Phoebe Newman 
Artystyczna ilustracja wydarzeń słonecznych zmieniających warunki w przestrzeni bliskiej Ziemi. Źródło: NASA
Naukowcy odkryli skok radiowęglowy 14 300 lat temu, spowodowany największą znaną burzą słoneczną. Takie wydarzenie dzisiaj mogłoby zniszczyć nowoczesną technologię i kosztować miliardy.
Międzynarodowy zespół naukowców odkrył gwałtowny wzrost poziomu radiowęgla 14 300 lat temu, analizując starożytne słoje drzew znalezione we francuskich Alpach.
Skok radiowęglowy został spowodowany potężną burzą słoneczną, największą, jaką kiedykolwiek zidentyfikowano.
Podobna burza słoneczna miałaby dziś katastrofalne skutki dla współczesnego społeczeństwa technologicznego – potencjalnie niszcząc systemy telekomunikacyjne i satelitarne, powodując powszechne przerwy w dostawie prądu i kosztując nas miliardy dolarów.
Naukowcy ostrzegają, że zrozumienie takich burz jest ważne dla ochrony globalnej infrastruktury telekomunikacyjnej i energetycznej w przyszłości.
Słoje skamieniałego drzewa zakopanego w rzece Druzet. Źródło: Cécile Miramonte
Nowe badania i implikacje
Wyniki wspólnych badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowców zostaną opublikowane dzisiaj (9 października) w czasopiśmie Journal of the Royal Society. Transakcje filozoficzne A: Nauki matematyczne, fizyczne i inżynieryjne Ujawnia nowe spojrzenie na ekstremalne zachowanie Słońca i zagrożenia, jakie stwarza ono dla Ziemi.
Zespół naukowców z Collège de France, CEREGE, IMBE, Uniwersytetu w Aix-Marsylii i Uniwersytetu w Leeds zmierzył poziom radiowęgla w starożytnych drzewach zachowanych na zerodowanych brzegach rzeki Druzet, w pobliżu Gap, na południu Francji. Alpy.
Skamieniałe drzewa w rzece Druzet. Źródło: Cécile Miramonte
Kłody, które są subfosylnymi pozostałościami, w których proces fosylizacji nie został zakończony, pocięto na małe, pojedyncze słoje. Analiza tych pojedynczych epizodów wykazała bezprecedensowy wzrost poziomu radiowęgla, który miał miejsce dokładnie 14 300 lat temu. Porównując ten skok radiowęgla z pomiarami berylu, pierwiastka chemicznego występującego w rdzeniach lodowych Grenlandii, zespół sugeruje, że skok był spowodowany potężną burzą słoneczną, która wyrzuciła ogromne ilości energetycznych cząstek do atmosfery ziemskiej.
Opinie ekspertów i kontekst historyczny
„Radiowęgiel jest stale wytwarzany w górnych warstwach atmosfery w wyniku szeregu reakcji inicjowanych przez promienie kosmiczne” – powiedział Edouard Bard, profesor ewolucji klimatu i oceanów w College of France i CEREGE oraz główny autor badania. „Niedawno naukowcy odkryli, że ekstremalne zdarzenia słoneczne, w tym rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy, mogą również powodować krótkotrwałe wybuchy cząstek energetycznych, które utrwalają się jako ogromne skoki produkcji radiowęgla występujące w ciągu zaledwie jednego roku.
Naukowcy twierdzą, że podobne potężne burze słoneczne obecne obecnie mogą mieć katastrofalne skutki dla współczesnego społeczeństwa technologicznego, potencjalnie niszcząc systemy komunikacyjne, systemy satelitarne i sieci elektryczne, a także kosztować nas miliardy funtów. Ostrzegają o znaczeniu zrozumienia przyszłych zagrożeń związanych z takimi zdarzeniami, aby umożliwić nam przygotowanie się, budowanie odporności naszych systemów komunikacyjnych i energetycznych oraz ochronę ich przed potencjalnymi szkodami.
