Drzewa zapisały gwałtownie wybuchy Słońca. Węgiel magazynowany miesiącami
Słońce potrafi produkować burze cząstek znacznie silniejsze niż historyczne maksimum z 1859 r. Ich ślady nie zachowały się w kronikach, lecz w słojach drzew. Nowe badania pokazują jednak, że biologiczne opóźnienie wbudowywania węgla w drewno utrudnia precyzyjne datowanie tych zdarzeń.
W skrócie
- Ślady najpotężniejszych wybuchów aktywności słonecznej sprzed wieków zostały zapisane w słojach drzew poprzez nagłe zwiększenie ilości promieniotwórczego węgla 14.
- Badania wskazują, że opóźnienie biologiczne wbudowywania węgla przez drzewa oraz warunki klimatyczne utrudniają precyzyjne datowanie tych zdarzeń.
- Dokładniejsze poznanie tego procesu pozwala lepiej ocenić ryzyko związane z ekstremalnymi burzami słonecznymi dla współczesnych technologii.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu
Około 774 r. naszej ery doszło do jednego z najpotężniejszych znanych wybuchów aktywności słonecznej. Strumień wysokoenergetycznych cząstek uderzył w atmosferę Ziemi, wywołując reakcje jądrowe i gwałtowny wzrost produkcji promieniotwórczego węgla 14. Drzewa na całym świecie wchłonęły ten izotop w trakcie fotosyntezy i "zamknęły" go w przyrastającym drewnie. W ten sposób powstał zapis zdarzenia, które dziś określa się mianem tzw. zdarzenia Miyake.
Zdarzenia Miyake to epizody kosmicznej pogody znacznie silniejsze niż słynne zdarzenie Carringtona z 1859 r., kiedy zorze polarne obserwowano niemal przy równiku, a telegrafy przestawały działać. Współczesna infrastruktura, zależna od satelitów, GPS i sieci energetycznych, byłaby na podobne zjawisko znacznie bardziej podatna.
Węgiel 14 w słojach drzew
Gdy promieniowanie kosmiczne dociera do atmosfery, powstaje w niej węgiel 14. Rośliny pobierają go razem z dwutlenkiem węgla, a następnie wbudowują w tkanki. W przypadku zdarzenia Miyake produkcja izotopu gwałtownie rośnie, pozostawiając wyraźny "pik" w rocznym przyroście drewna.
Problem w tym, że zapis nie zawsze jest jednoznaczny. Porównując drzewa z tego samego okresu, badacze zauważyli rozbieżności. U części z nich skok stężenia węgla 14 jest ostry i wyraźny, u innych rozciągnięty w czasie. Różnice pojawiają się także między gatunkami i lokalizacjami.
Nowe, szeroko zakrojone badanie, współautorami którego są Amy Hessl, Mariah Carbone i Andrew Richardson z Northern Arizona University, wskazuje, że przyczyną może być sama biologia drzew. Wyniki sugerują, że drzewa nie wykorzystują natychmiast wchłoniętego węgla do budowy drewna.
"Chociaż słoje drzew są jednym z naszych najlepszych narzędzi do odczytywania historii Ziemi, nie są doskonałym instrumentem" - mówi Amy Hessl z West Virginia University, główna autorka pracy.
Węgiel magazynowany miesiącami
Część gatunków, zwłaszcza iglaste, korzysta z zapasów węglowodanów zgromadzonych w poprzednich sezonach. Sosna tworząca drewno w maju może wykorzystywać węgiel pochłonięty w lipcu poprzedniego roku. W efekcie sygnał atmosferyczny "rozmywa się" między kolejnymi słojami.
Znaczenie ma też klimat. Drzewa rosnące w trudnych warunkach, narażone na susze lub mroźne zimy, magazynują większe rezerwy, co może osłabiać lub rozciągać w czasie sygnał zdarzenia Miyake. Różnice w długości sezonu wegetacyjnego dodatkowo komplikują interpretację danych.
"Zrozumienie, w jaki sposób drzewa pobierają węgiel z atmosfery, magazynują go i wykorzystują do budowy nowego drewna, jest kluczowe. To biologia decyduje o tym, jak wiernie zachowany jest sygnał atmosferyczny" - podkreśla Mariah Carbone.
Uwzględnienie tych czynników pozwala precyzyjniej określić moment wystąpienia ekstremalnych burz słonecznych i oszacować ich siłę. Dane geologiczne sugerują, że zdarzenia Miyake mogą pojawiać się średnio raz na około tysiąc lat. Ostatnie potwierdzone miało miejsce około 993 r.
Dokładniejsze odczytanie zapisu w słojach drzew nie jest tylko akademickim ćwiczeniem. Lepsze zrozumienie historii ekstremalnej aktywności Słońca może pomóc w ocenie ryzyka dla satelitów, sieci energetycznych i astronautów, gdy dojdzie do kolejnego silnego epizodu kosmicznej pogody.
