De grootste zonnestorm die ooit in oude boomringen is aangetroffen, kan moderne technologie vernietigen en miljarden kosten

Wetenschappers hebben 14.300 jaar geleden een radiokoolstofpiek ontdekt, veroorzaakt door de grootste bekende zonnestorm. Een dergelijke gebeurtenis zou vandaag de dag de moderne technologie kunnen vernietigen en miljarden kunnen kosten.

Een internationaal team van wetenschappers heeft 14.300 jaar geleden een piek in het radiokoolstofniveau ontdekt door oude boomringen te analyseren die in de Franse Alpen zijn gevonden.

De radiokoolstofpiek werd veroorzaakt door een enorme zonnestorm, de grootste ooit geïdentificeerd.

Een soortgelijke zonnestorm vandaag de dag zou catastrofaal zijn voor de moderne technologische samenleving – waarbij mogelijk telecommunicatie- en satellietsystemen zouden worden weggevaagd, wijdverbreide stroomuitval zou worden veroorzaakt en ons miljarden dollars zou gaan kosten.

Academici waarschuwen dat het begrijpen van dergelijke stormen belangrijk is om de mondiale telecommunicatie- en energie-infrastructuur in de toekomst te beschermen.

Boomringen van een fossiele boom begraven in de Druzet-rivier. Credit: Cécile Miramonte

Nieuw onderzoek en implicaties

Het gezamenlijke onderzoek, uitgevoerd door een internationaal team van wetenschappers, zal vandaag (9 oktober) worden gepubliceerd in de Journal of the Royal Society. Filosofische transacties A: Wiskundige, natuurkundige en technische wetenschappen Het onthult nieuwe inzichten in het extreme gedrag van de zon en de gevaren die deze voor de aarde met zich meebrengt.

Een team van onderzoekers van het Collège de France, CEREGE, IMBE, de Universiteit van Aix-Marseille en de Universiteit van Leeds heeft het radiokoolstofniveau gemeten in eeuwenoude bomen die bewaard zijn gebleven binnen de geërodeerde oevers van de rivier de Druzet, nabij Gap, in het Zuid-Franse gebied. Alpen.

Fossiele bomen in de Druzet-rivier. Credit: Cécile Miramonte

De boomstammen, die subfossielen zijn – overblijfselen waarin het fossielenproces nog niet voltooid is – werden in kleine, enkele boomringen gesneden. Analyse van deze afzonderlijke episoden bracht een ongekende stijging van het radiokoolstofniveau aan het licht, die precies 14.300 jaar geleden plaatsvond. Door deze piek in radiokoolstof te vergelijken met metingen van beryllium, een chemisch element dat wordt aangetroffen in de ijskernen van Groenland, suggereert het team dat de piek werd veroorzaakt door een enorme zonnestorm die enorme hoeveelheden energetische deeltjes in de atmosfeer van de aarde zou hebben uitgestoten.

Meningen van deskundigen en historische context

“Radiokoolstof wordt voortdurend geproduceerd in de hogere atmosfeer via een reeks reacties die worden geïnitieerd door kosmische straling”, zegt Edouard Bard, hoogleraar klimaat- en oceaanevolutie aan het College of France en CEREGE, en hoofdauteur van de studie. “Onlangs hebben wetenschappers ontdekte dat extreme zonnegebeurtenissen, waaronder zonnevlammen en coronale massa-ejecties, ook kortstondige uitbarstingen van energetische deeltjes kunnen veroorzaken die bewaard blijven als enorme pieken in de productie van radiokoolstof die zich in de loop van slechts één jaar voordoen.

Onderzoekers zeggen dat soortgelijke enorme zonnestormen vandaag de dag catastrofaal kunnen zijn voor de moderne technologische samenleving, waarbij ze mogelijk communicatie-, satellietsystemen en elektriciteitsnetwerken kunnen vernietigen – en ons miljarden ponden kunnen kosten. Ze waarschuwen voor het belang van het begrijpen van de toekomstige risico’s van dergelijke gebeurtenissen, om ons in staat te stellen ons voor te bereiden, veerkracht in te bouwen in onze communicatie- en energiesystemen en deze te beschermen tegen mogelijke schade.

