2003年12月2日，一場被稱為日冕物質拋射(CME)的太陽風暴從太陽表面升起。地球上的生命如果沒有太陽的持續照射是不可能存在的，但太陽時不時地會爆發，有時強烈到會中斷手機通話，使電網癱瘓，甚至在極端情況下，還會引發火災。但至少在現代，太陽還沒有爆發出「超級耀斑」——這種巨大的『宇宙擾動』是科學家們在星系中其他類似太陽的恆星中發現的。
但一項新的研究表明，這種情況可能發生在我們的太陽身上，一旦發生結果將是災難性的。研究表明超級耀斑是罕見的事件，但我們有可能在未來100年左右經歷這樣的事件。『超級耀斑』的強度將是現代儀器記錄的最大太陽耀斑的數百倍甚至數千倍。雖然超級火焰可能具有破壞性，但科學家已經廣泛認同，在這個時代，一個遠遠不那麼強大的太陽風暴，類似於有史以來至少發生過的兩次太陽風暴，使現代通信技術癱瘓技術。
太陽風暴很常見。它們是這樣工作的：太陽黑子在太陽表面上具有強烈磁能，它可以吸收能量直到壓力變得太大而爆發。大約8分鐘後，電磁輻射——x射線和其他波長——到達地球。超級耀斑的強度將是現代儀器記錄的最大太陽耀斑的數百倍甚至數千倍。在一些火山爆發時，一種被稱為日冕物質拋射(CME)的帶電粒子云會從太陽上噴發出來，形成一場太空風暴。把它想像成一個巨大的氣泡，由糾纏的磁場和數十億噸被稱為等離子體的過熱氣體組成。
當太陽黑子向地球方向噴發時，日冕物質拋射將在18到36小時後到達地球的任何地方。地球本身是一塊巨大的磁鐵，它的磁場線從兩極向大氣層內外散開。地球周圍的磁場通過改變被稱為太陽風的帶電粒子流的方向使生命成為可能。地球磁場通常也吸收日冕物質拋射的衝擊。但是，如果日冕物質拋射特別強大，如果兩個磁場方向相反，它們可以連接起來，這就是『火花四濺』的時刻。
大多數日冕物質拋射不過是幹擾無線電信號，激發北極光，即點綴在北極圈上空的五顏六色的極光。在更強的風暴中，這些甚至可以飄到美國北部。最強的太陽耀斑淹沒了地球磁場，就像拳擊手被打了太多針一樣。從科學的角度來說，一個強大的聯繫可以製造一個裂痕，產生一連串的電閃雷鳴。這可能會產生嚴重的後果，導致地面上任何可以導電的物體產生電流。
一幅藝術家描繪的太陽風暴瞄準地球，兩個磁場即將相撞。1989年，一場太陽風暴以如此之大的力量襲擊了地球，使我們的自然行星保護系統癱瘓，甚至在地下產生了電流，給魁北克水利電網帶來了致命的一擊。加拿大整個魁北克省的電力中斷了幾個小時。美國電網和一些公用事業公司也受到了電力供應中斷的影響。美國國家航空航天局(NASA)表示，一些衛星「實際上失控了數小時」。
但與可能發生的情況相比，這根本算不了什麼。1859年9月2日，史上最嚴重的太陽風暴襲擊了地球。色彩斑斕的極光蜿蜒至夏威夷和古巴。當時沒有電，所以對很多人來說，這件事可能沒有引起注意。當時唯一的「現代」通訊工具是電報，但進展並不順利。太陽風暴的威力如此之大，以致於電報線路短路，一些操作員被燒毀，並在美國和歐洲引發了廣泛的火災。
如果這種規模的事件再次發生，如今更為敏感的電子設備和衛星將受到嚴重破壞。2012年7月，太陽引發了自1859年卡靈頓事件以來最強的風暴。但是它發出的太陽黑子並沒有對準我們的方向，所以當風暴以日冕物質拋射所見的最快速度——1800到2200英裡/秒——穿過地球軌道時，它完全沒有擊中我們的地球。
這個事件被衛星很好地記錄下來，貝克和他的同事在《太空天氣》雜誌上詳細描述了它的威力。貝克當時在一份聲明中說:「2012年太陽耀斑爆發時，地球和地球上的居民都非常幸運，如果耀斑僅僅早一周發生，地球就會處於災難之中。
貝克指出，2012年那次險些『訪問』地球的太陽風暴比1989年3月那場摧毀加拿大電力的太陽風暴「威力大5到10倍。貝克在一封電子郵件中說，如果2012年的太空風暴襲擊了地球，它將「對我們現代的電力、通訊和導航系統造成極其危險的影響」，「我們今天可能還在收拾殘局」。「與2012年的事件相比，如果某一事件真的發生了，那麼在關鍵方面的影響將再增加10到100個百分點，我認為這對現代空間和地面技術系統的影響將是毀滅性的。」
專家的一份2008年的報告由美國國家科學院警告說，如果爆發類似1859年的風暴是發生在今天，它可以削弱通信,導致了2萬億美元的損失，並導致長期的社會混亂。2005年卡特裡娜颶風，美國歷史上最昂貴的自然災害，造成的損失僅為1660億美元。
美國國家科學院的報告討論了電力線如何像天線一樣為太陽風暴釋放的電能服務。大型昂貴變壓器中的銅繞組——電網中的重要部件——可能會熔化。當一個變壓器運行時，會產生級聯效應，從一個連接的電網傳到另一個。參考1921年襲擊地球的太陽風暴，並被認為產生了比1989年魁北克事件強10倍的地面電流，該報告解釋了美國各地數百個失敗的變壓器如何可能導致1.3億人斷電。
