Średniowieczna zagadka czerwonego nieba w końcu rozwiązana. Po 800 latach
Przez setki lat wyglądało to jak osobliwy zapis w starym dzienniku. Japoński poeta i dworzanin Fujiwara no Teika opisał przerażające czerwone światła widoczne na północnym niebie. Dla ludzi żyjących w średniowieczu musiał to być widok niepokojący, niebo wyglądało tak, jakby daleko na horyzoncie płonęły góry. Dziś naukowcy czytają takie relacje zupełnie inaczej. Nie jako literacką ciekawostkę, ale jako ślad dawnej aktywności Słońca.
Naukowcy z Japonii prześledzili zagadkową średniowieczną burzę słoneczną, wykorzystując starożytne słoje drzew i zapiski sprzed 800 lat. Zespół powiązał doniesienia o upiornych czerwonych zorzach z węglem-14 uwięzionym w zakopanym drewnie. Pomogło to odkryć silne promieniowanie słoneczne jakie miało miejsce około 1200 r. Odkrycia sugerują, że Słońce było wówczas znacznie bardziej aktywne, a jego cykle słoneczne były niezwykle krótkie.
Silna aktywność słoneczna może tworzyć na Ziemi oszałamiające zorze polarne, ale poza ochronym polem magnetycznym naszej planety, Słońce może stać się niezwykle niebezpieczne. Gwałtowne erupcje, takie jak rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy, mogą wyrzucać w przestrzeń kosmiczną wysokoenergetyczne cząstki, stwarzając poważne zagrożenie dla astronautów i statków kosmicznych.
Niektóre z tych erupcji wywołują zjawiska protonowe (SPE), podczas których naładowane cząstki pędzą w kierunku Ziemi z prędkością sięgającą 90 proc. prędkości światła.
Naukowcy z Okinawskiego Instytutu Nauki i Technologii (OIST) opracowali nową metodę odkrywania dowodów na istnienie dawnych zjawisk SPE. Zespół połączył średniowieczne zapisy historyczne z niezwykle precyzyjnymi pomiarami metodą węgla C-14, w których badano drzewa żywotnikowica japońskiego w północnej Japonii.
Za pomocą tej metody zidentyfikowali zjawisko związane z burzami protonowymi, które miało miejsce między zimą 1200 r., a wiosną 1201 r., w okresie charakteryzującym się niezwykle intensywną aktywnością słoneczną. Odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the Japan Academy.
Więcej na Spider's Web:
Węgiel-14 odsłania tajemnice
Ziemskie pole magnetyczne blokuje większość wysokoenergetycznych cząstek uwalnianych podczas zjawisk na Słońcu. Jednak w pobliżu biegunów linie pola magnetycznego otwierają się w przestrzeń kosmiczną, umożliwiając niektórym cząsteczkom przedostanie się do atmosfery. Podczas szczególnie silnych zjawisk cząstki te zderzają się z gazami atmosferycznymi i tworzą związki węgla 14, które rozprzestrzeniają się po całej kuli ziemskiej i zostają uwięzione w organizmach żywych.
Analizując poziom węgla-14 w zachowanym materiale organicznym, takim jak prastare drzewa zakopane w ziemi, naukowcy mogą śledzić zmiany aktywności słonecznej sięgające tysięcy lat wstecz. Zespół OIST wykorzystał ultraprecyzyjną technikę pomiarową, którą udoskonalał przez ponad dekadę.
Metoda ta pozwala wykryć znacznie mniejsze wahania węgla-14 niż techniki konwencjonalne, umożliwiając identyfikację słabszych zjawisk protonowych, które wcześniej były niewidoczne. Ponieważ analiza węgla-14 jest niezwykle czasochłonna, naukowcy potrzebowali najpierw wskazówek, kiedy mogła wystąpić niezwykła aktywność słoneczna.
Dowód na wyjątkowo aktywne Słońce
Jedna z kluczowych wskazówek pochodziła z Meigetsuki, dziennika japońskiego poety i dworzanina Fujiwary no Teiki (1162–1241). W lutym 1204 r. opisał on "czerwone światła na północnym niebie nad Kioto".
Zjawiska związane z protonami słonecznymi nie powodują bezpośrednio zórz polarnych, ale często są powiązane z tymi samymi rodzajami zaburzeń słonecznych, które je powodują.
Następnie naukowcy zmierzyli poziom węgla-14 w zakopanym drewnie żywotnikowica japońskiego, odzyskanym z prefektury Aomori w północnej Japonii. Odkryli skoki poziomu węgla-14, które wskazywały na zjawisko protonów słonecznych. Łącząc te pomiary z badaniami dendroklimatycznymi, czyli metodą datowania opartą na porównaniu wzorców wzrostu słojów drzew związanych z klimatem regionalnym, naukowcy ustalili, że zdarzenie to prawdopodobnie miało miejsce między zimą 1200 r.. a wiosną 1201 r. Historyczne zapisy z Chin opisują również czerwoną zorzę polarną widoczną na niezwykle niskich szerokościach geograficznych w tym samym okresie.
Wysoce precyzyjne dane nie tylko pozwoliły nam precyzyjnie datować zjawiska protonowe na Słońcu, ale także pozwalają nam jednoznacznie zrekonstruować cykle słoneczne z tego okresu. Obecnie aktywność Słońca waha się w cyklach trwających jedenaście lat, ale odkryliśmy, że wówczas cykl ten trwał zaledwie siedem do ośmiu lat, co wskazuje na bardzo aktywną aktywność Słońca. SPE, które datowaliśmy, wystąpiło w szczytowym momencie jednego z tych cykli – powiedział profesor Hiroko Miyahara z Wydziału Środowiska i Klimatu Słoneczno-Ziemskiego OIST.
Średniowieczny dziennik jako narzędzie współczesnej nauki
W tej historii najbardziej uderza to, jak nietypowe źródła mogą stać się narzędziem współczesnej astrofizyki. Dziennik dworzanina, chińskie kroniki i drewno wydobyte z ziemi nie wyglądają jak elementy badań nad pogodą kosmiczną. A jednak właśnie one pozwoliły zajrzeć w aktywność Słońca z czasów, w których nikt nie miał teleskopów, satelitów ani detektorów cząstek.
To nie jest tylko opowieść o czerwonym niebie nad średniowieczną Azją. To przypomnienie, że Ziemia przez cały czas znajduje się pod wpływem swojej gwiazdy. Słońce daje nam światło i energię, ale potrafi też wysyłać w przestrzeń zjawiska, które dla nowoczesnej cywilizacji mogą być bardzo poważnym testem.
Zakopane japońskie drzewa przechowały zapis tego testu przez ponad 800 lat. Teraz naukowcy odczytują go po to, by lepiej przygotować się na moment, w którym podobna burza wydarzy się ponownie.