Fossiele bomen aan de oevers van de rivier de Druzet. Credit: Cécile Miramonte

Tim Heaton, hoogleraar toegepaste statistiek aan de School of Mathematics van de Universiteit van Leeds, zei: “Ernstige zonnestormen kunnen enorme gevolgen hebben voor de aarde. Dergelijke zware stormen kunnen transformatoren in onze elektriciteitsnetten permanent beschadigen, wat kan leiden tot massale, wijdverbreide stroomuitval die maanden kan duren. Het zou ook kunnen leiden tot permanente schade aan de satellieten waarvan we allemaal afhankelijk zijn voor navigatie en communicatie, waardoor ze onbruikbaar worden. Het zou ook ernstige stralingsrisico’s voor astronauten met zich meebrengen.

Historische zonnestormen

Van negen van deze extreme zonnestormen – bekend als Miyake-gebeurtenissen – is nu vastgesteld dat ze in de afgelopen 15.000 jaar hebben plaatsgevonden. De meest recente bevestigde Miyake-gebeurtenissen vonden plaats in 993 na Christus en 774 na Christus. Deze nieuw geïdentificeerde storm, die 14.300 jaar oud is, is echter de grootste die ooit is ontdekt: ongeveer tweemaal zo groot als deze twee stormen.

De exacte aard van de Miyake-gebeurtenissen is nog steeds niet goed begrepen, aangezien ze nog nooit eerder effectief rechtstreeks zijn waargenomen. Ze benadrukken dat we nog veel te leren hebben over het gedrag van de zon en de risico’s die dit met zich meebrengt voor de samenleving op aarde. We weten niet wat zulke intense zonnestormen veroorzaakt, hoe vaak ze voorkomen, en of we ze op de een of andere manier kunnen voorspellen.

Professor Bard zei: “Directe geautomatiseerde metingen van zonneactiviteit begonnen pas in de 17e eeuw met het tellen van zonnevlekken. Tegenwoordig verkrijgen we ook gedetailleerde gegevens met behulp van observatoria op de grond, ruimtesondes en satellieten. Al deze instrumentale platen op korte termijn zijn echter onvoldoende om de zon volledig te begrijpen. Radioactieve koolstof gemeten in boomringen, samen met beryllium gebruikt in poolijskernen, biedt de beste manier om het gedrag van de zon in het verleden te begrijpen.

Radiokoolstof en historische reconstructie

De grootste direct waargenomen zonnestorm vond plaats in 1859 en staat bekend als de Carrington-gebeurtenis. Het veroorzaakte een enorme ontwrichting van de aarde, vernietigde telegraafmachines en creëerde een nachtelijke schemering die zo helder was dat vogels begonnen te zingen, in de veronderstelling dat de zon opkwam. De Miyake-gebeurtenissen (inclusief de nieuw ontdekte 14.300 jaar oude storm) zouden echter verbazingwekkend groter van omvang zijn geweest.

Professor Heaton zei: “Radiokoolstof biedt een prachtige manier om de geschiedenis van de aarde te bestuderen en de cruciale gebeurtenissen die deze heeft meegemaakt te reconstrueren. Een nauwkeurig begrip van ons verleden is essentieel als we onze toekomst nauwkeurig willen voorspellen en potentiële risico’s willen beperken. We hebben nog steeds veel Elke nieuwe ontdekking helpt niet alleen… Beantwoord belangrijke bestaande vragen, maar kan ook nieuwe vragen genereren.

“Het vinden van zo’n verzameling bewaarde bomen was echt uitzonderlijk”, zegt Cécile Miramont, universitair hoofddocent paleo-omgevingen en paleoklimaat bij IMBE aan de Universiteit van Aix-en-Provence. Door de breedte van individuele boomringen in meerdere boomstammen te vergelijken, hebben we vervolgens Zorgvuldig gescheiden om een ​​langere tijdlijn te creëren met behulp van een methode genaamd dendrochronologie, heeft dit ons in staat gesteld waardevolle informatie te ontdekken over veranderingen in het milieu in het verleden en radiokoolstof te meten tijdens een onbekende periode van zonneactiviteit.

Referentie: “Radiokoolstofpieken van 14.300 calorieën per jaar in fossiele bomen zorgen voor een impulsresponsfunctie voor de mondiale koolstofcyclus tijdens het Laat-Pleistoceen” door Bard E, Miramont C, Capano M, Guibal F, Marschal C, Rostek F, Tuna T, Fajault Y. en Heaton TJ, 9 oktober 2023, Filosofische transacties van de Royal Society A.
doi: 10.1098/rsta.2022.0206