冰層樣本發現第 3 個極端太陽質子風暴事件,可能每千年發生一次

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 24 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly


最新研究發現了史上第 3 個極端太陽質子風暴事件,時間點落在約 2600 年前,強度比近代紀錄最強的太陽風暴還要高 10 倍。目前科學家還不清楚這類極端太陽風暴是否有規律可循,但研究人員警告,發生風險明顯被低估,有可能每千年就遇到一次,如果發生在當代,所有通訊導航儀器都將措手不及,我們有必要做好應對準備。

太陽質子事件(solar proton event,SPE)這一術語於 1950 年代後引入,指太陽輻射的質子被太陽閃焰或日冕物質拋射(coronal mass ejection,CME)事件加速至接近光速,最快十幾分鐘就可到達地球,且質子能量高達 100 MeV(做個比較,核爆帶電粒子的能量範圍約在0.3~3 MeV 之間),將嚴重干擾無線電通訊、破壞衛星、導致電腦瞬間關機重啟。

幸運的是,雖然 SPE 會暫時降解地球的臭氧層,使過量紫外線輻射到達地面,但地球上的生物實際上不會受到質子風暴迫害,地球的大氣層與磁場相當強大,一直在保護弱小的我們;不幸的是,如果國際太空站上的太空人剛好此時外出走動,那麼這些高能質子會直接穿透太空服,導致太空人噁心想吐,嚴重可危及生命。

之前研究已經發現了另外兩個古老的質子風暴,一個發生在公元 993~994 年,另一個發生在公元 774~775 年,前者強度比後者低 2~3 倍,後者也就是「774~775 年間碳 14 飆升」事件,科學家於德國、俄羅斯、美國、紐西蘭、日本等國的樹木年輪中都發現碳-14(14C)濃度激增 1.2%,比正常的變化率高 20 倍,此外,在南極冰層冰芯中也檢測出鈹同位素鈹-10 激增。

目前研究認為,碳-14、鈹-10、氯-36 三種放射性原子與質子風暴有關,而最近瑞典隆德大學團隊在分析格陵蘭冰蓋的樣本時注意到,冰芯中也出現了鈹-10、氯-36 同位素峰值,時間可追溯到公元前 660 年(距今約 2,600 年前),符合 SPE 事件證據。

雖然科學家們認識質子風暴還不到一個世紀,無法正確估計極端 SPE 的發生頻率與強度,但現在我們收集了上述 3 個 PCE 事件,隆德大學地質學家 Raimund Muscheler 說,能合理推測平均每 1,000 年可能發生 1 次 PCE 事件。

現代社會高度仰賴電力與電子通訊設備,而且對 PCE 事件束手無策,如果真的遇上了,將對電網、通訊系統、衛星和空中交通導航構成重大風險,影響後果可能比 1859 年卡靈頓事件、1989 年加拿大魁北克全省電力配置癱瘓兩大磁暴事件還要糟。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

註:勿將太陽質子事件與磁暴事件混淆,兩者是相關但截然不同的現象。

(首圖為示意圖,來源:NASA