浙江
人类仰望夜空时常会被极光的绚烂所吸引，但在地球磁场保护伞之外，太阳活动可能极具杀伤力，强烈耀斑和高能带电粒子喷发足以对宇航员和航天器构成致命威胁。近期，日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）的研究团队借助树轮碳同位素精密测量与中世纪文献记载相结合，成功锁定了一次发生在公元1200年至1201年间的太阳质子事件，为重建过去太阳活动并改进未来空间天气预报提供了关键线索。
所谓太阳质子事件（Solar Proton Events，SPE），是指太阳在剧烈爆发时向地球方向抛射出高能质子等粒子，这些粒子最高可达到接近光速九成的速度飞向地球。在1972年，太阳就曾在阿波罗16号与阿波罗17号任务之间连续爆发多次此类事件，如果当时有宇航员在深空执行任务，在缺乏有效屏蔽的情况下，他们很可能会遭遇致命剂量的辐射。随着载人登月和更深远载人航天计划重新提上日程，如何识别和评估这类“突发太阳暴”的风险，变得愈发重要。
OIST的研究团队此次采取了一种全新的“跨学科取证”方法：一方面，他们选取了日本本州北部青森县下北半岛出土的埋藏扁柏（asunaro）木材样本，对其中的碳14含量进行逐年高精度测量；另一方面，则依托中世纪日本贵族藤原定家的日记《明月记》以及同时期中国史料中的极光记录，锁定疑似强太阳活动时段，再在树轮数据中“对点”寻找异常。
碳14是在高能粒子轰击地球大气时生成的一种放射性碳同位素，它会随着大气循环进入植物体内并固定在当年的树轮中，相当于为当年的宇宙线与太阳活动“留底片”。以往科学家已经借助这一方法在长达约一万年的时间尺度上重建过太阳活动史，但要捕捉强度略低、频率更高的“次极端”太阳质子事件，既需要极高的测量精度，也需要尽可能缩小时间搜索窗口。
这正是历史文献发挥作用的地方。藤原定家（1162–1241）在日记中记载，公元1204年2月，他在京都看到“北方天空出现红光”。虽然太阳质子事件本身并不直接产生极光，但往往与能激发极光的强烈太阳活动伴生，这一记载给研究团队提供了关键线索。他们据此选定相邻年份的树轮样本进行重点检测，最终在1200年冬至1201年春这段时间里发现了显著的碳14异常上升，表明当时发生过一次强度为“次极端”级别的太阳质子事件。
为了进一步精确定位年份并验证相关性，团队还运用树轮年代学与树轮气候学（dendroclimatology）技术，通过对树轮宽度与气候模式的对比分析，细化了事件的时间界限。除日本文献外，同一时期中国史书中也有关于低纬度红色极光的罕见记录，这与树轮碳14异常所指示的时间段高度吻合，进一步支撑了这次太阳事件的存在。
研究负责人、OIST太阳—地球环境与气候研究单元的宫原裕子教授指出，以往对历史太阳质子事件的研究多集中于极少数“超级事件”，而此次工作的意义在于为识别更常见但仍具有明显危害性的“次极端”事件提供了方法学基础。这类事件的能量大约是已知最极端事件的10%至30%，虽然不至于引发全球性灾难，却足以对在轨卫星、深空任务以及未来月球基地的安全构成严峻挑战。
通过高精度碳14测量，研究团队不仅锁定了一次具体的太阳质子事件，还重构了公元1190年至1220年前后太阳活动周期的细节。分析显示，与如今大约11年的太阳活动周期不同，当时太阳周期仅有约7至8年，处于一个异常活跃的阶段。此次被确定的太阳质子事件就发生在其中一个周期的峰值阶段，这一结果为理解太阳在不同时期的活动模式提供了重要证据。
宫原教授强调，仅凭碳14数据并不足以完整还原太阳行为，必须与历史文献中的黑子与极光观察记录相互印证。她指出，通过树轮数据与文献记载的综合比对，研究人员可以更准确地重建太阳活动的时序，从而更好地理解极端空间天气事件产生的条件和特征。例如，本次重建结果显示，虽然这次太阳质子事件出现在太阳活动峰期，但部分历史上持续时间较长的低纬度极光现象却似乎落在他们重建周期的接近谷底阶段，这一“反常”现象暗示着太阳在极小期也可能以不同机制触发特殊的空间天气事件。
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