Потужний сонячний спалах залишив радіоактивний слід у гренландському льоду

Вчені виявили свідчення виключно сильного спалаху, який стався на Сонці близько 660 року до нашої ери, і в результаті якого Земля зіткнулася з потоком високоенергетичних частинок. Реакції даних частинок з атомами в атмосфері призвели до появи нестабільних радіоактивних ядер, які вчені виявили в шарах гренландського льоду. Аналіз показав, що дана подія була приблизно на порядок потужнішою, ніж будь-яке безпосередньо зафіксоване людським обладнанням, і порівнянно з найпотужнішим з відомих, що сталося в 774-775 році нашої ери. Результати представлені в журналі.

Час від часу на Сонці відбуваються явища, що супроводжуються попаданням заряджених частинок у міжпланетний простір, тобто народженням сонячних космічних променів. Ці частинки можуть бути прискорені або безпосередньо у зірки при пересоєднанні магнітних силових ліній під час спалаху, або далі від світила при взаємодії з ударними хвилями в плазмі, що опинилася в космосі внаслідок коронального викиду маси. Потім потоки частинки рухаються вздовж ліній магнітного поля і можуть потрапити на Землю, в разі чого говорять про спостереження сплеску сонячних космічних променів, при якому інтенсивність потоку може виростати в десятки разів порівняно з фоновим значенням галактичних космічних променів.

Сонячні космічні промені в основному складаються з протонів, але в них також зустрічаються і більш важкі ядра: дейтерій, тритій, різні ізотопи вуглецю, кисню, неону і навіть нікель. Ядерні реакції за участю частинок космічних променів призводять до появи рідкісних не Землі ізотопів, у тому числі вуглецю-14, берилію-10 і хлору-36. Значні потоки сонячних космічних променів становлять загрозу як для апаратури супутників і здоров'ю космонавтів на орбіті планети, так і для наземної інфраструктури, оскільки планетарного магнітного поля недостатньо для відхилення частинок з високою енергією. В результаті може бути порушена робота навігаційних систем і супутникової передачі даних, а також ускладнені польоти повітряних суден.

Вчені реєструють всі подібні події лише протягом останніх 70 років, проте до появи сучасної науки і вимірювальної техніки на Сонці відбувалися набагато більш потужні спалахи і викиди частинок. Зокрема, такі події можна визначити за концентрацією вуглецю-14 у річних кільцях найбільш старих дерев. Таким чином вдалося оцінити інтенсивність двох найбільш сильних сплесків активності зірки, які відбулися 1245 і 1025 років тому.

У 2017 році вчені виявили різкі підвищення концентрації вуглецю-14 в річних кільцях дерев близько 2680 років тому, проте подібна особливість може бути наслідком різних подій, у тому числі близької наднової або гамма-сплеску. Раймунд Мушелер (Raimund Muscheler) з Лундського університету і його колеги вирішили вивчити крижані керни відповідного віку з Грендандії і виявили в них підвищені вмісти ізотопів берилію-10 і хлору-36 - радіоактивних ізотопів з періодами напіврозпаду в сотні тисяч років. Отримані дані підтверджує гіпотезу про зв'язок сплеску концентрації з сонячною протонною подією. Оціночна інтенсивність даної події перевищує в 10 разів сплеск 1956 року - найзначніший з зареєстрованих науковою апаратурою.

Тепер вчені мають дані про три підтверджені екстремальні сонячні протонні події за останні 2700 років. Однак наявні дані не дозволяють зробити надійних оцінок частоти подібних подій, які «становлять загрозу сучасному суспільству», пишуть автори в статті. "Я вважаю, що статистична основа для оцінок частоти зустрічуваності дуже слабка, - коментує Мушелер. - Ми знаємо про три подібні події: у 660 році до нашої ери і 775 нашої ери, а також дещо слабшому в 993 році нашої ери - але було б вкрай спекулятивно стверджувати, що вони відбуваються раз на тисячу років. Нам знадобиться більше даних у високому тимчасовому дозволі про вуглецю-14, берилія-10 і хлор-36 для впевнених оцінок ".

Піки концентрації вуглецю-14 у деревних кільцях близько 775 і 993 років нашої ери належать до так званих подій Міяке на ім'я першого автора статті, в якій про них вперше повідомлялося. Ми публікували піднобний текст про те, як такі особливості дозволяють викривати радіовуглецеву шкалу датування з дендрохронологічною (на основі річних кілець дерев) і уточнювати методи визначення віку зразків.