科學家表示，我們的太陽或許正面臨某種「中年危機」。這對地球上的生命會帶來什麼影響？
2007 年，德國天文學家艾莉卡．伯姆-維滕塞（Erika Böhm-Vitense）對群星進行了普查。她注意到兩個截然不同的族群：年輕恆星旋轉極快且磁場活動強烈，年長恆星則旋轉緩慢且磁場溫和許多。然而，夾在兩者之間的，卻有一個公然打破這項規律的異類──我們的太陽。
貝姆-費坦瑟寫道：「很明顯地，在討論恆星活動時，太陽並不是一顆理想的標準恆星。」但她不禁納悶，太陽在同類中顯得格格不入，是否暗示著更大的謎團：「它夾在這些演化序列之間的特殊位置，是否是地球生命得以演化並存活的必要條件？」
貝姆-費坦瑟的發現，開啟了長達20年、針對太陽奇異行為的研究。自那時起，天文學家逐漸明白，我們的太陽其實並不是個特例；而要得出這個結論，科學家必須重新審視恆星如何在漫長的生命中旋轉，並進一步產生磁場。「太陽和其他恆星其實沒兩樣──只是它們表現出來的行為，全都超乎我們預期。」科羅拉多州白矮星研究機構 （White Dwarf Research Corporation）的天文學家崔維斯．梅特卡夫（Travis Metcalfe）表示。如今，愈來愈多的觀測與模擬指向同一個結論 ：當恆星接近中年（正如我們的太陽一樣）時，它們會經歷某種磁場危機，導致大規模磁場開始減弱。
這些發現對我們的太陽究竟代表什麼、未來又將走向何方，目前仍眾說紛紜。不過，正如貝姆-費坦瑟當年的預料，搞懂這個問題，是判斷哪些恆星能孕育生命的關鍵。隨著新望遠鏡開始在遙遠行星上搜尋生物特徵，科學家正競相改寫恆星磁場演化的故事。
加州洛克希德馬丁太陽與天文物理實驗室（Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory）的天文學家傑里米．德雷克（Jeremy Drake）表示：「我們才剛對這場探索發動第一波攻勢。如果我們想搞清楚宇宙中是否只有我們存在，這確實是個必須解答的核心問題。」
與群星共舞
如同所有恆星一樣，我們的太陽也是由帶電粒子組成的巨大熔融球體；在漫長的生命週期中燃燒氫燃料的同時，也繞著自身的軸心旋轉。電荷的漩渦創造了科學家所稱的「發電機效應」（dynamo），進而孕育出具備南北磁極的全球磁場──宛如將太陽變成了一顆巨大的冰箱磁鐵。由於赤道自轉速度比兩極快，磁場就像橡皮筋一樣被不斷拉緊。每隔一段時間，當張力達到高峰時，太陽便會猛烈爆發，在地球上引發太空天氣──這些輻射與帶電粒子不僅在天空中點亮極光，偶爾也會干擾人造衛星的運作。
在 1970 年代，科學家發現太陽的全球磁場也發揮了類似降落傘的煞車作用，隨著時間漸漸放慢自轉速度。 幾十年後，現任職於德國波茨坦萊布尼茨天文物理研究所（Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam）的雪梨．巴恩斯（Sydney Barnes）建議天文學家利用這項關聯，透過遙遠恆星的自轉速度來推算它們的年齡，並將這項技術稱為「旋轉紀年法」（gyrochronology）。
旋轉紀年法是恆星定年的一大突破──這件事在天文學界和好萊塢一樣，大家的年齡總是個讓人頭痛的祕密。 但事實證明，年齡與自轉之間的關係並不如科學家原本想像的那麼簡單，特別是對那些已經耗盡大部分氫燃料的老年恆星而言。2016 年，梅特卡夫與同事發現，某些比太陽年齡更大的恆星並未如旋轉紀年法預測的那樣持續減速；相反地，這些年長的恆星似乎開啟了「定速巡航」，維持著相對穩定的自轉速度。
這些觀測起初引發了爭議，但隨著樣本數增加，這項關聯也陸續受到各種方法的證實，就連最初抱持懷疑的學者──例如巴恩斯──也開始相信，這些老恆星的旋轉速度快得有些可疑。巴恩斯說：「問題是：這究竟該怎麼解釋？」
垂死的發電機
在 2016 年的研究中，梅特卡夫的團隊提出了關於年齡、自轉與磁場交互作用的假說：恆星的磁場確實會制約自轉──但僅限於某個程度。超過某個階段後（當恆星核心大約有一半的氫已經燃燒殆盡），恆星的旋轉速度會變得太慢，以至於無法維持發電機效應，全球磁場也隨之開始停擺。
在過去幾年中，他們的團隊一直在尋找這種磁場關閉機制的更直接證據。他們首先從太空船測得的太陽磁場數據著手。但梅特卡夫說：「「單獨研究太陽，就像只看一部電影中的特寫鏡頭。真正需要的，是連早期與晚期場景的定格畫面也一併掌握。」於是，他們利用地球上最大的光學望遠鏡──位於亞利桑那州的大雙筒望遠鏡（Large Binocular Telescope），收集了 17 顆不同年齡恆星的 X 射線亮度、自轉速度與磁場強度數據。
去年 9 月發表的一篇論文中，梅特卡夫與同事將這些「畫面」拼湊起來，發現了一個清晰的趨勢：當恆星走過約一半的壽命後，其全球磁場強度似乎會急劇下降，甚至比幾十億年前的「表親」弱上 100 倍。而太陽，恰好就位在這個轉折點上。
