 PCE 事件,隆德大学地质学家 Raimund Muscheler 说,能合理推测平均每 1,000 年可能发生 1 次 PCE 事件。
现代社会高度仰赖电力与电子通讯设备,而且对 PCE 事件束手无策,如果真的遇上了,将对电网、通讯系统、卫星和空中交通导航构成重大风险,影响后果可能比 1859 年卡灵顿事件、1989 年加拿大魁北克全省电力配置瘫痪两大磁暴事件还要糟。
新论文发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。
注:勿将太阳质子事件与磁暴事件混淆,两者是相关但截然不同的现象。
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(首图为示意图,来源:NASA)