地球在公元8世紀(jì)遭遇了什么？

科學(xué)家曾利用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)8.3萬顆類日恒星進(jìn)行了長達(dá)120天的觀測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這些恒星中共發(fā)生了365次超級(jí)耀斑。耀斑是恒星爆發(fā)性的能量釋放。太陽耀斑通常發(fā)生在太陽黑子活動(dòng)的極大期，但超級(jí)耀斑并不多見。最有名的一次太陽耀斑發(fā)生在1859年9月1日，那次耀斑打擊了人類剛剛建立起的電信網(wǎng)絡(luò)，還頻頻造成火災(zāi)。耀斑爆發(fā)的過程被英國天文學(xué)家卡林頓完整地觀測(cè)到了，因此也被稱為“卡林頓耀斑”。當(dāng)時(shí)卡林頓看到太陽黑子群附近有亮光掠過，便知道太陽上發(fā)生了不尋常的事。

假若那次耀斑發(fā)生在今天，我們的現(xiàn)代文明就會(huì)遭到一次沉重打擊，因?yàn)榻裉斓纳鐣?huì)高度依賴技術(shù)，復(fù)雜的電網(wǎng)和電信系統(tǒng)為整個(gè)世界提供能源和信息支撐，我們須臾也離不開。

一則來自公元8世紀(jì)的神秘信息

2012年，日本名古屋大學(xué)日地環(huán)境研究所的科學(xué)家三宅芙沙和她的同事們收到了一則來自公元8世紀(jì)的神秘信息——在兩種日本古雪松的年輪中找到了地球曾于公元775年左右遭遇強(qiáng)大輻射風(fēng)暴的證據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，一種放射性同位素碳14的含量在當(dāng)時(shí)有了大幅升高，這種情況是來自太空的高能粒子沖擊地球大氣層時(shí)造成的?？茖W(xué)家們還從南極洲一塊冰樣中發(fā)現(xiàn)，公元775年左右與宇宙射線緊密相關(guān)的鈹10同位素含量也大大增加了。

種種跡象表明，在公元775年前后地球承受了一場(chǎng)劇烈的輻射風(fēng)暴，比卡林頓記錄下的太陽風(fēng)暴至少要大20倍。如此強(qiáng)大的輻射風(fēng)暴在公元775年前后出現(xiàn)過的事實(shí)令科學(xué)家們非常不安，因?yàn)檫@種事既然發(fā)生過，它就有可能在未來再次發(fā)生。它究竟來自哪里，是太陽，還是其他的恒星？假若是太陽，它的強(qiáng)度為什么會(huì)如此之大呢？

“天空呈現(xiàn)出燃燒般的火紅”

公元775年，歐洲正處于黑暗的中世紀(jì)，從人們的記載中，似乎當(dāng)時(shí)也的確發(fā)生過不尋常的事。13世紀(jì)的英國史學(xué)家羅杰曾記載，“傍晚時(shí)分，天空呈現(xiàn)出燃燒般的火紅，是一種可怕的征兆。在蘇塞克斯郡有巨蛇出現(xiàn)，仿佛是從地里竄出來的，人們都驚訝不已。”然而僅此而已，此外便沒有更多的描述了。日本研究人員也表示，在所有史籍中都找不到對(duì)公元774至775年的令人信服的描述。不過在法國卡洛林王朝留下的記錄中倒是有公元772年發(fā)生旱災(zāi)的描述，779年出現(xiàn)了饑荒，可774～775年這一段卻缺少重大自然事件的任何記錄。

有人認(rèn)為那次事件來自一顆恒星爆炸，但三宅芙沙和大多數(shù)科學(xué)家并不這么看，因?yàn)槿藗儾]有發(fā)現(xiàn)那個(gè)時(shí)段的離地球足夠近的超新星遺跡，也沒有發(fā)現(xiàn)有可能遮擋住那種遺跡的任何塵埃云，所以一次巨大的太陽耀斑更有可能是引發(fā)這一事件的原因。芬蘭物理學(xué)家伊利亞·烏索斯金和他的研究團(tuán)隊(duì)也研究了在德國美因河畔生長的古老橡樹，結(jié)果印證了日本科學(xué)家的看法。

事實(shí)證明，太陽的確能發(fā)生強(qiáng)大的耀斑，但太陽能夠產(chǎn)生比“卡林頓耀斑”還要強(qiáng)20倍的耀斑嗎？即使是支持“太陽說”的科學(xué)家也認(rèn)為這不大可能，不過以色列物理學(xué)家戴維·埃格勒卻認(rèn)為是可以的。這位科學(xué)家指出，假若一顆彗星撞上了太陽，這種撞擊就能引發(fā)超級(jí)耀斑。在埃格勒看來，這一爆發(fā)的能源來自于彗星的動(dòng)能，因?yàn)楫?dāng)這種由冰和巖石組成的物體撞上太陽表面時(shí)，其速度快得驚人，可超過每秒600千米。

不顧一切地飛掠太陽

事實(shí)上，彗星撞上太陽時(shí)有發(fā)生，這種彗星被稱為掠日彗星，其中一些會(huì)抵達(dá)太陽的表面，但大多數(shù)在靠近太陽時(shí)就爆炸了，爆炸釋放的能量很難在地球上觀測(cè)到，因?yàn)樗鼈兲×?。埃格勒估?jì)，一顆彗星要引發(fā)超級(jí)耀斑，需要海爾-波普彗星那么大。這顆彗星直徑在40至80千米之間。

