Słoje drzew ujawniają naukowcom tajemnice największej burzy słonecznej naszych czasów

Wydarzenie Carringtona z 1859 roku, czyli Superburza Słoneczna, było potężną burzą magnetyczną, która przeraziła całą planetę i zmusiła nas do zastanowienia się nad prawdziwą mocą Słońca. Była to jedna z największych tajemnic astronomicznych, a niedawno znaleziono jej rozwiązanie.

W marcu 2024 roku grupa naukowców przeprowadziła badanie, które rzuciło nowe światło na ten bezprecedensowy kataklizm. Niespodziewanie okazało się, że rozwiązanie leży w słojach starych drzew, pisze Study Finds.

Co wiemy o burzy słonecznej?

1 września 1859 r. astronom-amator Carrington obserwował plamy na powierzchni Słońca, gdy nagle stał się świadkiem intensywnego wybuchu białego światła - rozbłysku słonecznego. Był to dopiero początek kaskady zdarzeń, które doprowadziły do powstania ogromnej chmury naładowanych cząstek pędzących w kierunku Ziemi i wywołujących to, co obecnie znamy jako burzę geomagnetyczną.

Wpływ tego uderzenia Słońca był odczuwalny na całym świecie. Zorze polarne były widoczne tak daleko na południe jak Kuba i Hawaje. Systemy telegraficzne uległy awarii, operatorzy zgłaszali porażenie prądem i widzieli iskry lecące z ich sprzętu. Niektórzy twierdzili nawet, że byli w stanie wysyłać wiadomości bez podłączania baterii - byli zasilani wyłącznie prądem z burzy.

W ciągu 164 lat od wydarzenia w Carrington naukowcy próbowali ułożyć puzzle tego, co dokładnie się wydarzyło i jak może to pomóc nam przygotować się na przyszłe burze słoneczne.

Badanie przeprowadzone przez dr Junasa Uusitalo i jego współpracowników, opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters, dodatkowo pogłębia tę intrygę.

Naukowiec znalazł odpowiedź w badaniach radiowęglowych i dzikiej przyrody, a mianowicie w jaki sposób drzewa rejestrują aktywność Słońca w swoich rocznych pierścieniach wzrostu.

Kiedy wysokoenergetyczne cząstki z rozbłysków słonecznych lub promieni kosmicznych bombardują ziemską atmosferę, mogą powodować reakcję łańcuchową, która wytwarza rzadką formę węgla zwaną węglem-14 (14C) lub radiowęglowodorem. Ten radioaktywny izotop jest pochłaniany przez drzewa podczas fotosyntezy, pozostawiając na drewnie charakterystyczny ślad, który utrzymuje się przez tysiące lat.

"Radiowęgiel jest jak kosmiczny znacznik, który opisuje zjawiska związane z Ziemią, Układem Słonecznym i przestrzenią kosmiczną" - mówi współautor badania Markku Oinonen, dyrektor Laboratorium Chronologii Uniwersytetu Helsińskiego.

Dokładnie analizując słoje drzew z okresu około wydarzenia Carringtona, zespół Uusitalo miał nadzieję znaleźć skok zawartości radiowęglowej, który mógłby zapewnić znacznik czasu dla burzy słonecznej. Jednak to, co znaleźli, było znacznie bardziej zaskakujące.

Porównując próbki z drzew w północnej Finlandii z tymi na średnich szerokościach geograficznych, naukowcy odkryli tajemniczą rozbieżność. Drzewa na dużych szerokościach geograficznych wykazały znaczny wzrost zawartości radiowęgla w latach bezpośrednio następujących po burzy słonecznej, podczas gdy ich odpowiedniki na średnich szerokościach geograficznych nie wykazały takiego wzrostu.

Magnetyczne wyjaśnienie

Co mogło spowodować tę geograficzną rozbieżność? Odpowiedź wydaje się leżeć w złożonej interakcji między Słońcem, ziemskim polem magnetycznym i atmosferą naszej planety.

