超級日焰威脅通訊-科學人雜誌
太空科學

超級日焰威脅通訊

2022-03-01 歐凱勒根(Jonathan O’Callaghan)
太陽磁暴可能頻繁發生,將對衛星及地球上的電力設備造成破壞,嚴密觀測並提早因應是減災之道。

重點提要

  1. 日焰噴發出的高能粒子與輻射可能損害地球的電力設備。科學家分析古樹年輪和極地冰芯,發現過去一萬年間至少有三次超級日焰襲擊地球。
  2. 這類事件若發生於現代,將造成電力網和衛星嚴重故障、網路長時間中斷。監測太陽活動並及時關閉相關設備是可能的防範之道。
▲活躍之星:太陽表面的劇烈活動區域,會噴發出日焰和整片的發光電漿。

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(Carrington Event)。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。蘇黎士瑞士聯邦理工學院的布雷姆(Nicolas Brehm)說:「這真的非常驚人,沒想過會有這種等級的事件發生。」


▲猛烈噴發:太陽表面的日珥釋出大量物質和強大輻射。

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。

目前看來,這些現象其實更常發生:研究人員爬梳近代地球化學歷史,已經發現兩次這樣的事件。去年8月發表在預印本平台「研究廣場」(Research Square)的論文,布雷姆為第一作者,揭示了可能極為強烈的兩次太陽活動事件,其中一次發生於公元前7176年,人類正從游牧、狩獵-採集生活進入農業社會並定居。另一次發生於公元前5259年,地球已經脫離末次冰期。一般認為兩次事件的強度至少與775年那次事件相當,過去十年來科學家持續在尋找類似的極端事件,而布雷姆團隊首度發現蛛絲馬跡。日本名古屋大學的三宅芙沙(Fusa Miyake)評論布雷姆團隊的發現「是項重要成就」。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」。

從年輪找線索

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。美國亞利桑那大學年輪研究實驗室的培生(Charlotte Pearson)是論文共同作者,他表示,這樣的年輪「讓我們得以重建放射性碳元素隨著時間變化的模式。而造成這些擾動的關鍵因素之一,就是太陽活動。」.......


▲巨大能量:磁場扭曲造成翻騰的渦漩,所驅動的噴發構成了太陽的11年活動週期。


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