На этом изображении, полученном Обсерваторией солнечной динамики НАСА в 2012 году, на поверхности Солнца вспыхивает солнечная вспышка. В редких случаях на Землю влияют гораздо более сильные солнечные бури, которые, если бы они произошли сегодня, вероятно, разрушили бы современную инфраструктуру связи на планете. крупный масштаб. Авторы и права: НАСА/SDO и научные группы AIA, EVE и HMI.
В этом году северное сияние было видно намного южнее, чем обычно, и фотографии его красочных оттенков заполонили социальные сети. Теперь представьте себе полярное сияние в сотни раз ярче, но никто не сможет его сфотографировать, поскольку натиск частиц, летящих от Солнца, мгновенно превратит смартфоны в кирпичи.
Такие экстремальные солнечные бури редки: известно, что только шесть из них оставили свои следы на Земле за последние 14 500 лет, и ни одна из них не наблюдалась со времени расцвета Ассирийской империи почти 2700 лет назад.
Исследовательская группа под руководством Ирины Панюшкиной из Лаборатории исследования годичных колец Университета Аризоны и Тимоти Джулла из Университета геолого-геофизических наук теперь точно определила, когда в последний раз произошел такой мощный всплеск космического излучения, что если бы он произошел сегодня, то нанесет ущерб электросетям, спутникам и сетям связи по всему миру.
Команда опубликовала результаты в журнале Communications Earth & Environment.
Анализируя годичные кольца на углерод-14, природный радиоактивный вариант углерода, команда обнаружила всплеск, датируемый 664 годом до нашей эры, указав единственное экстремальное событие солнечной бури, время которого долгое время ускользало от исследователей.
Панюшкина, ведущий автор исследования и доцент кафедры дендрохронологии в Лаборатории исследования годичных колец, сказала, что определение точного времени массивного солнечного извержения предоставляет важные данные для ученых, которые изучают и разрабатывают модели солнечной активности с течением времени.
Углерод-14 постоянно образуется в атмосфере в результате космического излучения, сказала Панюшкина. В конце концов углерод-14 реагирует с кислородом с образованием углекислого газа.
«Через несколько месяцев углерод-14 переместится из стратосферы в нижние слои атмосферы, где он будет поглощен деревьями и станет частью древесины по мере их роста», — сказала Панюшкина.
Лишь в 2012 году стало известно о существовании экстремальных солнечных бурь, известных как события Мияке. В том же году Фуса Мияке, японский физик и сотрудник команды Панюшкиной, опубликовал статью, в которой сообщил о характерных признаках штормов: выбросах радиоактивных изотопов углерода в годичных кольцах деревьев.
События Мияке происходят, когда электромагнитное поле Солнца ослабевает, позволяя плазме с поверхности Солнца уйти в космос. С увеличением солнечной активности протоны бомбардируют атмосферу Земли и вызывают химические реакции, приводящие к резкому увеличению количества радиоактивных изотопов.
«Благодаря радиоуглероду в годичных кольцах мы теперь знаем, что за последние 14 500 лет произошло шесть событий Мияке», — сказала Панюшкина. «Если бы они произошли сегодня, они имели бы катастрофические последствия для коммуникационных технологий».
Ствол древней лиственницы лежит на илистых берегах реки Обь в Сибири. Образцы таких деревьев, которые жили давным-давно, позволили исследователям искать всплески радиоуглерода, документирующие экстремальные солнечные бури в далеком прошлом. Фото: Ирина Панюшкина, Университет Аризоны.
Панюшкина и ее команда использовали хирургические ножи, чтобы рассечь отдельные годичные кольца из образцов древней древесины, в том числе образцов мертвых деревьев, захороненных на берегах рек, и бревен, раскопанных во время археологических раскопок. Затем исследователи сожгли целлюлозу — основной компонент древесины — чтобы определить содержание радиоуглерода.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса с более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Чтобы точно определить, вызвали ли солнечные бури выбросы радиоуглерода, исследователи сравнили данные о годичных кольцах с выбросами, которые другие исследователи обнаружили в другом изотопе, бериллии-10, запертом в ледяных кернах, взятых из ледников и ледяных щитов. Подобно углероду-14, бериллий-10 образуется в атмосфере под воздействием частиц Солнца. Дождь и снег захватывают изотоп и запирают его в ледяных покровах, подобно тому, как деревья поглощают углерод-14.
«Если ледяные керны как с Северного, так и с Южного полюса показывают всплеск содержания изотопа бериллия-10 в определенный год, соответствующий увеличению содержания радиоуглерода в годичных кольцах, мы знаем, что была солнечная буря», — сказала Панюшкина.
Хотя годичные кольца могут действовать как «архивисты», записывающие события Мияке, исследователям до сих пор не удалось найти доказательства закономерности в этих событиях, сказала Панюшкина.
«Древесные кольца дают нам представление о масштабах этих сильных штормов, но мы не можем обнаружить какую-либо закономерность, поэтому маловероятно, что мы когда-либо сможем предсказать, когда такое событие произойдет», — сказала она. сказал. «Тем не менее, мы считаем, что наша статья изменит то, как мы ищем и понимаем пиковый сигнал углерода-14 экстремальных солнечных протонных событий в древесных кольцах».
«Энергия такого типа событий меняет не только содержание радиоуглерода в атмосфере, но и ее химический состав», — добавила она. «Мы пытаемся выяснить, как эти кратковременные и мощные события влияют на систему Земли в целом».
Информация от: Университетом Аризоны
