強烈的太陽活動能在地球上產生令人驚嘆的極光，但在我們星球磁場的保護之外，太陽可能變得極其危險。太陽耀斑和日冕物質拋射等劇烈噴發，會將高能粒子轟擊到太空中，對太空人和太空船造成嚴重風險。

其中一些噴發會產生太陽質子事件（SPE），在此期間，帶電粒子會以接近光速90%的速度衝向地球。1972年，在阿波羅16號和阿波羅17號登月任務之間，發生了數次SPE。如果太空人在月球任務期間暴露其中，他們可能會面臨致命的輻射水平。隨著太空總署為未來的月球探索做準備，科學家們正努力更好地理解這些不可預測的太陽事件。

日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）的研究人員現在開發了一種發現過去SPE證據的新方法。該團隊結合了中世紀的歷史紀錄與從日本北部埋藏的扁柏樹上取得的超精密碳14測量數據。利用這種方法，他們確定了一個太陽質子事件，該事件很可能發生在西元1200年冬季至1201年春季之間，這段時期以異常強烈的太陽活動為標誌。研究結果發表於《日本學士院紀要 B輯》。

OIST太陽-地球環境與氣候單位教授廣子宮原（Hiroko Miyahara）解釋說：「先前對歷史SPE的研究主要集中在罕見、極其強大的事件上。我們的論文為偵測次極端SPE提供了基礎——這些事件發生的頻率更高，規模約為最極端案例的10-30%，但仍然具有危險性。次極端SPE更難偵測，但我們的方法現在能讓我們有效地識別它們，並更好地理解它們更容易發生的條件。」

古樹保存太陽風暴線索

地球的磁場阻擋了SPE期間釋放的大部分高能粒子。然而，在極地附近，磁場線會向太空開放，允許一些粒子進入大氣層。在特別強大的事件中，這些粒子會與大氣氣體碰撞，產生碳14化合物，這些化合物會散佈在全球並被困在生物體內。

透過分析古老埋藏樹木等保存的有機材料中的碳14水平，科學家可以追蹤長達數千年的太陽活動變化。OIST團隊使用了一種他們花了十多年時間改進的超精密測量技術。這種方法比傳統技術能偵測到小得多的碳14波動，使得識別過去看不見的較弱「次極端」太陽質子事件成為可能。

由於碳14分析極其耗時，研究人員首先需要關於何時可能發生異常太陽活動的線索。

中世紀日本日記揭示天空中「紅光」

其中一個關鍵線索來自《明月記》，這是日本詩人兼朝臣藤原 no 定家（1162-1241）的日記。在西元1204年2月，他描述在「京都北方的天空中看到紅光」。

太陽質子事件不會直接產生極光，但它們通常與產生極光的相同類型的太陽擾動有關。那段歷史觀察為研究人員提供了一個更密切調查的時間範圍。

科學家隨後測量了從日本北部青森縣挖掘出的埋藏扁柏木中的碳14水平。他們發現碳14出現了尖峰，指向了一次次極端太陽質子事件。透過將這些測量結果與樹木年輪氣候學研究（即一種基於比較與區域氣候相關的樹木年輪生長模式的定年方法）結合，研究人員確定該事件很可能發生在西元1200年冬季至1201年春季之間。同一時期，中國的歷史紀錄也描述了在異常低的緯度可見的紅色極光。

太陽異常活躍的證據

宮原說：「高精度數據不僅讓我們能夠準確地為次極端太陽質子事件定年，還能讓我們清晰地重建當時的太陽週期。如今，太陽的活動以十一年的週期波動，但我們發現當時的週期只有七到八年長，這表明太陽非常活躍。我們定年的SPE發生在這些週期的一個高峰期。」

這項研究有助於填補太陽活動歷史上的重要空白，並增進科學家對危險太空天氣事件的理解。宮原表示，單純的碳14分析是不夠的。歷史紀錄和其他科學方法對於重建過去的太陽行為也至關重要。

宮原總結道：「歷史文獻提供了候選的時間窗口，而樹木年輪氣候學能夠直接對偵測到的SPE與文獻中記錄的太陽黑子和極光報告進行相互比較。像這樣的綜合方法對於準確重建過去的太陽活動是必要的，有助於我們更好地理解極端太空天氣的特徵。例如，雖然我們發現的SPE發生在太陽週期的高峰附近，但文獻中記錄的一些長時間低緯度極光似乎落在我們重建的太陽週期低谷附近。這是出乎意料的，我們很期待進一步探究是何種太陽條件可能導致這種情況。」