太陽是一個圓圓的魔術(shù)師，靠著它神奇的魔術(shù)，化育出地球上的萬物；可它要是玩出一種“噴火”的魔術(shù)來，那可又實在讓我們心驚肉跳。
襲擊中世紀天空的射線暴
讓我們先來讀一段來自13世紀一位英格蘭編年史家的文字：“太陽落山后，天空中出現(xiàn)了異常可怕的景象，閃耀著一片火光，火光像蛇一樣在天空中蜿蜒游動；人們以為是世界末日到了……”
這段文字描述的是公元775年的某一天夜晚，在英國上空看到的奇怪的自然景觀。
不過，盡管當(dāng)時的人們以為世界末日到了，可到頭來卻是虛驚一場，既沒有大規(guī)模的物種滅絕，也沒有發(fā)生什么地質(zhì)災(zāi)難，對當(dāng)時的人的生活幾乎毫無影響。之后更沒在天空中留下任何痕跡。要不是日本名古屋大學(xué)的三宅芙沙重新提及，我們也許全然不知有這回事。
三宅芙沙及其同事多年來一直致力于搜尋古代大規(guī)模射線暴留下的痕跡。具體地說，就是調(diào)查大氣中碳-14在古代各個年份的含量變化。碳-14是碳的一種同位素，一般只有當(dāng)高能粒子轟擊地球大氣的時候才會產(chǎn)生。碳-14具有放射性，產(chǎn)生之后緩慢衰變。由于地球大氣無時無刻不在遭受高能粒子的轟擊，也就是說，無時無刻不在制造碳-14，制造和衰變的量基本相當(dāng)，所以大氣中的碳-14含量可以長期保持穩(wěn)定。但如果什么年份高能射線特別強，即我們所說的遭遇射線暴，那么大氣中碳-14的含量就會陡增。
當(dāng)然，古代大氣中碳-14的含量是不可能通過觀測今天的大氣得來的，所幸，古代的記錄保存在古樹的年輪中。我們知道，樹木生長要從空氣中吸收二氧化碳。不論二氧化碳中的碳是普通的碳-12，還是碳-14，植物都一視同仁。而且，在較為寒冷的地帶，樹木一年中只有幾個月的生長期，形成所謂的年輪。這樣，在每一個年輪里，都保留了該年份大氣中碳-14含量的記錄。
三宅和他的同事在兩棵高齡日本雪松的年輪中測出，碳-14的含量在公元775年有一個驚人的增強。由此他們推測，那時地球曾遭遇過一場強度極大的射線暴，從其規(guī)模來看，這次射線暴影響地球大氣的組成長達千年之久。
元兇原來就是這位“魔術(shù)師”
隨后，一位芬蘭物理學(xué)家測量了生長在德國美因河畔的古老橡樹，證實了三宅的猜測。他甚至還在《盎格魯-撒克遜編年史》找到了古人對這一事件的描述，即我們在前一節(jié)開頭引用的文字。這位物理學(xué)家相信，書中所描述的“像蛇一樣在天空中蜿蜒游動”的火光，其實就是高能粒子轟擊大氣時的放電現(xiàn)象，即我們現(xiàn)在所說的極光，因為夜晚在天空中移動的極光的確很像蛇。古代英國人從沒聽說過極光，更沒親眼見過，所以就以為世界末日到了。
公元775年的歐洲，還處于中世紀。雖然中世紀的世界看上去未受波及，但事情要是發(fā)生在今日，我們就不會這么幸運。我們這個嚴重依賴技術(shù)的社會，會被這一事件徹底摧毀：衛(wèi)星燒毀，通訊和電力供應(yīng)會中斷數(shù)年。
考慮到此類事件今后可能還會發(fā)生，所以，確定這一射線暴的源頭，就成了我們今天的當(dāng)務(wù)之急。
三宅的小組計算了產(chǎn)生這一碳-14含量所需的高能粒子束流強度。估算出的能量極為巨大，事實上，唯有超新星爆發(fā)才能產(chǎn)生這么強的射線。但問題是，在那個時間段上，似乎并沒有一顆已知的距離地球足夠近的超新星爆發(fā)。
還有人猜測射線暴是由兩顆白矮星、中子星或者黑洞合并引發(fā)的伽馬射線暴。
