极端太阳粒子事件的发生：基于历史代理数据的评估

基于地球档案中世纪至千年时间尺度的宇宙成因同位素 $^{14}$C 和 $^{10}$Be 数据，评估了通量 F30$>10^{10}$ cm$^{-2}$（能量$>30$ MeV 的质子）的极端太阳粒子事件（SPEs）发生概率。在年分辨率的 $^{10}$Be 数据中，自公元 1400 年以来识别出四个潜在候选事件，其 F30=$(1-1.5)\times10^{10}$ cm$^{-2}$，且未发现 F30$>2\times10^{10}$ cm$^{-2}$ 的事件。数据不支持与 1859 年卡林顿耀斑相关的强 SPE。在过去 11400 年中，发现了 19 个 F30=$(1-3)\times10^{10}$ cm$^{-2}$ 的 SPE 候选事件，且明确未发生 F30$>5\times10^{10}$ cm$^{-2}$（即 1956 年 2 月 23 日 SPE 的 50 倍）的事件。这些数值构成了万年级时间尺度上 SPE 强度的观测上限。约公元 780 年和 1460 年的两个事件出现在不同的数据序列中，使其成为极端 SPE 的有力候选者。我们构建了极端 SPE 发生概率的分布，提供了新的严格观测约束。对于发生概率分别为 $\sim10^{-2}$、$10^{-3}$ 和 $10^{-4}$ year$^{-1}$ 的情况，实际限值可设定为 F30$\sim1\times$、$2-3\times$ 和 $5\times10^{10}$ cm$^{-2}$。由于存在不确定性，我们的结果应被解释为地球附近 SPE 发生的保守上限。平均太阳高能粒子（SEP）通量评估为 $\sim40$ (cm$^2$ sec)$^{-1}$，与月球岩石的估计值一致。平均而言，极端 SPE 对总 SEP 通量的贡献约为 10%。