古树年轮中发现的最大太阳风暴——它可能会摧毁现代技术并造成数十亿美元的损失

艺术家对改变近地空间条件的太阳事件的插图。 图片来源：美国宇航局

科学家们发现了 14,300 年前由已知最大的太阳风暴引起的放射性碳峰值。 今天发生这样的事件可能会摧毁现代技术并造成数十亿美元的损失。

一个国际科学家小组通过分析在法国阿尔卑斯山发现的古老树木年轮，发现 14,300 年前放射性碳含量激增。

放射性碳峰值是由大规模太阳风暴引起的，这是迄今为止发现的最大的太阳风暴。

今天类似的太阳风暴对于现代科技社会来说将是灾难性的——可能会摧毁电信和卫星系统，导致大范围停电，并给我们造成数十亿美元的损失。

学者警告说，了解此类风暴对于保护未来的全球电信和能源基础设施非常重要。

埋在德鲁泽河中的化石树的年轮。 图片来源：塞西尔·米拉蒙特

新的研究和影响

这项由国际科学家团队进行的合作研究将于今天（10 月 9 日）发表在《皇家学会杂志》上。 哲学汇刊 A：数学、物理和工程科学 它揭示了对太阳极端行为及其对地球造成的危险的新见解。

来自法兰西学院、CEREGE、IMBE、艾克斯-马赛大学和利兹大学的一组研究人员测量了法国南部加普附近德鲁泽河侵蚀河岸中保存的古树的放射性碳水平阿尔卑斯山。

德鲁泽特河中的化石树。 图片来源：塞西尔·米拉蒙特

这些原木是亚化石，是化石过程尚未完成的遗迹，被切成小而单一的树木年轮。 对这些单独事件的分析发现，放射性碳水平出现了前所未有的上升，这恰好发生在 14,300 年前。 通过将放射性碳的峰值与格陵兰冰芯中发现的化学元素铍的测量结果进行比较，研究小组认为，峰值是由大规模太阳风暴引起的，这场太阳风暴向地球大气层喷射了大量高能粒子。

专家意见和历史背景

该研究的主要作者、法国学院和 CEREGE 的气候和海洋演化教授爱德华·巴德 (Edouard Bard) 表示：“通过宇宙射线引发的一系列反应，高层大气中不断产生放射性碳。”发现包括太阳耀斑和日冕物质抛射在内的极端太阳事件也会产生短暂的高能粒子爆发，这些粒子在短短一年的时间内以放射性碳产量的巨大峰值形式保存下来。

研究人员表示，今天类似的大规模太阳风暴可能对现代科技社会造成灾难性的影响，可能会摧毁通信、卫星系统和电力网络，并给我们带来数十亿英镑的损失。 他们警告说，了解此类事件的未来风险非常重要，以使我们能够做好准备，增强我们的通信和能源系统的弹性，并保护它们免受潜在的损害。

德鲁泽河岸上的化石树。 图片来源：塞西尔·米拉蒙特

利兹大学数学学院应用统计学教授蒂姆·希顿表示：“严重的太阳风暴会对地球产生巨大影响。 如此严重的风暴可能会永久性地损坏我们电网中的变压器，导致持续数月的大规模、大范围停电。 它还可能导致我们所依赖的导航和通信卫星永久性损坏，导致它们无法使用。 它还会给宇航员带来严重的辐射风险。

历史上的太阳风暴

其中九次极端太阳风暴（称为三宅事件）现已确定发生在过去 15,000 年间。 最近确认的三宅事件发生在公元 993 年和公元 774 年。 然而，这场新发现的风暴可以追溯到 14,300 年前，是迄今为止发现的最大的风暴，大约是那两次风暴的两倍。

三宅事件的确切性质仍不清楚，因为以前从未对其进行过有效的直接观察。 他们强调，关于太阳的行为及其对地球社会构成的风险，我们还有很多东西需要了解。 我们不知道是什么原因导致如此强烈的太阳风暴，它们发生的频率如何，或者我们是否可以以某种方式预测它们。

巴德教授说：“对太阳活动的直接自动测量始于 17 世纪的太阳黑子计数。 如今，我们还利用地面观测站、太空探测器和卫星获得详细记录。 然而，所有这些短期仪器记录不足以完全了解太阳。 在树木年轮中测量的放射性碳，与极地冰芯中的铍一起使用，提供了了解太阳过去行为的最佳方法。

放射性碳和历史重建

直接观测到的最大太阳风暴发生于 1859 年，被称为卡林顿事件。 它对地球造成了巨大的破坏，摧毁了电报机，并创造了如此明亮的夜间暮光，以至于鸟儿开始歌唱，以为太阳开始升起。 然而，三宅事件（包括新发现的 14,300 年前的风暴）的规模要大得多。

希顿教授说：“放射性碳提供了一种奇妙的方法来研究地球历史并重建它所经历的关键事件。如果我们要准确预测未来并减轻潜在风险，准确了解我们的过去至关重要。我们仍然有很多学习。每一个新发现不仅有助于…回答现有的关键问题，而且还可以产生新的问题。

普罗旺斯地区艾克斯大学 IMBE 古环境和古气候副教授塞西尔·米拉蒙特 (Cécile Miramont) 表示：“找到这样一组保存完好的树木确实是一件非同寻常的事情。通过比较多个树干中单个树木年轮的宽度，我们发现然后将树木组装起来。”使用树状学方法仔细地将它们分开，以创建更长的时间线，这使我们能够发现有关过去环境变化的宝贵信息，并在未知的太阳活动期间测量放射性碳。

参考文献：“化石树中每年 14,300 卡路里的放射性碳峰值为更新世晚期的全球碳循环提供了脉冲响应函数”作者：Bard E、Miramont C、Capano M、Guibal F、Marschal C、Rostek F、Tuna T， Fajault Y. 和 Heaton T.J.，2023 年 10 月 9 日， 英国皇家学会哲学汇刊 A。
DOI：10.1098/rsta.2022.0206