[圖片說明]:差不多和伽利略同時,克里斯托夫·沙伊納(Christoph Scheiner)從1611年起開始觀測太陽黑子。他們都描述了黑子穿過太陽表面的過程。版權:Linda Hall Library of Science, Engineering, and Technology。
即使我們正面臨著一個延長的極小期,希爾也並不認為它會對地球產生重大的影響。“我猜測一個大極小期對全球溫度的改變最多也只有1℃,”他說。但是一些科學家認為,地球自身的氣候機制可以通過太陽物理學家和氣象學家目前尚不完全了解的方式來放大任何的溫度變化。
英國利茲大學的應用數學家史蒂夫·托比亞斯(Steve Tobias)認為,“較差自轉”——即在太陽不同緯度和深度,太陽大氣的旋轉速度各不相同——會產生環形磁場,由此導致太陽黑子的形成。較差自轉的變化可能反過來會削弱太陽發電機。托比亞斯說,這也許會使得太陽活躍區無法形成,改變太陽發電機,導致太陽經歷一個蒙德型極小期。
守望群星
不管是什麼原因導致了這些事件,賈姆帕帕說他在一些類太陽恒星上也看到了蒙德型極小的初步證據。他和他的意大利同事研究了巨蟹座中距離地球2,700光年的疏散星團M67。他說,如果科學家證實了這一趨勢,這表明大極小期會占據類太陽恒星10%~15%的時間。
“毫無疑問,在過去的1万年里太陽已經經歷過了多次蒙德型極小期,”瑞士聯邦水科學和技术研究所的物理學家于爾格·貝爾(Jürg Beer)說。他的研究小組使用極地冰芯和樹木年輪中的放射性元素鈹-10和碳-14重建出了過去1万年的太陽活動歷史。“極小期本身並不沒有表現出明顯的周期性。但它們之間似乎會間隔大約200年。”
但是驅動著太陽短期活動甚至是大極小期的太陽磁場目前卻是個難題。這就是為什麼觀測和理論天文學家都希望能把太陽和類太陽恒星進行比較。迄今為止,科學家只發現了十几顆可供比較的恒星。這里的難點並不在于找到化學組成相匹配的恒星,這些恒星事實上相當普遍。問題在于天文學家還要求這些恒星具有和太陽相仿的年齡、質量以及磁場循環周期。
[圖片說明]:一個太陽黑子群可能包含了几十個黑子。每個黑子通常都包含了一個被稱為“本影”的黑色中央區域,那里的溫度較周圍的光球層低了大約1,500℃。它外圍的淺色區域則被稱為“半影”。版權:Royal Swedish Academy of Sciences。
地球的近鄰之一半人馬αA是一顆類太陽恒星。它屬于一個三星系統,距離我們只有4.36光年。然而,據估計它的年齡大約為60億年,比太陽大了15億。
但是,半人馬αA僅僅是其中一顆。使用歐洲南方天文台位于智利的甚大望遠鏡,賈姆帕帕的研究小組正在研究M67中的15顆類太陽恒星。由于M67中的恒星具有和太陽几乎一樣的化學組成和年齡(約35~48億年),因此它為尋找類太陽恒星提供了一個獨特的實驗室。賈姆帕帕說,經過6年的觀測,他們所觀測的這些恒星沒有一個具有6年以下的活動周期。
“我們確實看到了一些亮度變化,這說明太陽可能比大多數恒星都更平和,”賈姆帕帕說,“但M67中類太陽恒星的活動周期可能和我們的太陽極為類似。”
平和的太陽也許並不是壞事。“我們現在几乎山窮水盡了,”美國賓夕法尼亞州維拉諾瓦大學的天文學家愛德華·吉南(Edward Guiñan)說。這是因為,即使目前太陽只是處于其100億年氫燃燒壽命的一半處,但它的光度也許在未來的5億年之內就會上升到讓地球變得無法居住的地步。
更好的棲息地?
由于其相對較短的壽命,太陽可能並不是承載生命的最佳恒星人選。吉南說,光譜型為K型的恒星興許才是更好的棲息地。這些恒星擁有太陽80%的質量,較低的溫度也使得它們可以穩定地燃燒氫更長的時間。K型星具有固定的宜居帶,位于宜居帶中的行星表面可能會擁有液態水。從理論上講,智慧生命可以在那里生存400~500億年。
對于溫度更低的M型恒星,它們占據了銀河系中恒星的大約75%。雖然M型星可以存在很長一段時間,但它們所發出的輻射很弱。它們的宜居帶非常靠近恒星,其中的任何行星都會被潮汐鎖定,始終只有一面衝著恒星,而另一面則陷入無盡的黑暗。