1859年的卡林顿事件是有观测记录以来人类经历过的最剧烈的一次太阳风暴，然而历史上的太阳风暴可以比它强数十甚至数百倍。科学家发现，在过去一万年里地球至少受到了三次超级太阳风暴的冲击。这些超级太阳风暴可能来自万年一遇的"超级耀斑"。如果今天地球被这样的超级太阳风暴击中，全球联网的社会将会受到毁灭性的破坏，所有的电子数据可能都会被抹去。
在这篇节选自《环球科学》1月新刊的文章中，乔纳森·奥卡拉汉将带着我们回到过去，看看古代发生的超级太阳风暴对我们地球造成了什么样的影响，以及未来我们将因为这些特别活跃的太阳活动失去些什么。
撰文|乔纳森·奥卡拉汉（Jonathan O'Callaghan）
翻译|丁一
每隔一段时间，太阳就会爆发耀斑，释放出大量的粒子和辐射，对地球造成严重破坏。150多年来，科学家一直在研究这些太阳风暴（太阳耀斑和其他太阳表面气体湍动现象）如何影响了我们地球。他们对其中一次事件给予了特别的关注：1859年的卡林顿事件，这可能是规模最大的一次太阳风暴。
太阳耀斑产生的抛射物猛击地球，将大量能量注入地球磁场，引发了一场大规模的地磁暴，并形成美丽的极光。同时，地磁暴也在电报线路上引发了电火花。令人意外的是，这场太阳风暴对当时电力基础设施所造成的影响并不大。然而，当今的科学家意识到，卡林顿事件以及在1921年发生的强度相近的太阳风暴，是一种不祥的预兆，预示着未来可能也会发生类似的灾难。
2012年，科学家第一次意识到太阳风暴可能会造成更严重的危害。那一年，日本名古屋大学的三宅芙沙（Fusa Miyake）带领的团队发现，公元775年左右发生了超级太阳风暴，比卡林顿事件的要强10到100倍。瑞士苏黎世联邦理工学院的尼古拉斯·布雷姆（NicolasBrehm）说："这真的令人非常震惊，因为我们过去一直认为这种强度的太阳风暴是不可能发生的。"
太阳耀斑和发光的等离子体层从太阳的一个激烈活动区域升起。
当时科学家猜测，这次发现的古代超级太阳风暴可能来自万年一遇的"超级耀斑"，它比普通的太阳耀斑要强数千倍。如果今天地球被这样的超级太阳风暴直接击中，我们全球联网的社会将受到毁灭性的破坏。
科学家已经发现，这些太阳风暴发生的频率比我们想象的要高得多。最近，科学家在研究近代地质化学史时，发现了另外两次超级太阳风暴的证据。
远古的遗迹
在布雷姆负责的一篇论文中，科学家发现了两个可怕的强太阳风暴事件。一次发生在公元前7176年，那时游牧的狩猎采集社会正在被农耕的定居社会取代；另一次发生在公元前5259年，那时的地球正在走出末次冰期。他们认为这两次太阳风暴的强度至少与公元775年的太阳风暴相当。过去十年间，科学家一直在寻找类似的极端太阳风暴事件，而布雷姆团队是第一个找到的。现在，科学家把导致这类太阳风暴的超级耀斑称为"三宅事件"。
为了寻找这类太阳风暴，研究人员需要对极地冰盖样本，以及保存在积水沼泽或山顶高处的古树样本进行化学分析。当太阳粒子撞击大气层时，大气层中的多种元素会变成具有放射性的不稳定形式，即变成了同位素，随后这些同位素会积聚在这些样本上。例如，太阳活动所形成的碳14同位素，会被树木在生长过程中吸收。由于树干上的每一圈年轮对应着一个年份，科学家就能据此获知由太阳活动增加所引起的同位素峰值的准确时间——一圈年轮中的碳14越多，对应年份撞击地球大气层的太阳粒子就越多。
美国亚利桑那大学年轮研究实验室的夏洛特·皮尔逊（CharlottePearson，布雷姆论文的共同作者）说，树木的年轮"使我们能够重建放射性碳同位素含量与时间的关联，而且引起这些同位素含量波动的关键因素之一就是太阳的活动。"
科学家通过研究极地冰芯中铍10和氯36的浓度，也可以进行类似的测量，但精度略低。以上这两种方法结合在一起就可以精确描述历史事件。科学家现在掌握了大部分全新世时期树木的年轮数据，全新世是最年轻的地质年代，始于大约12000年前。然而，通过研究年轮数据来寻找碳14峰值非常耗时，仅仅调查一个年份，就需要花几周的时间来分析、交叉关联多个年轮样本。论文的共同作者，英格兰历史遗产保护局（HistoricEngland）的科学测年负责人亚历山德拉·贝利斯（Alexandra Bayliss）表示："全新世有12 000年的数据等待分析，而我们仅完成了其中的16%，这项工作极其耗费时间和金钱。"
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