今年5月，壮观的极光展示了太阳风暴释放的巨大能量。但太阳也会偶尔爆发出更具破坏性的“太阳粒子事件”，这些事件会从太阳表面喷射出大量质子，直射太空。
历史记录表明，每隔一千年左右，地球就会遭遇一次极端的太阳粒子事件，这可能会对臭氧层造成严重破坏，并增加地表的紫外线辐射水平。
地球磁场的保护作用
地球的磁场为生命提供了关键的保护屏障，能够偏转来自太阳的带电辐射。在正常情况下，地球磁场如同一个巨大的条形磁铁，其磁力线从一个极点升起，环绕地球后再回到另一个极点。这种排列方式允许一些电离的宇宙辐射进入到上层大气，与气体分子相互作用，形成我们所见的极光。
然而，地球的磁场会随时间发生显著变化。过去一个世纪里，北磁极以每年约40公里的速度在加拿大北部漂移，磁场强度已经减弱了超过6%。地质记录显示，有几个世纪甚至几千年的时间段，地球的磁场曾非常微弱，甚至完全消失。
火星的真实案例
我们可以通过观察火星来了解没有磁场保护的情况。火星在远古时期失去了全球磁场，并因此失去了大部分大气层。今年5月，一次强烈的太阳粒子事件击中火星，导致火星奥德赛探测器的运行受到干扰，并使火星表面的辐射水平比胸部X光检查还高出30倍。
质子的强悍威力
太阳的外层大气不断发出波动的电子和质子流，称为“太阳风”。然而，太阳表面也会间歇性地爆发能量，主要以质子为主，这就是太阳粒子事件。质子比电子重得多，携带的能量也更高，能够到达地球大气的较低层，激发空气中的气体分子。
每个太阳活动周期（大约11年）都会发生数百次较弱的太阳粒子事件，但科学家发现，在地球历史上，曾有过强度远超现代记录的极端事件。
极端太阳粒子事件
这些极端太阳粒子事件大约每几千年发生一次，最近的一次发生在公元993年，并在1021年维京人在加拿大建造建筑使用的木材中被确认。
臭氧层减少，辐射增加
太阳粒子事件不仅会对臭氧层造成即时影响，还会启动大气中的一系列化学反应，进一步削减臭氧。臭氧吸收有害的紫外线辐射，保护我们的视力和DNA。我们的新研究使用大型计算机模型模拟了极端太阳粒子事件的影响，发现这种事件会使臭氧层被削弱一年时间，增加地表的紫外线水平，并提升DNA损伤的风险。
如果太阳粒子事件发生在地球磁场极度微弱的时期，臭氧损耗可能持续六年，紫外线水平将增加25%，由太阳引起的DNA损伤风险会提高多达50%。
微弱磁场与极端太阳粒子事件同时发生
微弱磁场与极端太阳粒子事件同时发生的致命组合有多常见呢？最近一次弱磁场时期，包括一次南北极暂时倒转，始于42,000年前，持续了约1,000年。在此期间，欧洲的最后一批尼安德特人消失，澳大利亚的巨型有袋动物灭绝。
地球生物大规模演化事件也与地球磁场有关。多细胞动物的起源发生在5.65亿年前的埃迪卡拉纪结束时，当时的地磁场极其微弱或不存在。类似地，寒武纪大爆发（约5.39亿年前）期间各种动物的迅速演化也与地磁场和高紫外线水平有关。
同时，多种不相关群体同时进化出眼睛和坚硬的身体外壳，这被认为是检测和避开有害紫外线的最佳手段。
我们才刚刚开始探索太阳活动和地球磁场在生命历史中的作用。这些研究不仅有助于我们理解过去的重大演化事件，还能帮助我们预测未来潜在的风险。这些信息对于我们的未来至关重要，因为它们提供了关于如何保护我们的星球免受未来太阳活动影响的线索。