Международная группа ученых обнаружила огромный всплеск уровня радиоуглерода 14 300 лет назад, проанализировав годичные кольца деревьев, найденные во французских Альпах. Радиоуглеродный всплеск был вызван мощной солнечной бурей, самой крупной из когда-либо обнаруженных.
Подобная солнечная буря сегодня могла бы стать катастрофой для современного технологического общества, потенциально уничтожив телекоммуникационные и спутниковые системы, вызвав массовые отключения электроэнергии и обойдется нам в миллиарды фунтов.
Ученые предупреждают о важности понимания таких штормов для защиты нашей глобальной коммуникационной и энергетической инфраструктуры в будущем.
Совместное исследование, проведенное международной группой ученых, опубликовано в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences и раскрывает новое понимание экстремального поведения Солнца и рисков, которые оно представляет для Земли.
Группа исследователей из Коллеж де Франс, CEREGE, IMBE, Университета Экс-Марсель и Университета Лидса измерила уровни радиоуглерода в древних деревьях, сохранившихся на эродированных берегах реки Друзе, недалеко от Гапа, в Южных Французских Альпах.
Стволы деревьев, представляющие собой субископаемые останки, процесс окаменения которых еще не завершен, были разрезаны на крошечные одиночные годичные кольца. Анализ этих отдельных колец выявил беспрецедентный всплеск уровня радиоуглерода, произошедший ровно 14 300 лет назад. Сравнивая этот радиоуглеродный всплеск с измерениями содержания бериллия, химического элемента, обнаруженного в ледяных кернах Гренландии, команда предполагает, что всплеск был вызван мощной солнечной бурей, которая выбросила огромные объемы энергичных частиц в атмосферу Земли.
Эдуард Бард, профессор кафедры климата и эволюции океана в Коллеж де Франс и CEREGE и ведущий автор исследования, сказал: «Радиоуглерод постоянно производится в верхних слоях атмосферы в результате цепочки реакций, инициируемых космическими лучами. Недавно ученые обнаружили, что экстремальные солнечные явления, включая солнечные вспышки и выбросы корональной массы, также могут создавать кратковременные всплески энергичных частиц, которые сохраняются в виде огромных всплесков производства радиоуглерода, происходящих в течение всего одного года».
Исследователи говорят, что возникновение подобных массивных солнечных бурь сегодня может иметь катастрофические последствия для современного технологического общества, потенциально уничтожая телекоммуникации, спутниковые системы и электросети — и стоить нам миллиарды фунтов. Они предупреждают, что крайне важно понимать будущие риски подобных событий, чтобы мы могли подготовиться, повысить устойчивость наших систем связи и энергетики и защитить их от потенциального ущерба.
Тим Хитон, профессор прикладной статистики в Школе математики Университета Лидса, сказал: «Сильнейшие солнечные бури могут иметь огромные последствия для Земли. Такие суперштормы могут навсегда повредить трансформаторы в наших электросетях, что приведет к огромным и широкомасштабным отключениям электроэнергии. Они могут также привести к необратимому повреждению спутников, от которых мы все полагаемся в навигации и телекоммуникациях, сделав их непригодными для использования. Они также могут создать серьезные радиационные риски для астронавтов».
Девять таких экстремальных солнечных бурь, известных как «События Мияке», произошли за последние 15 000 лет. Самые последние подтвержденные события Мияке произошли в 993 и 774 годах нашей эры. Однако этот недавно обнаруженный 14 300-летний шторм является самым крупным из когда-либо обнаруженных — примерно в два раза больше этих двух.
Точная природа этих событий Мияке остается очень плохо изученной, поскольку они никогда не наблюдались напрямую с помощью инструментов. Они подчеркивают, что нам еще многое предстоит узнать о поведении Солнца и об опасностях, которые оно представляет для общества на Земле. Мы не знаем, что вызывает такие экстремальные солнечные бури, как часто они могут возникать и можем ли мы каким-то образом их предсказать.
Профессор Бард сказал: «Прямые инструментальные измерения солнечной активности начались только в 17 веке с подсчета солнечных пятен. В настоящее время мы также получаем подробные записи с помощью наземных обсерваторий, космических зондов и спутников. Однако все эти краткосрочные инструментальные измерения записей недостаточно для полного понимания Солнца. Радиоуглерод, измеренный в древесных кольцах, используемый вместе с бериллием в кернах полярного льда, обеспечивает лучший способ понять поведение Солнца в далеком прошлом».
Самая крупная солнечная буря, наблюдаемая непосредственно, произошла в 1859 году и известна как событие Кэррингтона. Это вызвало огромные разрушения на Земле: были уничтожены телеграфные аппараты и возникло ночное сияние, настолько яркое, что птицы начали петь, полагая, что солнце начало восходить. Однако события Мияке (включая недавно обнаруженный шторм возрастом 14 300 лет) были бы ошеломляющими по своим размерам, на порядок величины.
Профессор Хитон сказал: «Радиоуглерод обеспечивает феноменальный способ изучения истории Земли и реконструкции критических событий, которые она пережила. Точное понимание нашего прошлого имеет важное значение, если мы хотим точно предсказать наше будущее и смягчить потенциальные риски. Нам еще предстоит многому научиться. Каждое новое открытие не только помогает ответить на существующие ключевые вопросы, но и может породить новые».
Сесиль Мирамон, доцент кафедры палеосреды и палеоклимата в IMBE Университета Экс-ан-Прованса, сказала: «Обнаружение такой коллекции сохранившихся деревьев было поистине исключительным. Сравнивая ширину отдельных годичных колец на нескольких стволах деревьев, мы затем тщательно собрали отдельные деревья, чтобы создать более длительную временную шкалу, используя метод, называемый дендрохронологией. Это позволило нам обнаружить бесценную информацию о прошлых изменениях окружающей среды и измерить радиоуглерод за неизведанный период солнечной активности».