Jedna z hipotez zakłada, że zdarzenie z Carrington wywołało masowy napływ radioaktywnych cząstek wytwarzających węgiel do górnej atmosfery nad biegunami - regionu znanego jako stratosfera. Stamtąd bogate w radiowęgiel powietrze powoli przemieszczało się w dół do dolnej atmosfery, gdzie mogło zostać wchłonięte przez drzewa.

Uważa się, że proces ten, znany jako wymiana stratosferyczno-troposferyczna (STE), zachodzi szybciej na wysokich szerokościach geograficznych, co może wyjaśniać, dlaczego fińskie drzewa wykazały wcześniejszy i bardziej wyraźny skok zawartości radiowęgla.

Co ciekawe, nie jest to pierwszy raz, kiedy wykryto taki sygnał radiowęglowy zależny od szerokości geograficznej. Podobne wzorce zaobserwowano w słojach drzew pochodzących z dwóch innych potężnych burz słonecznych w 774 i 993 roku naszej ery. Sugeruje to, że burza Carringtona, pomimo jej historycznego znaczenia, mogła być tylko jednym z wielu ekstremalnych zdarzeń słonecznych, które odcisnęły swoje piętno na cyklu węglowym naszej planety.

Na tym jednak historia się nie kończy. Kiedy Uusitalo i jego koledzy próbowali odtworzyć swoje odkrycia przy użyciu najnowocześniejszych modeli komputerowych transportu radiowęgla w atmosferze, napotkali problem. Modele nie były w stanie dokładnie odtworzyć zaobserwowanego wcześniej nadmiaru radiowęgla na dużych szerokościach geograficznych.

Wskazuje to, że może istnieć coś, czego nie wiemy o przemieszczaniu się węgla w atmosferze, zwłaszcza w regionach polarnych.

Ta rozbieżność podkreśla znaczenie badania przeszłych burz słonecznych nie tylko ze względu na nie same, ale także ze względu na to, czego mogą nas nauczyć o złożonym tańcu między Słońcem a ziemskim systemem klimatycznym. Rozwijając tajemnice wydarzenia Carringtona i innych podobnych, możemy uzyskać cenny wgląd we wzorce cyrkulacji atmosferycznej, chemię ozonu i zachowanie ziemskiego pola magnetycznego - z których wszystkie są ważnymi elementami globalnej układanki klimatycznej.

Co więcej, w erze, w której nasza infrastruktura technologiczna jest coraz bardziej podatna na kaprysy pogody kosmicznej, zrozumienie częstotliwości i nasilenia burz słonecznych w przeszłości może pomóc nam lepiej przygotować się na przyszłość.

Podobnie jak wydarzenie Carringtona siało spustoszenie w sieciach telegraficznych w XIX wieku, podobne wydarzenie dzisiaj może zakłócić sieci energetyczne, komunikację satelitarną i systemy GPS na całym świecie. Dokładnie to wydarzyło się 10 maja, kiedy potężna burza geomagnetyczna spowodowała awarię radiową na dużej części wschodniej półkuli.

"Ta obserwacja potencjalnie otwiera nowe możliwości badania przeszłych zdarzeń słonecznych i dynamiki atmosfery. Wiedza ta może być cenna w ocenie potencjalnych zagrożeń społecznych stwarzanych przez takie zdarzenia. Ponadto mogą one zapewnić ważny wgląd w wieloaspektową dynamikę atmosfery i procesy STE wolne od współczesnych zanieczyszczeń antropogenicznymi radionuklidami i sygnałami węgla kopalnego" - piszą autorzy.

Niedawno OBOZ.UA poinformował, że zorza polarna została za obserwowana w Odessie, Czernihowie, Kirowohradzie i kilku innych regionach Ukrainy.

Tylko zweryfikowane informacje są dostępne na naszym kanale Telegram OBOZ.UA i Viber. Nie daj się nabrać na podróbki!