Ученые обнаружили следы чрезвычайно сильных солнечных вспышек, которые «отложились» в виде резкого подъема радиоуглерода в древесных кольцах. По подсчетам исследователей, солнечные штормы произошли в 7176 и 5259 годах до н. э.
«Мощный солнечный шторм приводит к резкому усилению образования некоторых радиоактивных элементов в атмосфере Земли: бериллия-10, хлора-36, углерода-14. Радиоактивный углерод в составе углекислого газа поступает в деревья и откладывается в них. Анализируя содержание радиоуглерода в отдельных годичных кольцах деревьев, мы можем сказать, как менялось его содержание в атмосфере с точностью до одного года», — рассказал Рашит Хантемиров, участник исследовательской группы от России, ведущий научный сотрудник лабораторий дендрохронологии ИЭРиЖ УрО РАН и естественнонаучных методов в гуманитарных исследованиях Уральского федерального университета.
Следы солнечных вспышек обнаружили в лиственницах из Альп и России, дубах из Ирландии и Германии, сосне из США. Ученые сравнили узоры, которые образовали последовательности древесных колец.
Радиоуглеродный анализ древесных колец провели в лаборатории физики ионных пучков Швейцарского федерального технологического университета в Цюрихе.
«В среднем за год в атмосфере Земли под влиянием космических лучей образуется около 7-8 кг радиоуглерода. В результате солнечной вспышки образуются дополнительные килограммы радиоактивного углерода. Самая мощная из известных до настоящего времени вспышка 774 года за несколько дней привела к образованию дополнительных 26 кг. А обнаруженные нами вспышки 7176 и 5259 годов до н. э. — по 29 кг.
Но вспышка одной и той же мощности может приводить к разному количеству радиоуглерода в зависимости от силы магнитного поля Земли в момент солнечного шторма. Так вот, защита Земли в 774 году была более сильной. Поэтому, если сделать поправку на силу магнитного поля Земли, то все-таки вспышка 774 года была как минимум не слабее, чем обнаруженные нами», — пояснил Рашит Хантемиров.
Результаты исследования помогут повысить точность датировок природных событий и процессов в эпоху голоцена, а главное — оценить вероятность экстремальных солнечных вспышек в наше время.
«Сегодня, в отличие от прошлых цивилизаций, где не было ни электричества, ни интернета, ни космических аппаратов, солнечные вспышки подобной силы будут иметь катастрофические последствия и для глобальной экономики, и для общественного устройства в целом. Вероятность такого события не настолько мала, как считалось до сих пор. На основе наблюдения за звездами, идентичными Солнцу, предполагалось, что события такой силы могут происходить раз в 3-6 тыс. лет. Теперь мы можем оценить вероятность такого события по данным о самом Солнце. На сегодня с разрешением в один-два года исследовано 2030 лет. И за этот период надежно выявлено пять мощнейших солнечных вспышек. То есть примерно одно событие в 400 лет», — добавил ученый.
Ученые уверены, анализ изменений радиоуглерода в атмосфере в прошлом с разрешением в один год не только дает более точную картину изменений этого изотопа в атмосфере, но и может привести к открытию принципиально новых явлений. Специалисты проанализируют таким образом всю эпоху голоцена, то есть последние 10–12 тыс. лет для нескольких районов Земли.
«Уже сейчас 1,6 тыс. отсепарированных годичных колец лиственниц с Ямала находятся в Японии в лаборатории Фусы Мияке в Университете Нагойи. Они будут проанализированы в ближайшие месяцы. Частично анализ будет продублирован в Швейцарии.
Так что, возможно, через несколько лет мы будет иметь несколько многотысячелетних рядов измерений радиоуглерода с разрешением в один год для нескольких регионов Земли, где имеются длительные древесно-кольцевые хронологии. Результаты таких исследований дадут возможность восстановить историю солнечной активности, и не только экстремальных событий в жизни Солнца», — добавляет Рашит Хантемиров.
В исследовании также приняли участие дендрохронологи из Швейцарии, Германии, Швеции, Великобритании, Австрии, США, России, Франции, Финляндии. В России исследование поддержал РНФ.
Описание исследования и результаты опубликованы в журнале Nature Portfolio.