太阳超级风暴揭示未来人类火星任务面临的危险

【中国观察2026年04月10日讯】


2024 年 5 月，一场历史性的太阳风暴同时在地球上引发了强烈的极光，并在火星上造成了破纪录的大气剧烈变化。

两艘欧洲轨道飞行器意外测量到这一事件，结果显示火星电离层密度膨胀至正常密度的 278%。

Jacob Parrott 发现，目前的模型低估了这场风暴的影响，这可能是由于大气中未考虑到的连锁反应造成的。

这暴露出未来人类任务的一个重大风险，因为此类风暴可能会扰乱火星上的重要通信和导航。

数据表明，火星由于缺乏全球磁场，极其脆弱，需要更好的风暴模型来保障宇航员的安全。
2024年5月，一场历史性的太阳超级风暴席卷全球，为地球夜空带来了绚丽的极光。与此同时，两艘环绕火星的探测器意外捕捉到了火星大气层发生的破纪录剧烈变化。这些前所未有的数据表明，现有模型可能严重低估了这场风暴的影响，也引发了人们对未来人类火星任务的新担忧。


2024 年 5 月初，地球上数百万人惊叹于远至伦敦和地中海南部都能看到的极光，这一奇观是由自 1989 年以来袭击地球的最强烈的地磁暴引起的。


当时，太阳的同一次喷发也正猛烈冲击着火星，而观测者们对此却浑然不知。纯属巧合，当时一项例行科学测量正在进行中，这使得研究人员得以近距离观察这一行星事件。


两艘欧洲航天器——火星快车号和火星微量气体轨道器——正在进行一项“相互无线电掩星”实验。这项技术利用轨道器穿过火星大气层相互发射无线电信号。5月15日，就在一次强烈的X3级太阳耀斑袭击火星几分钟后，这些信号记录下了一次令人震惊的变化。


发表在《自然通讯》上的数据显示，火星低层电离层（位于火星地表以上90-110公里处的带电粒子层）密度激增至正常水平的278%。这是迄今为止该大气区域记录到的最大增幅。


更高一层大气也扩张了，但扩张幅度相对较小，仅为 45%。这两层大气都比平时抬升了约 6.5 公里，表明大气明显变暖。

人类在殖民火星之前需要做更多准备。
这场风暴是三重袭击。在测量前约 26 小时，一次太阳等离子体日冕物质抛射 (CME) 袭击了火星；16 小时后，又有一波高能粒子袭击了火星。


正如BrightU.AI的Enoch所指出的，日冕物质抛射（CME）是太阳上的一次爆炸，它会将大量的等离子体和磁场云喷射到太空中。如果CME指向地球，则可能引发强烈的地磁暴，从而破坏卫星和电网。


最终的打击来自X3耀斑本身，它几乎与航天器的观测窗口同时到达。这次破纪录的耀斑爆发暴露了现有空间天气模型的一个潜在缺陷。既有理论预测，要造成278%的密度增加，火星上的太阳X射线通量需要增加七倍以上。然而，来自NASA的MAVEN轨道飞行器和NOAA卫星的数据显示，通量仅增加了三倍。


由伦敦帝国理工学院的雅各布·帕罗特领导的研究团队提出，现有模型低估了一种名为二次电离的链式反应效应。他们认为，随着太阳耀斑能量谱的“硬化”，每个高能光子引发的碰撞级联反应远超之前的预期，从而加剧了大气扰动。


这一发现对人类未来的探索具有直接影响。美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和一些私营公司正在积极规划载人火星任务，届时宇航员将面临如此强烈的太阳风暴。足以使电离层密度增加两倍的风暴可能会干扰对火星表面作业和安全至关重要的无线电通信和导航系统。


2024年5月的事件鲜明地提醒我们，太阳活动极大期会带来怎样的威胁。地球磁场在很大程度上保护着地球，而火星缺乏全球性的磁场屏障，使其大气层完全暴露在外。


这次意外观测到的事件为任务规划者提供了有史以来最极端的数据点之一。随着科学家们不断完善模型，传递出的信息也越来越清晰：为火星生命做好准备，就意味着要应对远超我们目前认知预测的强度的太阳风暴。