Starożytna wersja pogody kosmicznej.

Opracowanie: dr Marcin Kolonko, Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB

Kilka lat trwało, zanim udało się wydobyć z osadu rzecznego na powierzchnię kilkaset pni drzew sprzed… 15000 lat. Stało się to dokładnie w dolinie rzeki Drouzet w Alpach Francuskich. Datowanie węglem C-14 (znane choćby z badań całunu turyńskiego) ukazało wiek tych znalezisk.

Teren wykopalisk w rzece Drouzet, na pierwszym planie jeden ze 172 pni starożytnych sosen. Źródło: Sky and Telescope, Cecile Miramont (Aix-Marseille University).

W tej swoistej kapsule czasu badacze znaleźli coś fascynującego: zawartość C-14 była wyższa w słojach drzew, które rosły 14373 lat temu. Jak na razie, interpretacją jest wybuch słoneczny, wyrzut koronalny masy (CME – Coronal Mass Ejection) i zakłócenia związane z tym wydarzeniem na Ziemi.

Ilustracja CME – koronalnego wyrzutu masy. Źródło: Sky and Telescope i NASA/GSFC/SDO.

Jak wiemy, słońce wpływa na stan jonosfery czy występowanie zórz. Co więcej, burze geomagnetyczne związane z osiąganiem przez wyrzuconą materię słoneczną orbity Ziemi mogą zakłócać łączność radiową i funkcjonowanie satelitów i narazić na szwank zdrowie załóg samolotów odbywających loty na dużych szerokościach geograficznych, co jest czynnikiem ryzyka w tej pracy.

W prasie fachowej opisuje się zdarzenia, które powodowały wystąpienie zórz na całej Ziemi, także w pobliżu równika. Nazywa się je zdarzeniami Miyake (jeśli są związane z promieniowaniem kosmicznym) lub zdarzeniami Carringtona (gdy wiąże się je bezpośrednio ze Słońcem).

Rysunek rozbłyski słonecznego wykonany przez Richarda Carringtona, amatora astronoma, w 1859 roku. Źródło: Wikipedia.

Jednym z pierwszych zarejestrowanych zdarzeń Carringtona (od nazwiska brytyjskiego astronoma amatora, który jego początek zauważył na Słońcu) było to z 1-2 września 1859 roku. Zachowały się zapisy ówczesnych magnetometrów, dziennik obserwacyjny Richarda Christophera Carringtona i gazetowe opisy niezwykłej intensywności zórz praktycznie na całym globie ziemskim (od Ameryki po Australię).

Zorza polarna zarejestrowana 24 maja 2010 r. przez załogę ISS. Źródło: Wikimedia Commons.

Poważnie zakłócone było funkcjonowanie telegrafu – wtedy jedynego środka komunikacji na duże odległości. Przez kilka-kilkanaście godzin do jego pracy wystarczyły prądy wirowe generowane przez cząstki naładowane w kablu telegraficznym, nie trzeba było włączać baterii zasilających.

Koronalnych wyrzutów masy jest więcej, ale muszą one trafić w Ziemię, aby wygenerować burzę geomagnetyczną. Jeśli w dodatku wyrzut jest masywny i gwałtowny – możemy spodziewać się, że po kilkunastu godzinach (mimo, że Słońce od Ziemi dzieli jednostka astronomiczna, czyli około 150.000.000 km) zajdzie zdarzenie Carringtona.

Koronalny wyrzut masy (CME) zarejestrowany przez satelitę STEREO w lipcu 2012 r. Źródło Wikimedia Commons i NASA/STEREO.

Zjawiska takie w historii powodowały straty liczone w bilionach $ (tak, to nie pomyłka w tłumaczeniu liczebników). Zakłócenia lub zniszczenia sieci przesyłowych, a obecnie także możliwa destrukcja satelitarnych systemów nawigacji i łączności i narażenie życia ludzi w samolotach uświadamiają, że współczesna cywilizacja jest wyjątkowo podatna na oddziaływanie ze Słońcem.

Stąd realizowany w ramach IMGW projekt naukowy o pogodzie kosmicznej – czyli wczesnym ostrzeganiu przed skutkami wyrzutów koronalnych czy intensywnego promieniowania kosmicznego. Przed jego większością jesteśmy chronieni magnetosferą Ziemi, ale te najbardziej spektakularne (jak choćby eksplozja na magnetarze 20 lat temu) są nadal groźne.

Schemat ideowy metody datowania węglem C-14. W organizmach żyjących węgiel-14 odkłada się za ich życia, potem następuje rozpad promieniotwórczy na azot-14, z połowicznym okresem rozpadu 5730 lat. To skala odpowiednia do datowania ziemskich organizmów po zakończeniu życia. Źródło: Poznańskie Laboratorium Radiowęglowe.

Inną metodą datowania jest oznaczenie ilości berylu-10 i chloru-36 w trzonach lodowych pobieranych na Grenlandii czy Antarktydzie. W tych przypadkach także (tak, jak dla drzew z rzeki Drouzet płynącej w pobliżu miejscowości Gap we Francji) datowanie sugeruje wystąpienie ekstremalnego zjawiska około (+/- 10 lat) 14370 lat temu. Poza rzeką Drouzet starożytne sosny znaleziono także w Niemczech. Łączna liczba takich pni sięga 500 sztuk. Zdumiewający jest fakt, że w osadzie rzecznym zachowała się struktura słojów tych sosen, kilkakrotnie starsza od piramid egipskich.

Słoje starożytnej sosny sprzed 14-15 tys. lat. Źródło: Sky and Telescope i Cecile Miramont (Aix-Marseille University).

Zdarzenie z 12350 roku przed naszą erą jest przykładem najstarszego i najsilniejszego zdarzenia Miyake, czyli produkcji izotopów pochodzenia kosmicznego i osiągnięcia przez nie powierzchni Ziemi. Podobne zdarzenia miały miejsce 7176 BC, 5259 BC, 660 BC, 770 AD i 993 AD. To ostatnie przywodzi na myśl czasy Mieszka I i przyjętego przezeń chrztu Polski.

Przyjmuje się, że zdarzenia Miyake też wiążą się z intensywną produkcją cząstek słonecznego promieniowania kosmicznego które nazywa się obrazowo super-flares (super-rozbłyski). Niepewność datowania przy pomocy pni sosen znalezionych w namuliskach rzecznych wynosi 1 rok. Pierwotnie metoda odkrywcy zdarzeń, Fusa Miyake, była zastosowana dla japońskich cedrów i dotyczyła zdarzenia z 774/775 roku naszej ery.