Skamieniałe drzewa na brzegach rzeki Druzet. Źródło: Cécile Miramonte
Tim Heaton, profesor statystyki stosowanej w Szkole Matematycznej Uniwersytetu w Leeds, powiedział: „Poważne burze słoneczne mogą mieć ogromny wpływ na Ziemię. Tak silne burze mogą trwale uszkodzić transformatory w naszych sieciach energetycznych, prowadząc do masowych, powszechnych przerw w dostawie prądu trwających miesiącami. Może to również prowadzić do trwałego uszkodzenia satelitów, od których wszyscy zależymy w zakresie nawigacji i komunikacji, czyniąc je bezużytecznymi. Stworzyłoby to również poważne ryzyko promieniowania dla astronautów.
Historyczne burze słoneczne
Obecnie zidentyfikowano, że dziewięć z tych ekstremalnych burz słonecznych – znanych jako zdarzenia Miyake – miało miejsce w ciągu ostatnich 15 000 lat. Ostatnie potwierdzone wydarzenia Miyake miały miejsce w latach 993 i 774 n.e. Jednak ta nowo zidentyfikowana burza, której początki sięgają 14 300 lat, jest największą, jaką kiedykolwiek odkryto – mniej więcej dwukrotnie większą od tych dwóch burz.
Dokładny charakter wydarzeń w Miyake nadal nie jest dobrze poznany, ponieważ nigdy wcześniej nie były one bezpośrednio obserwowane. 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 tak intensywne burze słoneczne, jak często występują i czy możemy je w jakiś sposób przewidzieć.
Profesor Bard powiedział: „Bezpośrednie, zautomatyzowane pomiary aktywności słonecznej rozpoczęły się dopiero w XVII wieku wraz z liczeniem plam słonecznych. Obecnie szczegółowe zapisy uzyskujemy również za pomocą obserwatoriów naziemnych, sond kosmicznych i satelitów. Jednak wszystkie te krótkoterminowe zapisy instrumentalne są niewystarczające, aby w pełni zrozumieć Słońce. Radiowęgiel mierzony w słojach drzew, używany wraz z berylem w polarnych rdzeniach lodowych, zapewnia najlepszy sposób zrozumienia przeszłego zachowania Słońca.
Rekonstrukcja radiowęglowa i historyczna
Największa bezpośrednio zaobserwowana burza słoneczna miała miejsce w 1859 roku i jest znana jako wydarzenie Carringtona. Spowodowało to ogromne zakłócenia na Ziemi, niszcząc maszyny telegraficzne i tworząc nocny zmierzch tak jasny, że ptaki zaczęły śpiewać, myśląc, że słońce zaczyna wschodzić. Jednak wydarzenia w Miyake (w tym nowo odkryta burza sprzed 14 300 lat) miałyby zdumiewająco większy rozmiar.
Profesor Heaton powiedział: „Radiowęgiel zapewnia wspaniały sposób badania historii Ziemi i rekonstrukcji kluczowych wydarzeń, przez które ona przeszła. Dokładne zrozumienie naszej przeszłości jest niezbędne, jeśli mamy dokładnie przewidzieć naszą przyszłość i złagodzić potencjalne ryzyko. Wciąż mamy wiele do zrobienia uczyć się.Każde nowe odkrycie nie tylko pomaga… odpowiedzieć na istniejące pytania, ale może także wygenerować nowe.
„Znalezienie takiej kolekcji zachowanych drzew było naprawdę wyjątkowe” – powiedziała Cécile Miramont, profesor nadzwyczajny paleośrodowisk i paleoklimatów w IMBE na Uniwersytecie w Aix-en-Provence. Porównując szerokość poszczególnych słojów w wielu pniach drzew, uzyskaliśmy następnie zgrupowali drzewa razem. Ostrożnie oddzielone w celu stworzenia dłuższej osi czasu przy użyciu metody zwanej dendrochronologią, pozwoliło nam to odkryć bezcenne informacje na temat przeszłych zmian środowiskowych i zmierzyć radiowęgiel podczas nieznanego okresu aktywności słonecznej.
Odniesienie: „Skoki radiowęglowe przy 14 300 kaloriach rocznie w drzewach kopalnych zapewniają funkcję odpowiedzi impulsowej dla globalnego cyklu węgla w późnym plejstocenie” autorzy: Bard E, Miramont C, Capano M, Guibal F, Marschal C, Rostek F, Tuna T, Fajault Y. i Heaton T.J., 9 października 2023 r., Transakcje filozoficzne Towarzystwa Królewskiego A.
doi: 10.1098/rsta.2022.0206