梅特卡夫的解釋很簡單，她說：「我們等於親眼看著太陽的發電機逐漸崩潰，只是這個過程會在它的後半生中，慢慢上演。」
有些天文學家覺得這個解釋很有說服力。亞利桑那州立大學的天文物理學家暨天文生物學家派翠克．楊（Patrick Young）表示：「這讓整幅圖像清晰多了，而且背後有很扎實的物理基礎。」不過，也有其他人尚未被這項分析說服。「倒也不是說它有什麼錯──這或許是真的……只是看起來有點勉強，」巴恩斯說：「我覺得這些數據還能有別種解讀方式。」
另一種可能性是，全球磁場並非走向終結，而是正在接近一個暫時的最小值。法國巴黎-薩克雷大學（University of Paris-Saclay）的天文物理學家亞倫．薩沙．布倫（Allan Sacha Brun）透過電腦模擬發現，如果恆星的自轉速度比太陽更慢，兩極可能會開始比赤道旋轉得更快，磁場也可能再度增強──從而孕育出一個強度不再呈週期性變化的全新發電機。「如果恆星減速過多，反而有可能讓發電機復活。」布倫說。
布倫指出，另一種可能解釋是恆星的磁場正在變形。「偶極」磁場──就像條形磁鐵一樣只有南北極──是發電機最容易形成的簡單結構；但它也能演化出四極或八極等更複雜的構型。2018 年，位於波士頓的哈佛-史密森尼天文物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的塞西莉亞．加拉福（Cecilia Garraffo）呼籲展開一場「旋轉革命」，主張天文學家一直忽略了磁場在推動恆星自轉時的複雜性。
在 6 月於東京舉行的會議上，研究人員提出了他們對恆星磁場演化機制的各種看法。梅特卡夫現在認為，這一切都可以拼湊成一個完整的故事。「這可能只是發電機的自然演化，是一串連續的過程。」他說。恆星剛誕生時，磁場可能非常複雜；隨著它逐漸老化，這些凌亂的磁場會慢慢排列成強大的偶極，進而讓恆星的自轉速度變慢。到了生命大約過半時，恆星轉得實在太慢，以至於磁場又變回更複雜的形狀，讓自轉的煞車失效。最後，當恆星耗盡氫燃料並開始膨脹時，自轉速度會進一步放慢，直到偶極再次掌控全局。
今年 4 月，梅特卡夫和同事觀測了天鷹座（Aquila）中的一顆恆星，它似乎能印證這套說法。這顆恆星的演化階段比太陽更晚，卻依然擁有非常強大且穩定的磁場──這完全符合布倫模擬結果的預測。不過布倫也警告：「我們還沒辦法把所有的環節完全扣合起來。」他的團隊目前正試圖透過建立模型，來驗證切換不同的磁場形狀是否真能解釋觀測到的自轉變化。
星光下的生命
釐清這場磁場傳奇的細節非常關鍵。恆星的活動與自轉，會左右周遭行星的環境。如果梅特卡夫的觀測屬實──也就是太陽的全球磁場正在崩潰，我們便可以預期地球未來幾十億年的太空天氣會逐漸變得平靜：災難性的太陽閃焰會變少，極光也會日益減少。反之，如果布倫對於恆星活動復甦的看法是對的，那麼遙遠的未來將迎來恆星活動的急遽上升，並在地球上造就更頻繁的地磁暴。
但這些啟示不只適用於地球。如果我們能建立一個通用的磁場演化框架，讓太陽順理成章地融入其中、而不是顯得格格不入，我們就能把太陽當作解讀其他太陽系的「羅塞塔石碑」（Rosetta Stone）。
時間正一分一秒地流逝。在 2040 年代初期，美國航太總署（NASA）計畫發射「宜居世界天文台」（Habitable Worlds Observatory，簡稱HWO），藉此尋找環繞其他恆星運行的系外行星生命化學特徵。其主要目標是直接拍攝 25 顆類地行星。為了做到這一點，科學家必須知道該把望遠鏡指向何處，也就是找出哪些恆星最有可能孕育類地行星。為了篩選出潛在的宜居目標，天文學家開始研究這些母恆星的磁場活動。
以 TRAPPIST-1 為例。在尋找鄰近宜居世界的候選名單中，這顆恆星名列前茅，其「適居帶」（Goldilocks zone，也就是可能存在液態水的區域）內擁有多達七顆岩石行星。然而，當加拉福和德雷克模擬 TRAPPIST-1 的太空天氣時，他們發現高能量粒子會猛烈衝擊這些行星，剝離其大氣層──從而徹底摧毀任何已知生命生存的機會。
正協助為「宜居世界天文台」規劃優先目標的楊認為，恆星的活動歷史可以作為評估宜居性的實用篩選標準。他們表示：「如果你有一顆已經安靜一陣子的恆星，就少了一個需要擔心的問題。這絕對是必須考慮的因素。」
但在對外星生命的尋找提供建議之前，天文學家首先必須更透徹地理解恆星的自轉機制。巴恩斯表示：「毫無疑問，還有許多事情是我們尚未理解的。我花了一輩子研究恆星自轉，至今卻仍覺得才剛起步。」
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