Dodano: 10 październik 2023r.

Gigantyczna burza słoneczna sprzed 14 tys. lat. Naukowcy znaleźli jej ślady w słojach drzew

Analizując prastare, częściowo skamieniałe pnie drzew, a właściwie ich słoje, naukowcy znaleźli ślady potężnej burzy geomagnetycznej sprzed 14 300 lat. Zdarzenie to było znacznie silniejsze niż największa odnotowana w historii burza geomagnetyczna z 1859 roku. Naukowcy podkreślają, że gdyby tak silna burza wydarzyła się dzisiaj, miałaby katastrofalne skutki, potencjalnie niszcząc systemy telekomunikacyjne i satelitarne, powodując masowe przerwy w dostawach prądu i wielomiliardowe straty.

Gigantyczna burza słoneczna sprzed 14 tys. lat. Naukowcy znaleźli jej ślady w słojach drzew

 

Do największej w nowożytnej historii burzy geomagnetycznej doszło w 1859 roku. 1 września angielski astronom Richard Christopher Carrington zaobserwował silny rozbłysk na powierzchni Słońca. Idący za nim potężny koronalny wyrzut masy dotarł do Ziemi zaledwie po 18 godzinach, choć zwykle tego typu zdarzenia osiągają orbitę Ziemi znacznie później, co oznacza, że obłok plazmy pędzący w kierunku naszej planety miał ogromną prędkość. Obłok wywołał burze geomagnetyczną, która spowodowała awarię sieci telegraficznych w całej Europie i Ameryce Północnej. Doniesienia z tamtych czasów mówią też, że zorze polarne były widziane nawet na terenie Włoch. Obecnie burza ta nazywana jest zdarzeniem Carringtona.

Od tego czasu nic podobnego się nie zdarzyło, ale niedawno odkryto dowody sugerują, że nasze Słońce jest zdolne do znacznie potężniejszych wyrzutów masy. W słojach starożytnych, częściowo skamieniałych drzew znalezionych we francuskich Alpach, naukowcy odkryli dowody na burzę słoneczną co najmniej o rząd wielkości silniejszą niż zdarzenie Carringtona. Ich analizy oferują nowe spojrzenie na ekstremalne zachowanie Słońca i ryzyko, jakie stwarza ono dla Ziemi.

Wyniki i opis badań ukazał się na łamach pisma „Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences (DOI: 10.1098/rsta.2022.0206).

Burze geomagnetyczne

Nasza planeta jest nieustannie bombardowana przez kosmiczne cząstki. Czasem jednak ten strumień cząstek jest szczególnie silny. Ma to związek z burzami słonecznymi. Od 70 lat naukowcy badają to zjawisko za pomocą bezpośrednich obserwacji Słońca. Badania te pogłębiły naszą wiedzę na temat tego, w jaki sposób burze słoneczne mogą stanowić zagrożenie dla sieci elektrycznej, różnych systemów komunikacyjnych, satelitów i ruchu lotniczego. Jednak dalej wiemy za mało o tych zdarzeniach, by się przed nimi skutecznie chronić.

Burze te są wynikiem potężnych eksplozji na powierzchni Słońca. Wiążą się z emisją w przestrzeń kosmiczną ogromnych ilości energii i materii. Część wyrzucanych w kosmos naładowanych cząstek dociera do Ziemi bombardując pole magnetyczne i powodując jego nagłe zmiany. W zależności od swojej siły, burze te mogą uszkodzić satelity telekomunikacyjne, zakłócić transmisje radiowe, a nawet spowodować zniszczenia w infrastrukturze energetycznej.

