太陽超耀斑
公元775年，一種令人無法想象的力量擊中地球。當(dāng)時(shí)的歐洲正處在黑暗世紀(jì)，
然而天空卻被點(diǎn)亮。13世紀(jì)的英國編年史作家溫多夫·羅杰記錄說：“日落之后，蒼穹火舞，令人恐怖。蘇塞克斯（英國郡名）上空巨蛇翻騰，它們就像是從地下竄出，驚呆了所有人。”
如此驚人的記載，難道是真的嗎？這幾年新發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明：公元775年，太陽系的確發(fā)生了某種大動蕩。但那是什么大變動呢？當(dāng)時(shí)并未出現(xiàn)通常與巨型災(zāi)變相伴的大滅絕或者環(huán)境災(zāi)難。更神秘的是，今天的天空中沒有殘留那次事件的絲毫痕跡。
唯一的線索在古樹的年輪中被發(fā)現(xiàn)。它令人震驚地顯示，一場超強(qiáng)輻射暴當(dāng)時(shí)突然間襲擊地球大氣層，改變大氣成分長達(dá)千年。
盡管中世紀(jì)的世界在那場災(zāi)變中毫發(fā)無損，今天的人們卻不可能這般幸運(yùn)。一旦遭遇這樣的巨災(zāi)，今天的對技術(shù)高度依賴的社會無疑將難以招架：人造衛(wèi)星將被烤焦，電站將熔毀，供電和通信中斷將持續(xù)多年，人類或許將因此萬劫不復(fù)。所以，辨識這場輻射暴的源頭成為科學(xué)家的當(dāng)務(wù)之急。雖然多個(gè)“兇嫌”被懷疑，科學(xué)家目前卻只聚焦了其中之一，而更驚人的是：它距離我們很近。
由于沒有技術(shù)可被毀滅，這場輻射暴對于中世紀(jì)世界的影響很輕微。要不是出于偶然的機(jī)會，我們與這場輻射暴恐怕就將徹底失之交臂。在亞洲的兩棵長壽雪松的年輪中，亞洲科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了古代輻射暴的證據(jù)。他們重點(diǎn)關(guān)注的是碳14水平的升高——當(dāng)來自太空的高能粒子擊中地球大氣層時(shí)，就會產(chǎn)生這種放射性同位素。
考古學(xué)家運(yùn)用碳14來測定有機(jī)文物的年代，這是因?yàn)橐磺猩锒紩仗肌淠臼怯涗浫魏巫儎拥淖罴阎甘酒?，因?yàn)樵谠S多氣候條件下，樹木都只在一年中的幾個(gè)月里才生長，科學(xué)家據(jù)此便能確定一個(gè)特定時(shí)間段的空氣中的碳14含量?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，公元775年前后的碳14水平出現(xiàn)驚人的尖峰（陡增）。換句話說，當(dāng)時(shí)發(fā)生了一場輻射暴，而且是很大的一場。不過，僅憑一次探測不可能做出確定的結(jié)論，科學(xué)家必須在世界其他地方獲得同樣的證據(jù)。
樹木年輪中驚現(xiàn)輻射暴證據(jù)的消息從亞洲傳出后，引起了芬蘭物理學(xué)家伊利亞·烏索斯金的興趣。他的團(tuán)隊(duì)隨即對一度生長在芬蘭一條河邊的古老的麻櫟樹進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果在其年輪中發(fā)現(xiàn)了同樣的證據(jù)，由此證實(shí)公元775年的這場輻射暴具有全球性。那么，它是什么來頭呢？
通過計(jì)算產(chǎn)生如此碳14尖峰所需的能量，烏索斯金將目光投向了地球之外——能量如此巨大，只有恒星爆發(fā)才有可能提供如此巨量的粒子洪流。但問題是，并無與這個(gè)年代匹配、并且如此靠近地球的超新星殘骸存在，附近也沒有塵埃云能遮擋我們對超新星殘骸的視線。于是，烏索斯金謹(jǐn)慎地把目光投向了太陽?？紤]到太陽耀斑會在地球上造成極光，他便到歷史記錄中去尋找證據(jù)。