目前，被實(shí)際觀測(cè)到的最大的掠日彗星是洛夫喬伊彗星，直徑大約為0.5千米。2011年，這顆彗星掠過太陽，距太陽不足13.7萬千米。埃格勒認(rèn)為，它在高速飛越太陽時(shí)會(huì)在太陽大氣中制造沖擊波，從而引發(fā)一次可觀測(cè)到的太陽粒子爆發(fā)。然而，由于洛夫喬伊彗星的近日點(diǎn)飛掠發(fā)生在無法從地球直接看到的太陽背面，埃格勒錯(cuò)失了一次搜集直接證據(jù)的機(jī)會(huì)。但一次發(fā)生在太陽背面的太陽粒子爆發(fā)還是被科學(xué)家們觀測(cè)到了，可惜的是，人們并不能確定那次粒子爆發(fā)是由洛夫喬伊彗星引起的，只是從時(shí)間上看的確相當(dāng)吻合。

不過科學(xué)家們很幸運(yùn)，因?yàn)樗麄円呀?jīng)知道，另一顆回歸的彗星將于2013年底掠過太陽，這就是艾森彗星（Comet ISON）。2013年11月至12月，當(dāng)艾森彗星運(yùn)行至太陽方向時(shí)，地球北半球就能看到這顆美麗的彗星了，它將成為近百年來出現(xiàn)的最明亮的彗星。12月14日，這顆直徑約200米的彗星將進(jìn)入距離太陽表面100萬千米的地方。

艾森彗星會(huì)不會(huì)撞上太陽呢？英國格拉斯哥大學(xué)研究掠日彗星的約翰·布朗認(rèn)為可能性不大。他說：“這顆彗星不可能引發(fā)任何事件，因?yàn)檎缏尤斟缧沁@個(gè)名字所顯示的含意一樣，他們通常不會(huì)過于靠近太陽，而一顆彗星必須撞上了太陽才能引發(fā)超級(jí)耀斑?！?/p>

然而，即使這次艾森彗星不會(huì)撞上太陽，大彗星撞上太陽也不過是個(gè)時(shí)間問題。埃格勒說，彗星撞擊太陽的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于撞擊地球，畢竟太陽比地球大得多。

難以預(yù)料的日冕物質(zhì)拋射

太陽本身能不能出現(xiàn)超級(jí)耀斑呢？回答是可以的，只是機(jī)率比較小而已。科學(xué)家們的觀測(cè)表明，大約有0.2%的類日恒星有可能出現(xiàn)超級(jí)耀斑，而且在宇宙中，一些超級(jí)耀斑比公元775年的事件劇烈得多。假若這樣的耀斑在太陽上發(fā)生一次，那么地球所受到打擊的就不僅僅是電力和通信了，因?yàn)檫@種耀斑產(chǎn)生的粒子流會(huì)破壞地球的臭氧層，讓紫外線長驅(qū)直入以燒傷人們的皮膚并引發(fā)皮膚癌。它甚至有可能導(dǎo)致一場(chǎng)生物滅絕事件。不過真正的巨型耀斑只會(huì)發(fā)生在有非常大的黑子的恒星上，這種大黑子是強(qiáng)磁場(chǎng)的所在地，也是耀斑的源頭。

盡管如此，人們的擔(dān)憂也并沒有完全消失，因?yàn)橐哌€可以導(dǎo)致更危險(xiǎn)的事情發(fā)生，那就是難以預(yù)料的日冕物質(zhì)拋射，來自太陽大氣中的上10億噸物質(zhì)會(huì)被拋進(jìn)太空。有些日冕物質(zhì)拋射具有很高的能量，但磁場(chǎng)卻較弱，這種情況對(duì)地球上的基礎(chǔ)設(shè)施破壞較小。另一些日冕物質(zhì)拋射則相反，是磁場(chǎng)強(qiáng)，能量弱，這種拋射才是我們需要擔(dān)心的。但這樣的拋射很難在歷史上找到證據(jù)，因?yàn)橹挥懈吣芰Ｗ硬拍墚a(chǎn)生碳14的痕跡，并可能被科學(xué)家們找到。

1859年的卡林頓事件看來屬于后者。當(dāng)日冕物質(zhì)拋射襲擊地球磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)便引發(fā)了全球電話線產(chǎn)生電流，導(dǎo)致電報(bào)局突然著火，但是卻沒有留下碳14的痕跡。相反，1956年的一次帶有大量高能粒子的日冕物質(zhì)拋射卻只對(duì)地球通訊系統(tǒng)造成了很小的破壞。而在1989年，一場(chǎng)日冕物質(zhì)拋射沉重打擊了加拿大魁北克電力公司的電網(wǎng)系統(tǒng)，然而那次事件并不是當(dāng)年能量最高的事件，擁有最高能量的日冕物質(zhì)拋射發(fā)生在6個(gè)月后。

為了了解太陽耀斑的更多信息，科學(xué)家們需要將研究范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，它應(yīng)該能讓我們了解漫長年代里那些最大太陽爆發(fā)事件的強(qiáng)度，而不是僅僅局限于發(fā)生在過去2000年以內(nèi)的太陽爆發(fā)事件。為此，有科學(xué)家把目光從樹木的年輪轉(zhuǎn)向了由阿波羅宇航員帶回的月球巖石上，那些巖石暴露在月面上已達(dá)46億年之久了，它們像海綿一樣吸收了來自太陽的高能粒子，研究這樣的月球巖石，人們對(duì)太陽活動(dòng)的歷史就會(huì)有一個(gè)更加全面的了解。

【責(zé)任編輯】龐 云