Ślady burzy w słojach prastarych drzew

Zespół naukowców z Collège de France, CEREGE, IMBE, Uniwersytetu Aix-Marseille i Uniwersytetu w Leeds zbadał odsłonięte w pobliżu miejscowości Gap w południowych Alpach Francuskich pnie drzew sprzed kilkuset tysięcy lat. Uczeni pocięli częściowo skamieniałe pnie na bardzo cienkie kawałki i zajęli się analizą słoi. Dzięki temu zidentyfikowali bezprecedensowy wzrost poziomu węgla-14, który miał miejsce dokładnie 14 300 lat temu. Drzewa corocznie rejestrują w strukturze drewna warunki panujące w ich otoczeniu. Ten zapis pozostaje zachowany w drewnie w postaci słojów przez tysiące lat.

Porównując wzrost tego promieniotwórczego izotopu węgla z poziomami berylu w rdzeniach lodowych wydobytych z Grenlandii, zespół badaczy doszedł do wniosku, że ten skok był spowodowany potężną burzą słoneczną, która wprowadziła ogromne ilości energetycznych cząstek do ziemskiej atmosfery.

- Węgiel-14 jest stale wytwarzany w górnych warstwach atmosfery w wyniku łańcucha reakcji inicjowanych przez promieniowanie kosmiczne. Niedawno naukowcy odkryli, że ekstremalne zdarzenia słoneczne, w tym rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy, mogą również powodować ogromne skoki produkcji węgla-14 – powiedział Edouard Bard z Collège de France i CEREGE, główny autor publikacji.

Zrozumieć zachowanie Słońca

Autorzy publikacji przyznali, że gdyby tego typu silne zdarzenie wystąpiło w dzisiejszych czasach, byłoby katastrofalne dla społeczeństwa opartego na technologii, potencjalnie niszcząc telekomunikację, systemy satelitarne oraz sieci elektroenergetyczne i powodując wielomiliardowe starty. Podkreślili też, że zrozumienie burz geomagnetycznych ma kluczowe znaczenie i może pozwolić przygotować się na przyszłe tego typu zdarzenia, chociażby poprzez budowę odpornych systemów komunikacyjnych i energetycznych. 

- Ekstremalne burze słoneczne mogą mieć ogromny wpływ na Ziemię. Takie super-burze mogą trwale uszkodzić transformatory w naszych sieciach elektroenergetycznych, powodując ogromne i powszechne przerwy w dostawie prądu, mogące trwać miesiącami. Mogłyby również spowodować trwałe uszkodzenie satelitów, na których wszyscy polegamy w nawigacji i telekomunikacji, czyniąc je bezużytecznymi. Stworzyłyby również poważne ryzyko w postaci zwiększonego promieniowania dla astronautów przebywających w przestrzeni kosmicznej – powiedział Tim Heaton z Uniwersytetu w Leeds.

Do tej pory zidentyfikowano dziewięć takich ekstremalnych burz słonecznych w ciągu ostatnich 15 tys. lat. Ostatnie miały miejsce w latach 993 i 774. Ale nowo odkryta burza licząca 14 300 lat jest największą, jaką kiedykolwiek odkryto. 

Naukowcy podkreślają, że wciąż mamy wiele do nauczenia się na temat zachowania Słońca i zagrożeń, jakie stwarza ono dla społeczeństwa na Ziemi. Nie wiemy, co powoduje występowanie tak ekstremalnych burz słonecznych, jak często mogą występować i czy możemy je w jakiś sposób przewidzieć. 

- Bezpośrednie instrumentalne pomiary aktywności słonecznej zaczęto prowadzić dopiero w XVII wieku wraz z liczeniem plam słonecznych. Obecnie szczegółowe zapisy uzyskujemy również za pomocą obserwatoriów naziemnych, sond kosmicznych i satelitów. Jednakże wszystkie te pomiary i zapisy są niewystarczające, aby w pełni zrozumieć Słońce. Węgiel-14 mierzony w słojach drzew wraz z berylem w polarnych rdzeniach lodowych, zapewnia najlepszy sposób zrozumienia zachowania Słońca z dalekiej przeszłości – wyjaśnił Bard. 

 

Źródło: University of Leeds, fot. NASA