X 因素:太陽風暴與我們所知的生活

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回到 2011 年 2 月,太陽經歷了一次所謂的 X 級太陽耀斑事件,促成了以下“無限生命”帖子。鑑於現在正在發生的太陽耀斑事件,以及可能對我們的地球活動造成一些干擾,我認為我應該再次將其公之於眾。對於系外行星也有有趣的意義……

1991 年從發現號太空梭上看到的極光 (NASA)

上週(2011 年 2 月 21 日),太陽經歷了一次 X 級太陽耀斑和隨後的日冕物質拋射事件。這因多種原因而引人注目。太陽正慢慢從活動極小期中恢復——這是其大約 11 年的磁擾週期的一部分——這是過去 4 年中最重大的事件,地球正處於數百萬噸質子噴射到行星際空間的火線上。耀斑分為 C、M 和 X 級——只有 M 級和 X 級有可能對地球的高層大氣和地磁系統產生重大影響。它也因受到的嚴肅媒體關注而引人注目。

部分原因可能歸因於美國國家科學院在 2008 年編寫的一份大型、詳盡且非常可怕的報告。《嚴重空間天氣事件——理解社會和經濟影響》實際上是引人入勝的讀物,但它也毫不含糊。現代人類文明已經建立了一個基礎設施,該基礎設施極易受到地磁干擾的影響。是的,衛星可能會被太陽風暴擊毀。是的,GPS 可能會中斷相當長一段時間(您是否慶幸全球航空旅行現在完全依賴全球定位?)。但真正的雙重打擊來自地球大氣層以及導電錶面和地下結構中感應出的萬億瓦特電流。我們已經知道這會造成什麼後果。1989 年,加拿大東部電網癱瘓 9 小時。熔化新澤西州的大型電力變壓器。幾個小時內造成一億美元的損失。而那還算溫和的。早在 1859 年,所謂的“卡林頓事件”是一次上 X 級太陽爆發,導致美國大部分新的電報系統過載並起火。遠在古巴以南的天空中都看到了生動的極光。露營者以為落基山脈迎來了黎明。

美國國家科學院的報告冷靜地估計,另一次正面襲擊地球的大型 X 級事件可能會造成 1-2 萬億美元的基本基礎設施損壞。現在是一個赤字 [哦,更簡單的時代,我是在 2011 年 2 月寫的,當時我幾乎一無所知]。難怪通訊、電力供應和許多其他行業的從業者都在密切關注太陽。在過去的 11 年中,我們構建了許多尚未經過太陽風暴測試的新系統。

所有這些都與我們息息相關,但它可能為在其他地方尋找生命的看似長期存在的話題提供一些重要的見解。許多注意力都集中在圍繞低質量恆星的行星上——超過 70% 的恆星質量不到我們太陽的 1/2。較低的恆星質量和較小的半徑意味著徑向速度和凌星行星調查可以深入到質量較低的行星。更大的數量也增加了我們銀河系附近行星寄宿系統的機率,更好地進行詳細研究。這些恆星具有極長的氫聚變壽命,對於質量為我們太陽 1/10 的天體來說,其壽命可達數萬億年。缺點是,位於此類恆星狹窄宜居帶中的行星很可能都是自轉緩慢、潮汐鎖定的世界,並且容易受到此類恆星的過度怪癖的影響。

M 矮星的插圖 (NASA/Walt Feimer)

質量最低的恆星內部,能量傳輸幾乎完全是透過對流進行的。換句話說,低質量恆星是氣泡狀、沸騰的等離子體球體,它們或多或少會定期翻轉自身。相比之下,我們自己的太陽在其深層內部非常靜態,能量完全由光子在其體內彈跳上升來傳遞。低質量恆星在其生命的最初 1-20 億年(甚至可能更長)內會瘋狂地爆發耀斑。近軌道類地行星是否能保持宜居一直是一個討論的話題。在最粗略的層面上,這歸結為行星是否可以在面對恆星衝擊時保持其大氣層。似乎即使是適度的行星磁場也可以在很大程度上防止大氣侵蝕。

我們目前的困境指出了另一個問題。這非常具有假設性,但也許沒有幾個月前那麼具有假設性,在開普勒證實了我們星系的行星豐富性之前。在受到地磁擾動衝擊的世界中,技術生命能否發展起來?我知道,這裡跳躍很大。通常我都在討論我們在生命的本質方面是多麼令人震驚的以地球為中心,但這一次讓我們放寬一些餘地。似乎對於除最小型別的裝置(iPod 星球?)之外的任何事物,弄清楚如何利用電子流都可能會受到嚴重阻礙。無線電波通訊可能是一個巨大的挑戰。低軌道到高軌道的輻射環境可能很惡劣——即使有行星磁場,由於耀斑能量輸入引起的大氣密度變化也會使航天器穩定性成為一個持續的難題。早在伏打電池出現之前,人類就做得很好,能夠長期生存——儘管是以更偏向農業的物種的身份。在電磁圍困下的星球上,將技術向電氣方向發展幾乎沒有什麼好處。難道那裡可能存在著智慧和先進的生命,只是因為太辛苦而不去理會手機、GPS 或行星雷達嗎?

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