Экстремальная солнечная буря может нанести ущерб современному миру
В сентябре 1859 года, в том же году, когда Дарвин опубликовал книгу «Происхождение видов», телеграфные системы по всей Европе и Северной Америке перестали работать и начали искрить, что в некоторых случаях приводило к пожарам.
Буквально за несколько часов до этого исследователи наблюдали первую подтвержденную солнечную вспышку – интенсивный всплеск радиации, испускаемый Солнцем. Это было предупреждение о том, что что-то большое вот-вот обрушится на нашу планету.
Большая часть неба на севере и юге озарилась яркими полярными сияниями (северным и южным сиянием), сигнализирующими о приближении мощной солнечной бури.
Этот шторм, позже названный «событием Кэррингтона», был одним из самых сильных в документированной истории. Однако в недавней статье в журнале Nature мы показали, что в не столь отдаленном прошлом Землю обрушивали гораздо более сильные солнечные бури.
Свидетельства об этих бурях поступили, в частности, путем анализа уровней радиоактивного углерода, известного как радиоуглерод или углерод-14, в древесных кольцах.
Солнечные бури вызывают нарушения в магнитном щите Земли, или магнитосфере. Одним из частых способов их возникновения являются корональные выбросы массы – выбросы заряженных частиц от Солнца – которые достигают Земли и проникают в магнитосферу.
Сильнейшие солнечные бури могут обернуться катастрофой для нашего высокотехнологичного общества, потому что у них есть потенциал повредить спутники и вывести из строя сети связи и глобальные электросети.
Сила некоторых прошлых экстремальных солнечных бурь, обнаруженных в годичных кольцах, позволяет предположить, что они нанесли бы ущерб нашей технологической инфраструктуре в таком масштабе, которого никогда раньше не было. видели раньше.
Одна экстремальная солнечная буря, которая, как известно, произошла в 774 году нашей эры, например, затмила бы событие Кэррингтона.
Измерение радиоуглерода
Радиоуглерод, или Радиоуглеродное датирование широко использовалось на протяжении десятилетий для определения возраста объектов, которые когда-то были живыми, таких как кость, дерево и кожа. Когда растения и животные умирают, радиоуглерод внутри них распадается с предсказуемой скоростью.
Поэтому, измеряя, сколько радиоуглерода осталось в таком объекте, как кость, ученые могут оценить, как давно организм умер.
p>
Однако за последнее десятилетие ученые обнаружили, что сильные солнечные бури могут влиять на количество радиоуглерода, поглощаемого живыми организмами, такими как деревья. Это дает исследователям возможность искать экстремальные солнечные явления, не зафиксированные в учебниках истории, и точно датировать их.
Количество радиоуглерода в атмосфере меняется со временем, что может привести к тому, что радиоуглеродное датирование может дать ошибочный возраст. .
Поэтому на протяжении многих лет предпринимались обширные усилия по «калибровке» радиоуглеродных данных, чтобы сделать их более точными. Это означает соотнесение его с другим материалом известного возраста.
Это могут быть деревья, возраст которых можно датировать по годичным кольцам, или сталагмиты и кораллы, датировка которых была датирована другими методами.
В сочетании с наукой об определении возраста по годичным кольцам (дендрохронология) радиоуглеродная сигнатура сильной солнечной бури может служить отправной точкой для определения точного года. Это может помочь сделать радиоуглеродное датирование еще более точным.
Изучив имеющиеся данные об этих экстремальных солнечных бурях, мы теперь можем попытаться выяснить, как часто происходят эти события. Эти данные говорят нам многое о глобальном углеродном цикле, океанской и атмосферной циркуляции (как тепло перераспределяется по поверхности Земли), а также о работе Солнца.
Солнечные бури изменяют радиоуглерод в деревьях
В 2012 году группа под руководством Фуса Мияке из Нагойского университета в Японии обнаружила, что экстремальные солнечные бури могут вызывать резкие изменения концентрации радиоуглерода в годичных кольцах.
До этого производство радиоуглерода производилось Считалось, что темпы существенно не меняются в течение коротких периодов времени, поэтому ежегодные измерения прошлого радиоуглерода вряд ли представляли особый интерес.
Они определили массовый всплеск производства радиоуглерода в атмосфере, связанный с экстремальным штормом AD774. . С тех пор было подтверждено, что другие экстремальные события произошли в 993, 660, 5259 и 7176 годах до нашей эры.
Самая экстремальная солнечная буря, которую мы обнаружили в радиоуглеродных записях, произошла около 14 370 лет назад, ближе к концу последний ледниковый период.
Мы пока не знаем, являются ли эти события просто крупномасштабными версиями обычных солнечных бурь – так называемых событий «Черного лебедя» – или же они вызваны отдельными физическими явлениями. По мере того, как по радиоуглеродным данным будут выявлены более сильные солнечные бури, они дополнят наши знания о физических процессах, происходящих в нашей родительской звезде.
Одной из самых больших угроз, исходящих от большой солнечной бури, является ее способность мгновенно убить всего спутникового парка (за исключением тех низковысотных спутников, которые постоянно защищены геомагнитным полем), а также для вывода из строя электросетей.
Возможность прогнозировать эти события и заранее предупреждать сеть операторов жизненно важно.
В ближайшие годы радиоуглеродные данные вполне могут выявить более сильные
солнечные бури. Научное сообщество спешит проанализировать старые деревья из разных регионов мира с целью подтвердить существующие доказательства и открыть новые экстремальные солнечные бури прошлого.
Улучшение нашего понимания этих экстремальных явлений важно не только для точного радиоуглеродного датирования, но и для понимания процессов, происходящих на Солнце и на нашей планете. Это также может помочь нам подготовиться к следующей сильной солнечной буре.
Мы пока не можем предсказать, когда она произойдет, но новые знания о прошлом говорят нам, что она рано или поздно произойдет.
Маартен Блааув, профессор Школы естественной и искусственной среды Королевского университета в Белфасте; Илья Усокин, профессор космической физики, кафедра космической физики и астрономии, Университет Оулу, и Тим Хитон, профессор прикладной статистики, факультет инженерных и физических наук, Университет Лидса
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
