超级耀斑会再次来袭吗？

　　 国家空间天气监测预警中心博士 宋乔

　　今年8月3日至14日，在美国夏威夷举行的国际天文学联合会（IAU）第30届大会专门设置的“太阳和恒星的耀斑及其对行星的影响”分论坛上，超级耀斑成为热门话题。

　　太阳耀斑是太阳大气中巨大能量的释放过程，一次大耀斑可释放多达1025焦耳的能量，其威力相当于数千亿颗百万吨当量的原子弹同时爆炸。对空间天气而言，能量超过1026焦耳的超级耀斑是让人闻风丧胆的可怕怪兽。

　　从观测角度来看，太阳耀斑按照其X射线的流量可分为A、B、C、M、X五级（从弱到强），每级对应一个量级的流量变化。从人类第一颗X射线卫星上天以来，有记录的最强耀斑是2003年11月的X28级耀斑。当然，耀斑的级别和其产生的损害并不一定成正比。耀斑常常伴随另外一种剧烈的爆发现象——日冕物质抛射，大量的太阳日冕物质会被迅速抛向日地空间。如果耀斑产生的高能辐射和日冕物质抛射产生的高速物质击中地球，就会对地球的磁层、电离层乃至中高层大气造成影响。

　　1859年9月1日，太阳爆发了一次影响非常大的耀斑，夏威夷、加勒比海等靠近赤道地区的人们都能看见绚丽的极光，欧洲和北美的电报系统陷入瘫痪。研究人员估计这次耀斑可能达到X40级以上，很可能是一次超级耀斑，被称为“卡林顿事件”。

　　在“卡林顿事件”发生一百多年后的今天，从人造卫星到电网，从汽车导航到ATM取款机，科技已经渗入到现代社会的各个角落。如果再次发生威力如此巨大的空间天气事件，后果将不堪设想。美国国家科学基金会（NSF）2008年的报告估计，如果“卡林顿事件”再次发生，仅第一年就会给美国造成高达两万亿美元的经济损失。那么，这只怪兽是否会再次来袭？如果是，多久会来一次呢？

　　有研究表明，能量越大的耀斑发生的概率越小。像“卡林顿事件”这样的超级耀斑，发生的可能性相对较低。这就使得超级耀斑研究的样本数量受到限制，无法进行统计研究。幸运的是，太阳只是银河系千亿颗恒星中极为普通的一颗，在广袤的宇宙中有大量类似太阳的恒星，科学家可以通过观察这些恒星，来推测太阳的情况。2009年美国国家航空航天局（NASA）发射了开普勒太空望远镜，并观测到恒星耀斑造成的光度增加。这些类太阳恒星样本给超级耀斑统计研究带来了新希望。

　　2000年，美国耶鲁大学的舍费尔等人在位于主序附近的类太阳恒星上发现了9个超级耀斑，其能量范围从1026到1031焦耳。2012年，日本京都大学的前原裕等人在《自然》杂志上发表了一项统计研究。他们在开普勒太空望远镜观测到的8.3万颗类太阳恒星数据中搜索，最后在其中的148颗类太阳恒星上发现了365次超级耀斑。这表明，能量为1027焦耳的超级耀斑在类太阳恒星上发生的概率约为500年一次，1028焦耳的超级耀斑约为5000年一次，并可能发生在太阳上。在今年公布的一项研究中，前原裕等人使用开普勒太空望远镜的1分钟间隔数据寻找到短寿命的超级耀斑。这进一步肯定了他们之前的研究结果。他们在23颗类太阳恒星中找到187次超级耀斑，并估算出X100级的超级耀斑发生概率约为500年/次至600年/次。

　　尽管如此，我们现在对超级耀斑的认识还不全面，对其在太阳上是否能够发生以及发生的概率还只能根据其他恒星的情况进行估计。目前，全球有很多大型和精密的天文望远镜在地面和空间对太阳进行着24小时的监测。我国国家空间天气监测预警中心在新疆和山东等地建有多台太阳望远镜，监测太阳色球、磁场和射电辐射变化；“风云三号”C星上搭载的太阳辐照度监测仪可以很好地监测太阳辐射变化，形成空地一体的监测体系。结合国内外最新数据，国家空间天气监测预警中心每天发布空间天气预报，并提供各类产品，为我国航空航天、导航通信等领域提供服务保障，并为空间天气研究提供数据支持。现代科学的发展使我们面对超级耀斑这只怪兽时不再束手无策，进一步的观测、模拟和研究将有助于揭开它的真实面目。