Künstlerische Illustration von Sonnenereignissen, die die Bedingungen im erdnahen Weltraum verändern. Bildnachweis: NASA
Wissenschaftler haben vor 14.300 Jahren einen Radiokohlenstoffanstieg entdeckt, der durch den größten bekannten Sonnensturm verursacht wurde. Ein solches Ereignis könnte heute moderne Technologie zerstören und Milliarden kosten.
Ein internationales Wissenschaftlerteam hat vor 14.300 Jahren durch die Analyse alter Baumringe, die in den französischen Alpen gefunden wurden, einen Anstieg des Radiokohlenstoffgehalts entdeckt.
Der Radiokarbonanstieg wurde durch einen gewaltigen Sonnensturm verursacht, den größten jemals identifizierten.
Ein ähnlicher Sonnensturm wäre heute für die moderne Technologiegesellschaft katastrophal – er würde möglicherweise Telekommunikations- und Satellitensysteme auslöschen, weit verbreitete Stromausfälle verursachen und uns Milliarden von Dollar kosten.
Wissenschaftler warnen davor, dass das Verständnis solcher Stürme wichtig ist, um die globale Telekommunikations- und Energieinfrastruktur in Zukunft zu schützen.
Baumringe eines fossilen Baumes, der im Fluss Druzet vergraben ist. Bildnachweis: Cécile Miramonte
Neue Forschung und Implikationen
Die von einem internationalen Wissenschaftlerteam durchgeführte Gemeinschaftsforschung wird heute (9. Oktober) im Journal of the Royal Society veröffentlicht. Philosophische Transaktionen A: Mathematische, physikalische und technische Wissenschaften Es enthüllt neue Erkenntnisse über das extreme Verhalten der Sonne und die Gefahren, die sie für die Erde darstellt.
Ein Forscherteam des Collège de France, CEREGE, IMBE, der Universität Aix-Marseille und der Universität Leeds hat den Radiokohlenstoffgehalt in alten Bäumen gemessen, die an den erodierten Ufern des Flusses Druzet in der Nähe von Gap im Süden Frankreichs erhalten blieben Alpen.
Fossile Bäume im Druzet River. Bildnachweis: Cécile Miramonte
Die Baumstämme, bei denen es sich um Subfossilien handelt – Überreste, bei denen der Versteinerungsprozess noch nicht abgeschlossen ist – wurden in kleine, einzelne Baumringe geschnitten. Die Analyse dieser einzelnen Episoden ergab einen beispiellosen Anstieg der Radiokohlenstoffwerte, der genau vor 14.300 Jahren stattfand. Durch den Vergleich dieses Anstiegs des Radiokohlenstoffs mit Messungen von Beryllium, einem chemischen Element, das in den Eiskernen Grönlands vorkommt, vermutet das Team, dass der Anstieg durch einen massiven Sonnensturm verursacht wurde, der große Mengen energiereicher Teilchen in die Erdatmosphäre geschleudert hätte.
Expertenmeinungen und historischer Kontext
„In der oberen Atmosphäre entsteht ständig Radiokohlenstoff durch eine Reihe von Reaktionen, die durch kosmische Strahlung ausgelöst werden“, sagte Edouard Bard, Professor für Klima und Ozeanentwicklung am College of France und CEREGE und Hauptautor der Studie. „Kürzlich haben Wissenschaftler dies getan.“ fanden heraus, dass extreme Sonnenereignisse, einschließlich Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe, auch kurzlebige Ausbrüche energiereicher Teilchen erzeugen können, die als riesige Spitzen in der Radiokohlenstoffproduktion erhalten bleiben, die im Laufe von nur einem Jahr auftreten.
Forscher sagen, dass ähnliche massive Sonnenstürme heute katastrophale Folgen für die moderne Technologiegesellschaft haben könnten, möglicherweise Kommunikations-, Satellitensysteme und Stromnetze zerstören – und uns Milliarden Pfund kosten könnten. Sie warnen davor, wie wichtig es ist, die künftigen Risiken solcher Ereignisse zu verstehen, damit wir uns darauf vorbereiten, unsere Kommunikations- und Energiesysteme widerstandsfähiger machen und sie vor potenziellen Schäden schützen können.
