太陽穩(wěn)穩(wěn)地掛在天上,給地球帶來光和熱??勺罱鼛啄?,天文學(xué)家們用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)仔細(xì)篩查了5.6萬多顆和太陽差不多的恒星后,卻得出個(gè)讓人有點(diǎn)意外的看法:我們的太陽,在活動(dòng)性上顯得有點(diǎn)“安靜過頭”了。
不是說它沒活力,而是對(duì)比那些同類,它爆發(fā)超級(jí)耀斑的頻率低得讓人納悶。
這種對(duì)比不光是學(xué)術(shù)上的小發(fā)現(xiàn),還牽扯到地球上生命怎么能這么安穩(wěn)地發(fā)展下去。
開普勒望遠(yuǎn)鏡盯著銀河系里一大片區(qū)域,記錄了這些恒星的光度變化。研究團(tuán)隊(duì)挑出溫度在5000到6500開爾文、絕對(duì)星等在4到6之間的主序星,確保這些家伙在大小和溫度上跟太陽接近。
總共篩選出56450顆,這樣的樣本量夠大,能讓統(tǒng)計(jì)結(jié)果靠譜點(diǎn)。
他們用算法找那些光度突然竄高的點(diǎn),超過5倍標(biāo)準(zhǔn)差的,就算超級(jí)耀斑。能量門檻設(shè)在10的34次方爾格以上,這比太陽歷史上有記錄的最強(qiáng)耀斑強(qiáng)上千倍。
在這些恒星上,總共挖出2889次超級(jí)耀斑,分布在2527顆星星身上。算下來,每顆類太陽恒星平均每百年就來一次這種大爆發(fā)。
頻率用冪律分布來擬合,基本符合觀測(cè):小耀斑多,大耀斑少,但超級(jí)級(jí)別的也不算稀罕。
團(tuán)隊(duì)還排除了干擾,比如雙星系統(tǒng)或背景噪聲,確保這些爆發(fā)確實(shí)來自目標(biāo)恒星。
這樣的發(fā)生率,比之前一些研究估的要高上10到100倍,早年的估算是每千年或萬年一次,現(xiàn)在看來低估了。
轉(zhuǎn)頭看太陽,它的歷史記錄里,最猛的莫過于1859年的卡林頓事件。
那次耀斑讓電報(bào)線燒起來,極光南移到古巴那么遠(yuǎn)的地方,能量估計(jì)在10的32次方爾格左右,遠(yuǎn)沒到超級(jí)級(jí)別。
樹環(huán)和冰芯樣本顯示,過去千年有幾次粒子風(fēng)暴,大概每1500年一次,但電磁輻射部分沒直接證據(jù)表明達(dá)到超級(jí)耀斑的標(biāo)準(zhǔn)。
太陽的活動(dòng)周期是11年,黑子數(shù)量有規(guī)律地起落,整體上安靜得多,沒像那些同類一樣頻繁炸鍋。
這就讓研究者們琢磨:太陽的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)是不是特殊,轉(zhuǎn)速剛好在不鬧騰的區(qū)間?
太陽的這種“低調(diào)”其實(shí)挺關(guān)鍵。它每秒把6億噸氫轉(zhuǎn)化成氦,輸出3.9乘10的26次方瓦的能量,已經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)地?zé)?0億年,預(yù)計(jì)還能再燒50億年。
相比之下,那些更大質(zhì)量的恒星亮度高,但壽命短,天狼星A亮度是太陽25倍,穩(wěn)定期卻不到20億年。紅矮星壽命長(zhǎng),但能量輸出晃蕩不定,不適合養(yǎng)生命。
太陽的輻射波動(dòng)小于0.1%,11年周期內(nèi)亮度變化微弱,這讓地球溫度穩(wěn)在液水存在的范圍,避免生物分子崩壞。
太陽的周期性紫外線變化推動(dòng)了DNA修復(fù)機(jī)制的進(jìn)化。1645到1715年的蒙德極小期,活動(dòng)低谷讓地球進(jìn)入小冰期,河流結(jié)冰,農(nóng)作物減產(chǎn),但幅度有限,反倒促進(jìn)物種分化,沒鬧出大滅絕。耀斑和日冕物質(zhì)拋射頻率低,避免大氣層被剝離。
地球磁場(chǎng)和太陽風(fēng)保持平衡,擋住粒子破壞臭氧,又不讓電離層過激。公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)形成的晝夜四季,協(xié)同了40億年的生命窗口。
不過,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也敲響警鐘。如果太陽真來個(gè)超級(jí)耀斑,衛(wèi)星得癱,電網(wǎng)崩盤,通訊中斷。空間天氣領(lǐng)域現(xiàn)在正忙著建模,結(jié)合地面觀測(cè)和新任務(wù)數(shù)據(jù),試著預(yù)測(cè)太陽的下一次大動(dòng)作。
長(zhǎng)遠(yuǎn)看,太陽自身也有變化等著:現(xiàn)在它在主序階段,核心氫聚變穩(wěn)當(dāng)。但50億年后,燃料耗盡,核心收縮,外層膨脹成紅巨星。體積腫到200倍,亮度千倍增,外殼吞沒水星金星軌道。地球上,熱浪席卷,大氣蒸騰,巖石熔化,海水沸騰。
膨脹期,太陽質(zhì)量流失,引力減弱,外行星軌道外移。接著氦閃爆發(fā),核心氦聚變碳氧,釋放超新星千分之一能量。外層脫離,形成數(shù)光年行星狀星云,核心坍縮成白矮星,大小如地球,一立方厘米重?cái)?shù)噸。慢慢冷卻,成黑矮星,冷寂如石。
當(dāng)然,對(duì)我們來說,這么遠(yuǎn)的未來不必太憂心。或許人類早掌握星際旅行,遷往新家園,那時(shí)太陽的終局只是歷史一頁。
超級(jí)耀斑的研究提醒我們,宇宙不總溫柔,但太陽的溫和,讓生命有機(jī)會(huì)喘口氣。
或許,這就是為什么我們能在這里刷手機(jī)、看云卷云舒。
浩瀚星空下,太陽這份饋贈(zèng),值得我們多珍惜點(diǎn)。
參考資料
“帕克”觀測(cè)到太陽大氣磁重聯(lián)現(xiàn)象 千龍網(wǎng)
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