盡管中世紀(jì)的世界沒有對夜空進(jìn)行過系統(tǒng)觀測，但當(dāng)時(shí)的人們一直在天空中找尋可能得到宗教解釋的跡象。在英國編年史中，烏索斯金找到了本文開頭的溫多夫·羅杰對當(dāng)時(shí)的烈焰天空和火蛇的記述?；蛟S有人會把這類敘述看作是對所謂“天啟”的渲染，但烏索斯金卻相信它暗示了極光在天空中的迂回運(yùn)行軌跡。事實(shí)上，任何目睹過極光的人都會覺得極光看上去很像是巨蛇。
然而，上述能量估計(jì)與太陽耀斑爆發(fā)釋放的能量并不匹配，前者至少是后者的1000倍。美國堪薩斯大學(xué)的科學(xué)家亞德里安·梅洛特在見到上述能量分析的論文后，認(rèn)為烏索斯金等人一定是搞錯(cuò)了。在計(jì)算地球上產(chǎn)生如此規(guī)模的輻射暴所需的能量時(shí)，亞洲科學(xué)家假定太陽均等地向所有方向拋射粒子，而事實(shí)上，來自太陽的微粒噴發(fā)可謂精準(zhǔn)地指向太空，就像從地面上噴射的間歇泉一樣。于是梅洛特對烏索斯金的假設(shè)進(jìn)行了修正，結(jié)果計(jì)算出的所需能量降到了原來的1%。以這個(gè)能量來考量，這場輻射暴的源頭就更可能是太陽了。
即使這樣，發(fā)生在公元775年的這場輻射暴依然比迄今為止記錄到的最大的太陽風(fēng)暴（1859年由英國天文學(xué)家理查德·卡林頓記錄）的強(qiáng)度高出至少20倍，也是過去100年中任何耀斑強(qiáng)度的100倍以上。至于太陽的行為是否會如此瘋狂，科學(xué)家認(rèn)為只需要一點(diǎn)點(diǎn)外力幫助，例如一顆彗星與太陽相撞造成的爆發(fā)，就能提供足夠能量來驅(qū)動一次太陽超耀斑。當(dāng)“冰與巖石構(gòu)建的大山”——彗星撞擊太陽表面時(shí)，彗星的穿行速度超過每秒600千米。
彗星其實(shí)一直都在撞毀于太陽上。有一種彗星叫做掠日彗星，它們當(dāng)中的一部分會撞在太陽表面，但大多數(shù)會在太陽上空以某種方式爆發(fā)。然而，它們是如此微不足道，它們的毀滅所釋放的能量根本不會引起任何可注意到的波瀾?？茖W(xué)家估計(jì)，要想激發(fā)太陽超耀斑，彗星的大小至少要與哈爾-波普彗星相仿。1997年回歸天空的哈爾-波普彗星的直徑估計(jì)為40～80千米。
迄今為止實(shí)際觀測過的最大的掠日彗星是拉夫喬伊彗星，它在2011年差一點(diǎn)就上演了一場“烈焰死亡”。拉夫喬伊彗星的直徑據(jù)估計(jì)只有500米，它被拉扯到距離太陽13.7萬千米處，這個(gè)距離足夠遙遠(yuǎn)，它的個(gè)頭也還算得上夠大，所以它最終沒有被太陽烤化。但科學(xué)家相信，它在這次飛速經(jīng)過太陽的過程中，在太陽大氣層中造成的沖擊波激發(fā)了一場可測量的太陽粒子噴發(fā)。
由于拉夫喬伊彗星與太陽的最近距離接觸發(fā)生在太陽的遠(yuǎn)端，因此科學(xué)家從地球上不可能直接進(jìn)行觀測。但他們注意到一場太陽粒子噴發(fā)從太陽背后膨脹到太空，而且噴發(fā)的時(shí)機(jī)與拉夫喬伊彗星對太陽的“拜訪”完美匹配?？茖W(xué)家確信，在難以確定的不遠(yuǎn)的未來，另一顆掠日彗星將再度制造一場壯觀的太陽粒子噴發(fā)事件。
事實(shí)上，科學(xué)家已經(jīng)知道一顆他們預(yù)測會造訪太陽的回歸彗星——艾森彗星。它已在2012年12月14日到達(dá)距離“太陽的火海”（即太陽表面）不到100萬千米的位置。一些科學(xué)家預(yù)測“艾森”最終會飛蛾撲火，但也有研究過掠日彗星存活率的科學(xué)家樂觀估計(jì)：艾森彗星這次葬身火海的可能性很小，它也不會造成超耀斑，這是由于掠日彗星一般都不會太近距離接近太陽?？茖W(xué)家推測，只有撞擊太陽的彗星才有可能點(diǎn)燃超耀斑。不過，誰也無法肯定究竟是否如此。
