סערות שמש חריגות ועוצמתיות מסוגן הובילו לכך שהשנה נצפה הזוהר הצפוני - תופעה שנגרמת מחלקיקים שמגיעים מהשמש ושמורה לרוב לאזורי הקטבים - גם באזורים לא שגרתיים ברחבי אמריקה הצפונית ואירופה. התמונות הצבעוניות מילאו את הרשתות החברתיות, אך כעת דמיינו לעצמכם זוהר צפוני בהיר פי מאות מונים - תופעה שאותה אף אחד לא יוכל לצלם, שכן כמות החלקיקים מהשמש תהיה עוצמתית עבור תיעוד התופעה הייחודית בטלפונים הניידים. סופות שמש קיצוניות כאלה הן נדירות - שש במספר התחוללו על פני כדור הארץ ב-14,500 השנים האחרונות.
השמש – במבט הכי קרוב
(צילום: National Solar Observatory)
צוות מחקר, בהובלת ד"ר אירינה פניושקינה ממעבדת חקר טבעות עצים באוניברסיטת אריזונה ופרופ' טימותי ג'ול מהמחלקה למדעי כדור הארץ באוניברסיטת אריזונה, זיהה במחקר שפורסם בכתב העת Communications Earth & Environment את הפעם האחרונה שבה התרחש פרץ של קרינה כה עוצמתית, מה שעלול היה לגרום להרס של רשתות חשמל, לוויינים ורשתות תקשורת ברחבי העולם, אילולא היה מתרחש כיום.
בניתוח טבעות עצים - בדגש על פחמן-14, איזוטופ רדיואקטיבי נדיר של היסוד הכימי פחמן - גילו חברי הצוות כי סערת שמש המתוארכת לשנת 664 לפנה"ס, הייתה האירוע הקיצוני האחרון שהתרחש על כדור הארץ בהקשר שנבדק. לדבריה של ד"ר פניושקינה, קביעת התזמון המדויק של אירוע התפרצות סולארית מסיבית, מספקת נתונים חשובים למדענים החוקרים ומפתחים מודלים על פעילות השמש לאורך זמן.
פחמן-14 נוצר ללא הרף באטמוספרה כתוצאה מקרינה קוסמית, מה שיוצר בסופו של דבר פחמן דו-חמצני. "לאחר מספר חודשים, פחמן-14 עובר מהסטרטוספרה לאטמוספרה התחתונה, שם הוא נקלט על ידי עצים והופך לחלק בלתי נפרד מהם עם גדילתם", אומרת ד"ר פניושקינה.
למעשה, רק בשנת 2012 נודע על קיומן של סערות שמש קיצוניות, הידועות בשם "אירועי מיאקה" (Miyake event), על שם הפיזיקאית היפנית פוסה מיאקה, שתיארה אותם במונחים מדעיים. אירועי מיאקה מתרחשים כאשר השדה האלקטרומגנטי של השמש נחלש, ומאפשר לפלזמה של השמש להיפלט לחלל.
עם הפעילות הסולארית המוגברת, פרוטונים פוגעים באטמוספרה של כדור הארץ ומעוררים תגובות כימיות המובילות לעלייה בשל שני איזוטופים רדיואקטיביים על פני הקרקע: פחמן-14 (אטום פחמן שגרעינו מורכב משישה פרוטונים ושמונה נייטרונים) ובריליום-10, שהוא איזוטופ רדיואקטיבי נדיר של היסוד הכימי בריליום (אטום בריליום שמכיל ארבעה פרוטונים ושישה נייטרונים).
3 צפייה בגלריה
התלקחות סולארית מתפרצת מפני השטח של השמש בתמונה שצולמה על ידי הגשושית לחקר דינמיקת השמש של נאס"א בשנת 2012
(צילום: NASA/SDO/AIA, EVE, HMI)
העצים סופגים כאמור את האיזוטופ פחמן-14 כחלק מתהליך הפוטוסינתזה, בעוד שהקרחונים ויריעות הקרח סופגים את האיזוטופ בריליום-10 עם רשת הגשם והשלג. "הודות לפחמן רדיואקטיבי בטבעות עצים, אנו יודעים כעת ששישה אירועי מיאקה התרחשו במהלך 14,500 השנים האחרונות", אומרת ד"ר פניושקינה. "אם הם היו מתרחשים כיום, היו להם השפעות קטסטרופליות על תשתיות טכנולוגיה ותקשורת".
כדי לבצע זאת, השתמשו החוקרים בסכינים כירורגיות כדי לנתח טבעות עצים בודדות מדגימות עץ עתיקות, כולל דגימות מעצים מתים שנקברו בגדות הנהר ועצים שנחפרו במהלך חפירות ארכיאולוגיות. לאחר מכן, שרפו החוקרים את התאית - המרכיב העיקרי של העץ - כדי לקבוע את תכולת הפחמן הרדיואקטיבי, ובשלב הבא השוו את נתוני טבעות העצים למדידות שהתמקדו בבריליום-10.
3 צפייה בגלריה
גזע של עץ ארזית עתיק, על גדותיו הבוציות של נהר אוב בסיביר, אשר נדגם כדי לנתח עלייה בפחמן-14 שמהווה עדות לסערות שמש קיצוניות בעבר הרחוק
(צילום: Irina Panyushkina, University of Arizona)
"אם ליבות קרח מהקוטב הצפוני והדרומי מציגות זינוק באיזוטופ בריליום-10 במשך שנה מסוימת המקבילה לעלייה בפחמן רדיואקטיבי בטבעות עצים, אנו יודעים שהייתה סערת שמש", הסבירה ד"ר פניושקינה. עם זאת, יש לציין כי למרות העובדה שטבעות עצים יכולות לפעול כעדות ל"אירועי מיאקה", הרי שעד כה לא נמצאו עדויות לכך.
"טבעות עצים נותנות לנו מושג על עוצמת הסערות המאסיביות הללו, אבל אנחנו לא יכולים לזהות שום סוג של דפוס, כך שאין זה סביר שנוכל לחזות אי פעם מתי אירוע כזה עומד להתרחש", אומרת ד"ר פניושקינה. "עם זאת, אנו מאמינים שהמחקר שלנו ישנה את האופן שבו אנו מחפשים ומבינים את העלייה בפחמן-14 כעדות בטבעות העצים לאותם אירועים סולאריים קיצוניים. האנרגיה מאירועים מסוג זה משנה לא רק את תכולת הפחמן הרדיואקטיבי של האטמוספרה אלא גם את הכימיה שלה. כעת, עלינו להבין איך אותם אירועים קצרי מועד ועוצמתיים משפיעים על מערכת כדור הארץ כולה".
