日本研究人员利用古树年轮和数百年前的天文观测，追溯了一场隐秘的中世纪太阳风暴。该团队将关于奇异红色极光的记载与埋藏木材中封存的碳-14峰值联系起来，揭示了约公元1200年发生的一场强烈太阳辐射事件。研究结果表明，当时的太阳活跃得多，且太阳活动周期异常短暂。
其中一些喷发产生了太阳质子事件，在此期间，带电粒子以高达光速90%的速度冲向地球。1972年，在阿波罗16号和阿波罗17号登月任务之间，爆发了几次太阳质子事件。如果宇航员在登月任务期间暴露其中，可能会面临致命的辐射水平。随着航天机构为未来的月球探索做准备，科学家们正在努力更好地了解这些不可预测的太阳事件。
冲绳科学技术大学院大学（OIST）的研究人员现已开发出一种新方法来揭示过去太阳质子事件的证据。该团队将中世纪的历史记录与取自日本北部埋藏罗汉柏的超精确碳14测量数据相结合。利用这种方法，他们确定了一次可能发生在公元1200年冬至公元1201年春之间的太阳质子事件，该时期以异常剧烈的太阳活动为特征。研究结果发表在《日本学士院纪要B辑》上。
OIST太阳-地球环境与气候单元的宫原晓子教授解释道：“以往关于历史太阳质子事件的研究主要集中在罕见、极其强烈的事件上。我们的论文为探测亚极端太阳质子事件提供了基础——这类事件发生频率更高，规模约为最极端事件的10-30%，但仍具有危险性。亚极端太阳质子事件更难探测，但我们的方法现在使我们能够有效地识别它们，并更好地了解它们更可能发生的条件。”
古树保存了关于太阳风暴的线索
地球磁场阻挡了太阳质子事件期间释放的大部分高能粒子。然而，在极地附近，磁力线向太空敞开，允许一些粒子进入大气层。在特别强烈的事件期间，这些粒子与大气气体碰撞，产生碳14化合物，这些化合物扩散到全球并被困在生物体内。
通过分析保存的有机物质（如古代埋藏树木）中的碳14水平，科学家可以追溯数千年来太阳活动的变化。OIST团队使用了一种他们花费十多年时间完善的超精确测量技术。这种方法可以检测到比传统技术更微小的碳14波动，从而使得识别以前看不见的较弱“亚极端”太阳质子事件成为可能。
由于碳14分析非常耗时，研究人员首先需要线索来了解异常太阳活动可能发生的时间。
中世纪日本日记揭示了天空中的“红光”
关键线索之一来自《明月记》，这是日本诗人兼朝臣藤原定家（1162-1241）的日记。在公元1204年2月，他描述看到“京都北方天空中有红光”。
太阳质子事件并不直接产生极光，但它们通常与产生极光的同类太阳扰动有关。这一历史观测为研究人员提供了一个更仔细调查的时间范围。
随后，科学家测量了从日本北部青森县回收的埋藏罗汉柏木材中的碳14水平。他们发现了碳14的峰值，指向一次亚极端太阳质子事件。通过将这些测量数据与树木气候学研究（即一种基于比较与区域气候相关的树木年轮生长模式的测年方法）相结合，研究人员确定该事件可能发生在公元1200年冬至公元1201年春之间。中国的历史记录也描述了在同一时期，在异常低的纬度地区可见的红色极光。
太阳异常活跃的证据
宫原说：“高精度数据不仅使我们能够准确确定亚极端太阳质子事件的日期，还让我们能够清晰地重建该时期的太阳活动周期。如今，太阳活动在长达11年的周期内波动，但我们发现那时的周期只有7到8年长，表明太阳非常活跃。我们确定日期的太阳质子事件就发生在其中一个周期的高峰期。”
这项研究有助于填补太阳活动史上的重要空白，并提高科学家对危险太空天气事件的理解。据宫原介绍，仅靠碳14分析是不够的。历史记录和其他科学方法对于重建过去的太阳行为也至关重要。
宫原总结道：“历史文献提供了一个候选时间窗口，而树木气候学使得探测到的太阳质子事件与文献中记录的太阳黑子和极光报告之间能够进行直接相互比较。此类综合方法对于准确重建过去的太阳活动是必要的，有助于我们更好地了解极端太空天气的特征。例如，虽然我们发现的太阳质子事件发生在太阳活动周期高峰附近，但文献中记录的一些持续时间较长的低纬度极光似乎出现在我们重建的太阳活动周期的低谷附近。这是出乎意料的，我们很有兴趣进一步研究是什么太阳条件导致了这种情况。”