地球在公元8世纪遭遇了什么？

科学家曾利用开普勒太空望远镜对8.3万颗类日恒星进行了长达120天的观测，结果发现，在这些恒星中共发生了365次超级耀斑。耀斑是恒星爆发性的能量释放。太阳耀斑通常发生在太阳黑子活动的极大期，但超级耀斑并不多见。最有名的一次太阳耀斑发生在1859年9月1日，那次耀斑打击了人类刚刚建立起的电信网络，还频频造成火灾。耀斑爆发的过程被英国天文学家卡林顿完整地观测到了，因此也被称为“卡林顿耀斑”。当时卡林顿看到太阳黑子群附近有亮光掠过，便知道太阳上发生了不寻常的事。

　　假若那次耀斑发生在今天，我们的现代文明就会遭到一次沉重打击，因为今天的社会高度依赖技术，复杂的电网和电信系统为整个世界提供能源和信息支撑，我们须臾也离不开。

　　一则来自公元8世纪的神秘信息

　　2012年，日本名古屋大学日地环境研究所的科学家三宅芙沙和她的同事们收到了一则来自公元8世纪的神秘信息——在两种日本古雪松的年轮中找到了地球曾于公元775年左右遭遇强大辐射风暴的证据。他们发现，一种放射性同位素碳14的含量在当时有了大幅升高，这种情况是来自太空的高能粒子冲击地球大气层时造成的。科学家们还从南极洲一块冰样中发现，公元775年左右与宇宙射线紧密相关的铍10同位素含量也大大增加了。

　　种种迹象表明，在公元775年前后地球承受了一场剧烈的辐射风暴，比卡林顿记录下的太阳风暴至少要大20倍。如此强大的辐射风暴在公元775年前后出现过的事实令科学家们非常不安，因为这种事既然发生过，它就有可能在未来再次发生。它究竟来自哪里，是太阳，还是其他的恒星？假若是太阳，它的强度为什么会如此之大呢？

　　“天空呈现出燃烧般的火红”

　　公元775年，欧洲正处于黑暗的中世纪，从人们的记载中，似乎当时也的确发生过不寻常的事。13世纪的英国史学家罗杰曾记载，“傍晚时分，天空呈现出燃烧般的火红，是一种可怕的征兆。在苏塞克斯郡有巨蛇出现，仿佛是从地里窜出来的，人们都惊讶不已。”然而仅此而已，此外便没有更多的描述了。日本研究人员也表示，在所有史籍中都找不到对公元774至775年的令人信服的描述。不过在法国卡洛林王朝留下的记录中倒是有公元772年发生旱灾的描述，779年出现了饥荒，可774～775年这一段却缺少重大自然事件的任何记录。

　　有人认为那次事件来自一颗恒星爆炸，但三宅芙沙和大多数科学家并不这么看，因为人们并没有发现那个时段的离地球足够近的超新星遗迹，也没有发现有可能遮挡住那种遗迹的任何尘埃云，所以一次巨大的太阳耀斑更有可能是引发这一事件的原因。芬兰物理学家伊利亚·乌索斯金和他的研究团队也研究了在德国美因河畔生长的古老橡树，结果印证了日本科学家的看法。

　　事实证明，太阳的确能发生强大的耀斑，但太阳能够产生比“卡林顿耀斑”还要强20倍的耀斑吗？即使是支持“太阳说”的科学家也认为这不大可能，不过以色列物理学家戴维·埃格勒却认为是可以的。这位科学家指出，假若一颗彗星撞上了太阳，这种撞击就能引发超级耀斑。在埃格勒看来，这一爆发的能源来自于彗星的动能，因为当这种由冰和岩石组成的物体撞上太阳表面时，其速度快得惊人，可超过每秒600千米。

　　不顾一切地飞掠太阳

　　事实上，彗星撞上太阳时有发生，这种彗星被称为掠日彗星，其中一些会抵达太阳的表面，但大多数在靠近太阳时就爆炸了，爆炸释放的能量很难在地球上观测到，因为它们太小了。埃格勒估计，一颗彗星要引发超级耀斑，需要海尔-波普彗星那么大。这颗彗星直径在40至80千米之间。

