人類仰望夜空時常會被極光的絢爛所吸引，但在地球磁場保護傘之外，太陽活動可能極具殺傷力，強烈耀斑和高能帶電粒子噴發(fā)足以對宇航員和航天器構成致命威脅。近期，日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）的研究團隊借助樹輪碳同位素精密測量與中世紀文獻記載相結合，成功鎖定了一次發(fā)生在公元1200年至1201年間的太陽質子事件，為重建過去太陽活動并改進未來空間天氣預報提供了關鍵線索。

所謂太陽質子事件（Solar Proton Events，SPE），是指太陽在劇烈爆發(fā)時向地球方向拋射出高能質子等粒子，這些粒子最高可達到接近光速九成的速度飛向地球。在1972年，太陽就曾在阿波羅16號與阿波羅17號任務之間連續(xù)爆發(fā)多次此類事件，如果當時有宇航員在深空執(zhí)行任務，在缺乏有效屏蔽的情況下，他們很可能會遭遇致命劑量的輻射。隨著載人登月和更深遠載人航天計劃重新提上日程，如何識別和評估這類“突發(fā)太陽暴”的風險，變得愈發(fā)重要。

OIST的研究團隊此次采取了一種全新的“跨學科取證”方法：一方面，他們選取了日本本州北部青森縣下北半島出土的埋藏扁柏（asunaro）木材樣本，對其中的碳14含量進行逐年高精度測量；另一方面，則依托中世紀日本貴族藤原定家的日記《明月記》以及同時期中國史料中的極光記錄，鎖定疑似強太陽活動時段，再在樹輪數(shù)據(jù)中“對點”尋找異常。

碳14是在高能粒子轟擊地球大氣時生成的一種放射性碳同位素，它會隨著大氣循環(huán)進入植物體內并固定在當年的樹輪中，相當于為當年的宇宙線與太陽活動“留底片”。以往科學家已經借助這一方法在長達約一萬年的時間尺度上重建過太陽活動史，但要捕捉強度略低、頻率更高的“次極端”太陽質子事件，既需要極高的測量精度，也需要盡可能縮小時間搜索窗口。

這正是歷史文獻發(fā)揮作用的地方。藤原定家（1162–1241）在日記中記載，公元1204年2月，他在京都看到“北方天空出現(xiàn)紅光”。雖然太陽質子事件本身并不直接產生極光，但往往與能激發(fā)極光的強烈太陽活動伴生，這一記載給研究團隊提供了關鍵線索。他們據(jù)此選定相鄰年份的樹輪樣本進行重點檢測，最終在1200年冬至1201年春這段時間里發(fā)現(xiàn)了顯著的碳14異常上升，表明當時發(fā)生過一次強度為“次極端”級別的太陽質子事件。

為了進一步精確定位年份并驗證相關性，團隊還運用樹輪年代學與樹輪氣候學（dendroclimatology）技術，通過對樹輪寬度與氣候模式的對比分析，細化了事件的時間界限。除日本文獻外，同一時期中國史書中也有關于低緯度紅色極光的罕見記錄，這與樹輪碳14異常所指示的時間段高度吻合，進一步支撐了這次太陽事件的存在。

研究負責人、OIST太陽—地球環(huán)境與氣候研究單元的宮原裕子教授指出，以往對歷史太陽質子事件的研究多集中于極少數(shù)“超級事件”，而此次工作的意義在于為識別更常見但仍具有明顯危害性的“次極端”事件提供了方法學基礎。這類事件的能量大約是已知最極端事件的10%至30%，雖然不至于引發(fā)全球性災難，卻足以對在軌衛(wèi)星、深空任務以及未來月球基地的安全構成嚴峻挑戰(zhàn)。

通過高精度碳14測量，研究團隊不僅鎖定了一次具體的太陽質子事件，還重構了公元1190年至1220年前后太陽活動周期的細節(jié)。分析顯示，與如今大約11年的太陽活動周期不同，當時太陽周期僅有約7至8年，處于一個異?；钴S的階段。此次被確定的太陽質子事件就發(fā)生在其中一個周期的峰值階段，這一結果為理解太陽在不同時期的活動模式提供了重要證據(jù)。

宮原教授強調，僅憑碳14數(shù)據(jù)并不足以完整還原太陽行為，必須與歷史文獻中的黑子與極光觀察記錄相互印證。她指出，通過樹輪數(shù)據(jù)與文獻記載的綜合比對，研究人員可以更準確地重建太陽活動的時序，從而更好地理解極端空間天氣事件產生的條件和特征。例如，本次重建結果顯示，雖然這次太陽質子事件出現(xiàn)在太陽活動峰期，但部分歷史上持續(xù)時間較長的低緯度極光現(xiàn)象卻似乎落在他們重建周期的接近谷底階段，這一“反常”現(xiàn)象暗示著太陽在極小期也可能以不同機制觸發(fā)特殊的空間天氣事件。