摘要：根据《科学》杂志上近日发表的一项研究，在研究了56450颗恒星之后，科学家发现，太阳有点不对劲——与其他的恒星相比，太阳实在是太“温柔”了，这到底是怎么回事呢？下面我们就来了解一下。
根据《科学》杂志上近日发表的一项研究，在研究了56450颗恒星之后，科学家发现，太阳有点不对劲——与其他的恒星相比，太阳实在是太“温柔”了，这到底是怎么回事呢？下面我们就来了解一下。
太阳表面并不是想象中的那样一片平静，在有些时候，太阳表面也会发生一些大规模能量释放现象，而其中最引人注目的，就是太阳耀斑（Solar flare），因为这种现象会产生大量的电磁辐射和高速粒子流，还可能伴随着大规模的日冕物质抛射，进而对我们人类的电子设备和电力设施我们构成严重的威胁。
一个典型的例子就是发生在1859年的“卡灵顿事件”，这也是人类有记录以来最强的一次太阳风暴，这此次事件中，太阳的一次耀斑和伴随的日冕物质抛射，使得当时全球的电报系统几乎全部失灵，甚至还引发了一些设备起火。
时至今日，电子设备以及电力设施已经深入到人类生活的方方面面，而这也就意味着，太阳耀斑对人类的威胁也越来越大，所以我们有必要仔细研究太阳耀斑发生的规律，从而做到对其进行准确预测并及时防范。
想要做到这一点，一个简单直接的方法就是，长时间地对太阳表面的活动进行记录，进而总结出其中的规律，但这显然是行不通的，毕竟人类的记录最多只能追溯近几百年，而太阳耀斑的规律则需要以更长的时间尺度来观察。
那怎么办呢？一个看上去似乎可行的方法就是，找一大堆与太阳类似的恒星，通过观察这些恒星的表现，并对其进行大数据分析，应该就可以间接推测出太阳耀斑发生的规律。
实际上，此次研究正是采用了这种方法，在研究过程中，科学家挑选了56450颗与太阳类似的G型黄矮星，研究的核心工具是“光变曲线”，即恒星的亮度会随时间发生微小波动，当恒星发生耀斑时，亮度会突然显著增强，然后逐渐恢复到正常水平。
这种变化在“光变曲线”上表现为一个清晰的峰值，通过分析这些峰值，科学家就能够识别耀斑事件，并判断其强度和频率。
研究结果是令人意外的，科学家发现，这些恒星会发生强度极高的“超级耀斑”（superflares），具体有多强呢？这样说吧，造成“卡灵顿事件”的那次太阳耀斑，其释放出的能量约为10^32尔格，而这些“超级耀斑”所释放出的能量，则约为10^34至10^35尔格，大概是前者的100至1000倍。
更重要的是，科学家共计观测到了多达2889次的“超级耀斑”，涵盖了2527颗恒星，而这也就意味着，“超级耀斑”并不是罕见的个例，而是普遍存在的现象，在此之后，科学家通过对观测数据进行分析，估算出了其发生的频率，即：这些与太阳类似的恒星，平均100年就会发生一次“超级耀斑”。
（↑想象图）
正如前文所言，“卡灵顿事件”是人类有记录以来最强的一次太阳风暴，而造成此次事件的太阳耀斑，其释放出的能量最多也就只有“超级耀斑”的1%，这就意味着，人类有记录以来，太阳从未发生过“超级耀斑”。
那会不会是过去的人类并没有记录到太阳的“超级耀斑”呢？毕竟人类发明电子设备的历史并不长。实际上，确实有这种可能，但如果这样的事情真的发生了，大自然也会以其独特的方式将其记录下来。
简而言之，来自太阳的高速粒子含有快中子，它们会持续轰击地球的高层大气，进而使其中的氮-14转化为碳-14，在此之后，这些碳-14可能会进入地球的生物圈，它们中的一部分会被吸收，并被固定下来。
通过这些古老生物留下的残骸或化石样本，科学家可以测量出当时碳-14的浓度，如果某个时间点的碳-14浓度显著高于背景值，就可能是由于当时太阳活动异常强烈，释放了大量的高速粒子。
由于碳-14是不稳定同位素，其半衰期大约为5700（±30）年，因此这种方法其实有一定的局限，尽管如此，科学家也利用这种方法发现，在过去的大约1.5万年里，曾经出现了9次强度超过“卡灵顿事件”的太阳活动，其中最近的一次发生在公元993年。
而这也就意味着，即使这些事件都是由太阳的“超级耀斑”引发的（这目前还不能确定），其发生的频率也远远地低于此次研究得出的平均值（即每100年发生1次）。
也正因为如此，科学家才认为太阳有点不对劲，与其他与太阳类似的恒星相比，它实在是太“温柔”了。那么，是什么原因造成太阳如此“温柔”呢？
科学家猜测，可能有某种机制大幅降低了太阳发生“超级耀斑”的频率，但这种机制到底是什么，暂时还没有确定的答案。不过就目前的情况来看，相关的研究仍在进行之中，期待在未来的日子里，科学家能够解开这个谜题。
参考资料：Sun-like stars produce superflares roughly once per century，Science 12 Dec 2024，Vol 386, Issue 6727，DOI: 10.1126/science.adl5441
来源：魅力科学君一点号