　　目前，被实际观测到的最大的掠日彗星是洛夫乔伊彗星，直径大约为0.5千米。2011年，这颗彗星掠过太阳，距太阳不足13.7万千米。埃格勒认为，它在高速飞越太阳时会在太阳大气中制造冲击波，从而引发一次可观测到的太阳粒子爆发。然而，由于洛夫乔伊彗星的近日点飞掠发生在无法从地球直接看到的太阳背面，埃格勒错失了一次搜集直接证据的机会。但一次发生在太阳背面的太阳粒子爆发还是被科学家们观测到了，可惜的是，人们并不能确定那次粒子爆发是由洛夫乔伊彗星引起的，只是从时间上看的确相当吻合。

　　不过科学家们很幸运，因为他们已经知道，另一颗回归的彗星将于2013年底掠过太阳，这就是艾森彗星（Comet ISON）。2013年11月至12月，当艾森彗星运行至太阳方向时，地球北半球就能看到这颗美丽的彗星了，它将成为近百年来出现的最明亮的彗星。12月14日，这颗直径约200米的彗星将进入距离太阳表面100万千米的地方。

　　艾森彗星会不会撞上太阳呢？英国格拉斯哥大学研究掠日彗星的约翰·布朗认为可能性不大。他说：“这颗彗星不可能引发任何事件，因为正如掠日彗星这个名字所显示的含意一样，他们通常不会过于靠近太阳，而一颗彗星必须撞上了太阳才能引发超级耀斑。”

　　然而，即使这次艾森彗星不会撞上太阳，大彗星撞上太阳也不过是个时间问题。埃格勒说，彗星撞击太阳的概率远远高于撞击地球，毕竟太阳比地球大得多。

　　难以预料的日冕物质抛射

　　太阳本身能不能出现超级耀斑呢？回答是可以的，只是机率比较小而已。科学家们的观测表明，大约有0.2%的类日恒星有可能出现超级耀斑，而且在宇宙中，一些超级耀斑比公元775年的事件剧烈得多。假若这样的耀斑在太阳上发生一次，那么地球所受到打击的就不仅仅是电力和通信了，因为这种耀斑产生的粒子流会破坏地球的臭氧层，让紫外线长驱直入以烧伤人们的皮肤并引发皮肤癌。它甚至有可能导致一场生物灭绝事件。不过真正的巨型耀斑只会发生在有非常大的黑子的恒星上，这种大黑子是强磁场的所在地，也是耀斑的源头。

　　尽管如此，人们的担忧也并没有完全消失，因为耀斑还可以导致更危险的事情发生，那就是难以预料的日冕物质抛射，来自太阳大气中的上10亿吨物质会被抛进太空。有些日冕物质抛射具有很高的能量，但磁场却较弱，这种情况对地球上的基础设施破坏较小。另一些日冕物质抛射则相反，是磁场强，能量弱，这种抛射才是我们需要担心的。但这样的抛射很难在历史上找到证据，因为只有高能粒子才能产生碳14的痕迹，并可能被科学家们找到。

　　1859年的卡林顿事件看来属于后者。当日冕物质抛射袭击地球磁场时，磁场便引发了全球电话线产生电流，导致电报局突然着火，但是却没有留下碳14的痕迹。相反，1956年的一次带有大量高能粒子的日冕物质抛射却只对地球通讯系统造成了很小的破坏。而在1989年，一场日冕物质抛射沉重打击了加拿大魁北克电力公司的电网系统，然而那次事件并不是当年能量最高的事件，拥有最高能量的日冕物质抛射发生在6个月后。

　　为了了解太阳耀斑的更多信息，科学家们需要将研究范围进一步扩大，它应该能让我们了解漫长年代里那些最大太阳爆发事件的强度，而不是仅仅局限于发生在过去2000年以内的太阳爆发事件。为此，有科学家把目光从树木的年轮转向了由阿波罗宇航员带回的月球岩石上，那些岩石暴露在月面上已达46亿年之久了，它们像海绵一样吸收了来自太阳的高能粒子，研究这样的月球岩石，人们对太阳活动的历史就会有一个更加全面的了解。

　　【责任编辑】庞 云