Fossile Bäume am Ufer des Flusses Druzet. Bildnachweis: Cécile Miramonte
Tim Heaton, Professor für angewandte Statistik an der University of Leeds School of Mathematics, sagte: „Schwere Sonnenstürme können enorme Auswirkungen auf die Erde haben. Solch schwere Stürme können Transformatoren in unseren Stromnetzen dauerhaft beschädigen und zu massiven, großflächigen Stromausfällen über Monate hinweg führen. Es könnte auch zu dauerhaften Schäden an den Satelliten führen, auf die wir alle für die Navigation und Kommunikation angewiesen sind, und sie unbrauchbar machen. Es würde auch ein erhebliches Strahlungsrisiko für Astronauten mit sich bringen.
Historische Sonnenstürme
Neun dieser extremen Sonnenstürme – bekannt als Miyake-Ereignisse – wurden inzwischen als in den letzten 15.000 Jahren aufgetreten identifiziert. Die jüngsten bestätigten Miyake-Ereignisse ereigneten sich in den Jahren 993 n. Chr. und 774 n. Chr. Allerdings ist dieser neu identifizierte Sturm, der 14.300 Jahre alt ist, der größte jemals entdeckte Sturm – etwa doppelt so groß wie diese beiden Stürme.
Die genaue Natur der Miyake-Ereignisse ist immer noch nicht vollständig geklärt, da sie noch nie zuvor effektiv direkt beobachtet wurden. Sie machen deutlich, dass wir noch viel über das Verhalten der Sonne und die Risiken, die sie für die Gesellschaft auf der Erde mit sich bringt, lernen müssen. Wir wissen nicht, was solche heftigen Sonnenstürme verursacht, wie häufig sie auftreten und ob wir sie irgendwie vorhersagen können.
Professor Bard sagte: „Direkte automatisierte Messungen der Sonnenaktivität begannen erst im 17. Jahrhundert mit der Zählung der Sonnenflecken. Detaillierte Aufzeichnungen erhalten wir heute auch über bodengestützte Observatorien, Raumsonden und Satelliten. Allerdings reichen all diese kurzfristigen Instrumentenaufzeichnungen nicht aus, um die Sonne vollständig zu verstehen. In Baumringen gemessener Radiokohlenstoff, der zusammen mit Beryllium in polaren Eiskernen verwendet wird, bietet die beste Möglichkeit, das Verhalten der Sonne in der Vergangenheit zu verstehen.
Radiokarbon und historische Rekonstruktion
Der größte direkt beobachtete Sonnensturm ereignete sich im Jahr 1859 und ist als Carrington-Ereignis bekannt. Es verursachte massive Störungen auf der Erde, zerstörte Telegrafenmaschinen und erzeugte eine nächtliche Dämmerung, die so hell war, dass Vögel zu singen begannen, weil sie dachten, die Sonne würde aufgehen. Allerdings wären die Miyake-Ereignisse (einschließlich des neu entdeckten 14.300 Jahre alten Sturms) erstaunlich größer gewesen.
Professor Heaton sagte: „Radiokarbon bietet eine wunderbare Möglichkeit, die Geschichte der Erde zu studieren und die entscheidenden Ereignisse zu rekonstruieren, die sie erlebt hat. Ein genaues Verständnis unserer Vergangenheit ist unerlässlich, wenn wir unsere Zukunft genau vorhersagen und potenzielle Risiken mindern wollen. Wir haben noch viel zu tun.“ zu lernen. Jede neue Entdeckung hilft nicht nur… Beantwortung wichtiger bestehender Fragen, sondern kann auch neue generieren.
„Eine solche Sammlung konservierter Bäume zu finden, war wirklich außergewöhnlich“, sagte Cécile Miramont, außerordentliche Professorin für Paläoumgebungen und Paläoklimate am IMBE der Universität Aix-en-Provence. Durch den Vergleich der Breite einzelner Baumringe in mehreren Baumstämmen konnten wir dann feststellen, dass dies der Fall ist Die Bäume wurden in Gruppen zusammengefasst. Mithilfe einer Methode namens Dendrochronologie wurden sie sorgfältig getrennt, um eine längere Zeitleiste zu erstellen. Dadurch konnten wir unschätzbare Informationen über vergangene Umweltveränderungen entdecken und Radiokohlenstoff während einer unbekannten Periode der Sonnenaktivität messen.
Referenz: „Radiokarbonspitzen mit 14.300 Kalorien pro Jahr in fossilen Bäumen stellen eine Impulsantwortfunktion für den globalen Kohlenstoffkreislauf während des späten Pleistozäns dar“ von Bard E, Miramont C, Capano M, Guibal F, Marschal C, Rostek F, Tuna T, Fajault Y. und Heaton T.J., 9. Oktober 2023, Philosophische Transaktionen der Royal Society A.
doi: 10.1098/rsta.2022.0206