但其他人卻把懷疑的目光投在了太陽身上。這個“圓圓的魔術(shù)師”，現(xiàn)在顯得多么安分老實，但在一千多年前，會不會有過一次不老實的舉動，譬如說有過一次規(guī)模相當(dāng)大的耀斑活動？
但太陽耀斑的能量和三宅的估算有著沒法調(diào)和的矛盾，三宅估算的能量比太陽耀斑的能量至少大了1000倍。
另一位美國科學(xué)家也懷疑太陽是元兇。他認為，三宅的計算可能有問題。在計算產(chǎn)生地球上射線暴所需的太陽耀斑能量時，三宅假設(shè)這些粒子是沿著各個方向以相同的流量被發(fā)射出去的。但事實正相反，太陽在耀斑活動時噴射出的粒子具有很好的方向性，就像地面上的噴泉一樣，只朝特定的方向噴射。
經(jīng)過這一修正，所需的能量就減小到之前估算的1%。而這點能量輸出，太陽耀斑一次大規(guī)模的爆發(fā)是可以勝任的。
彗星撲日抑或……
如果元兇真是太陽耀斑，即使它的能量只及原先估算的1%，你也不要小覷。與19世紀天文學(xué)家記錄下的迄今最強的太陽耀斑活動相比，它至少要大20倍；比20世紀觀測到的最強太陽耀斑，更是大了100倍。
至于太陽能否產(chǎn)生這樣的超級耀斑，以色列天文學(xué)家戴維·埃奇勒認為可以，不過“要得到一些小小的幫助才行”。他提出，一顆彗星撞上太陽，由此導(dǎo)致的爆發(fā)可提供所需的能量。
在太陽的一生中，一直會有彗星撞向太陽。它們被稱為掠日彗星，其中一些會到達太陽的表面，但大多數(shù)在一定距離時就會發(fā)生爆炸。然而，它們實在太小了，解體釋放的能量難以察覺。埃奇勒估計，要引發(fā)超級耀斑，需要海爾-波普大小的彗星。海爾-波普彗星直徑估計在40～80千米。
其他人則認為，太陽自身完全有能力形成超級耀斑。2012年，一位日本科學(xué)家分析了開普勒空間望遠鏡120天的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)它所觀測到的8.3萬顆類太陽恒星中，有148顆產(chǎn)生了總共365個超級耀斑。
雖然這意味著，只有0.2%的類太陽恒星上會出現(xiàn)超級耀斑，但可怕的是，這些耀斑中有的要比公元775年的事件劇烈得多。其中一些估計是公元775年耀斑的1000倍。以這樣的強度，若有一個出現(xiàn)在太陽上，那受到威脅的將不單是我們的設(shè)備；這些射線會破壞地球臭氧層，使得紫外線可以長驅(qū)直入，由此引發(fā)大規(guī)模的生物滅絕。
好消息是，真正巨型的超級耀斑，只出現(xiàn)在擁有超大黑子的恒星上。這些恒星黑子遠大于我們所見的太陽黑子，它們是強磁場區(qū)，也是耀斑的源頭。
無論如何，科學(xué)家目前正在搜尋更多的太陽超級耀斑爆發(fā)事件。三宅發(fā)現(xiàn)，在公元992年曾出現(xiàn)過第2個類似事件，不過這次強度只有公元775年耀斑的一半。據(jù)估計在過去的1萬年中，公元775年的那一次太陽耀斑是最強的。
現(xiàn)在你看到了吧，太陽這個“圓圓的魔術(shù)師”，要是耍起“噴火”的魔術(shù)來，可真不是鬧著玩的。為了更好地了解太陽超級耀斑爆發(fā)的概率，我們需要調(diào)查過去更長歲月的情況。目前，科學(xué)家的調(diào)查對象已經(jīng)從樹木年輪轉(zhuǎn)向了“阿波羅”號帶回的月球巖石。這些巖石暴露在月面上，會像海綿一樣吸入46億年來月球史上太陽耀斑歷次爆發(fā)所發(fā)出的全部高能粒子，它們將會為我們提供一份相當(dāng)完整的太陽耀斑活動的記錄。