一些科學(xué)家估計(jì)，一顆大彗星撞擊太陽只是遲早的事。彗星撞擊太陽的概率比彗星撞擊地球的概率大了實(shí)在太多，理由很簡單——太陽的個(gè)頭比地球大得多，目標(biāo)也大得多。還有科學(xué)家認(rèn)為，太陽本身就完全有能力點(diǎn)燃耀斑。梅洛特說，盡管我們沒有看見過太陽自己制造耀斑的行為，但其他恒星卻給了我們以啟迪。
科學(xué)家分析了“凱克”望遠(yuǎn)鏡在120天中的觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在“凱克”視場里的83000顆類太陽恒星當(dāng)中，有148顆一共產(chǎn)生了365次超耀斑。雖然這意味著只有0.2%的類太陽恒星是超耀斑制造者，但梅洛特卻警告我們不能掉以輕心，畢竟其中一些耀斑強(qiáng)度大大超過了公元775年災(zāi)變事件的能量強(qiáng)度，甚至超過后者的1000倍。這不能不令人膽寒。如此等級的能量強(qiáng)度如果發(fā)生于太陽上，無疑將重創(chuàng)人類的技術(shù)成果。此外，太陽粒子流將毀滅地球的臭氧層，讓巨量紫外輻射長驅(qū)直入到達(dá)地表，燒傷人的皮膚，造成皮膚癌，引發(fā)大滅絕。
好消息是，真正巨大的超耀斑只會來自那些展現(xiàn)出極其巨大的“恒星黑子”的恒星。恒星黑子比太陽黑子大得多，它們是恒星上的強(qiáng)磁場區(qū)域，是產(chǎn)生恒星耀斑的源頭。不過，不敢掉以輕心的科學(xué)家在樹木年輪中搜尋更高能量事件，他們發(fā)現(xiàn)公元992年也發(fā)生過災(zāi)變，但耀斑規(guī)模只有公元775年的大約一半。烏索斯金也在分析他的數(shù)據(jù)，他認(rèn)為過去10000年中沒有發(fā)生過比公元775年更大的輻射暴。
這給了我們些許安慰，但它并不意味著我們就能高枕無憂，因?yàn)橐吣茳c(diǎn)燃某種危險(xiǎn)得多、并且難以預(yù)測的事件——日冕物質(zhì)拋射。僅僅在一場日冕物質(zhì)拋射事件中，就可能有多達(dá)10億噸太陽大氣層被拋進(jìn)太空，這可是多么難以想象的高能粒子和磁場洪流??！
正是高能粒子單獨(dú)引起了碳14尖峰，所以它們成為科學(xué)家尋找的目標(biāo)。但讓科學(xué)家困惑的是：沒有哪兩次日冕物質(zhì)拋射是一樣的。一些拋射具有高能量、弱磁場的特點(diǎn)，另一些拋射則是強(qiáng)磁場、低能量。前者不會對地球上的基礎(chǔ)設(shè)施造成多大損壞，后者卻令人憂心忡忡，而且在歷史記錄中很難發(fā)現(xiàn)它們。1859年的“卡靈頓事件”就證明了這一點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，地球磁場遭遇的沖擊在全球電報(bào)線路中引發(fā)電流，電報(bào)操作員被擊昏，電報(bào)局燃起大火，卻不見碳14尖峰的跡象。
讓科學(xué)家困惑不已的還有：1956年，一場攜帶巨量高能粒子的日冕物質(zhì)拋射襲擊了地球，但它沒有對通信造成大的破壞；1989年，加拿大魁北克電力公司輸電網(wǎng)遭日冕物質(zhì)拋射重創(chuàng)，但“兇手”卻并非具有最高能量（這一年最高能量的拋射發(fā)生在半年后）。
科學(xué)家指出，對日冕物質(zhì)拋射還有諸多奧秘待解，但觀測越多越仔細(xì)就越有好處。目前，烏索斯金已把目光轉(zhuǎn)向“阿波羅”登月宇航員帶回地球的月球巖石上。由于暴露在月面，這些巖石就像海綿一樣吸收了一切高能粒子，它們是太陽在月球的46億年歷程中噴出的，應(yīng)該能讓我們知道太陽上爆發(fā)過的最大事件，而不只是在過去兩千年中的事件。也許，等到下一次我們看見天空中的“巨蛇”之時(shí)，我們才會真正領(lǐng)略到生活在一顆恒星身邊是多么危險(xiǎn)！
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