燈光會熄滅，但這僅僅是個開始。手機需要充電。手機信號塔需要電力。沒有電，加油站和水處理廠就無法工作。報告警告說，1859年卡靈頓事件的重演將導致「廣泛的社會和經濟混亂」。考慮到所有相互依賴的技術、服務和機構都將受到破壞。
報告稱，供水將在「數小時內」受到影響，「易腐爛的食品和藥物在12-24小時內變質，供暖/空調、汙水處理、電話服務、燃料補給等方面的損失。專家們寫道，更換變壓器可能需要數周或數月的時間。製造所有新需要的變壓器的工廠可能會斷電，恢復可能需要4到10年。
專家們擔心的另一個問題是，太陽是否有能力在一顆行星墜落時，發射出威力強大的一二級電磁衝力。事實上，在極少數情況下，太陽活動會急劇增加，多個太陽黑子會相繼發生火災。2003年秋天，太陽在兩周內至少釋放了九次大型耀斑。
Notsu的團隊並不是第一個考慮超級耀斑可能性的團隊。但他們的新研究是迄今為止最全面的。他們從美國宇航局的克卜勒太空望遠鏡中篩選信息，確定了過去曾經爆發過的恆星。然後，他們利用歐洲航天局的蓋亞宇宙飛船和新墨西哥州的阿帕奇點天文臺的數據，更近距離地觀察了43顆類似太陽的恆星。毫不奇怪，他們發現年輕的新星——就像人一樣——更容易爆發。令人驚訝的是:較老的恆星，在年齡和其他特徵上與我們46億年的太陽相似，繼續以超級方式爆發，儘管頻率較低。
Notsu說:「年輕的恆星大約每星期有一次超級耀斑，對於太陽來說，它平均每幾千年才出現一次。」根據其他研究，該團隊還引用了地球上774年和993年發生的事件，當時太陽風暴的特徵以放射性碳-14的形式嵌入到樹木年輪中。Notsu在一封電子郵件中說，目前還不清楚這些爆炸的威力到底有多大，但它們肯定比1859年的那次爆炸威力更大。
他說:「如果超級耀斑發生在1000年前，這可能不是什麼大問題。」「人們可能看到了巨大的極光。現在，由於我們的電子產品，這是一個很大的問題。」然而，衛星只能觀測到很短一段時間的太陽風暴，尤其是與銀河系的巨大年齡相比。只有50年的太空觀測，很難估計最壞情況發生的概率。主要問題是，我們不知道超級耀斑是否也會產生超級日冕物質拋射。
太陽有時會產生強烈的耀斑，這種耀斑並不伴有日冕物質拋射。對於其他恆星的超級耀斑和日冕物質拋射之間可能存在的關係，我們知之甚少，甚至一無所知。事實上，直到上個月才發表了第一項關於日冕物質拋射在另一顆恆星上的任何細節觀測的研究。
美國宇航局錢德拉x射線天文臺首次觀測到日冕物質拋射，它是由太陽以外的一顆恆星與x射線耀斑一起爆發的。值得注意的是，單是太陽超級耀斑，沒有任何CME，仍然會給地球帶來嚴重的問題。超級耀斑本身可能至少會暫時讓我們的許多太空飛行器感到眼花繚亂。如果你是一個暴露在外的太空人，那就太糟糕了。1972年，在阿波羅16號和17號執行任務之間，發生了一次巨大的耀斑，由於輻射暴露，幾乎可以肯定會讓太空中的任何太空人生病，甚至可能致命。一個比我們所記錄的強1000倍的太陽耀斑會釋放出更多的輻射，這似乎是合理的。
太陽耀斑產生的額外能量也會導致大氣層向外膨脹。低地球軌道衛星(LEO)，如國際空間站和許多通信衛星，都在非常稀薄的空氣中，但那裡有大氣分子，造成阻力。(空間站會定期發射助推器，將其重新送入預定位置。)在耀斑爆發期間，大氣的密度層會上升，增加輕微的阻力。
我們最上層的大氣層會因為所有的x射線和紫外線(輻射)而膨脹，而太空飛行器的阻力會在幾天內跳躍。在近地軌道上，你可能會失去很多太空飛行器。近年來，我們的太陽一直很安靜。預計今年晚些時候或2020年初，中國經濟活動將在其大約11年的周期中達到低谷。預測人士表示，活動將從2020年開始加速，在2023年至2026年期間達到下一個峰值。
好消息是：科學家預測下一個周期，將是溫和的，就像這次一樣。太陽黑子的數量——太陽活動的一種量度——可能比上次的峰值低30%到50%。壞消息是：太陽黑子是不可預測的，甚至可以出現在周期的最低點，下一個大耀斑，超級耀斑或其他耀斑，可能在任何時候出現。問題是，可能性有多大?」
要為下一波太空天氣做好準備，我們必須首先改善監測。我們需要離太陽更近的宇宙飛船提供對地球活動及其性質的早期預警，更好的火山爆發模型和地磁擾動的區域預測。最重要的是，我們需要領導，授權協調和指導分布在多個機構的太空天氣的研究和業務組成部分。
不過，就目前而言，美國電網只能坐以待斃。如果在暴風雨來臨時不能斷開電網，就會造成更大的破壞，就像1859年電報電線戲劇性地顯示的那樣。降低地磁風暴脆弱性的唯一方法是大幅改造電網。現在，它是一個巨大的網絡，跨越了整個大陸。否則，超級耀斑將證明末日預言者是正確的。