日本古詩歌搭配樹木標本，解開變幻莫測的太空天氣之謎

現代對極端太陽活動造成的太空天氣活動有較全面紀錄，但過去事件仍有許多尚待填補的空白。近期沖繩科學技術大學院大學（OIST）展示檢測太陽質子事件（solar particle event，SPE）新方法，精確碳 14 測量埋在日本北部的樹木，確認一次 SPE 的發生時間，為 1200 年冬天至 1201 年春天，恰好是中世紀太陽活動異常活躍的時期。

太陽質子事件（SPE）的高能量粒子會以高達光速90%速度抵達地球，通常這些粒子會被地球磁場偏轉，磁力線與地球大氣相交的極地附近引發無害的極光。但特別強烈的事件期間，一些粒子能穿過地球磁場並與大氣碰撞，形成碳14化合物，這些化合物會在大氣循環最終被有機物吸收。以超高精度的技術測量保存完好的有機物碳14含量，團隊辨識出一萬年的太陽活動波動，並觀測到傳統方法無法探測到的微小變化。這類亞極端事件發生的頻率更高，規模雖然只有最極端事件約10%~30%，但仍有危險性。

然而這類方法相當耗時，首先需要知道何時何地能找到古時候太空天氣事件的證據。第一個線索來自日本知名朝臣兼詩人藤原定家（1162~1241）的日記《明月記》，記載他在1204年2月目擊京都北部天空出現紅光。團隊以此測量青森縣北部出土的樹木標本碳14含量，發現比例出現峰值，代表可能發生過亞極端太陽質子事件。

▲ 左為藤原定家江戶時代插圖。右為藤原定家江戶時代手抄的日記《明月記》，頁面右側有「北方天空的紅光」記載。（Source：National Archives of Japan (Public domain)）

▲ 日本青森縣下北半島出土的柏樹標本，東北大學提供。（Source：Hiroko Miyahara / OIST）

結合樹木年輪氣候學研究，研究員把這個事件的發生時間縮至1200年冬季到1201年春季之間，同期間中國也有出現紅色低緯度極光紀錄。高精度數據不只能精確定位年代，還能重現當時太陽活動週期。現在太陽活動以11年為週期波動，但團隊發現當時週期只有7~8年，代表當時太陽活動可能非常活躍，他們測量到的SPE就在週期之一的峰質時期。