Автор фото, Nasa
Солнце переживает период высокой активности, но это ничто в сравнении с огромным космическим событием, поразившим нашу планету 14 000 лет назад. Если такое произойдет сегодня, последствия для Земли могут быть разрушительными.
Старейшим деревьям на Земле 5000 лет — они пережили многое. Они пережили расцвет и падение Римской империи, рождение христианства, открытие европейцами Америки и первую высадку на Луну.
А окаменевшие деревья под землей дают нам связь с еще более давними временами — с тем, что было 30 000 лет назад.
На первый взгляд, эти долгожители могут показаться просто безразличными наблюдателями, но это не так. Пока они растут, они делают что-то удивительное — фиксируют активность нашего Солнца.
Поскольку в деревьях происходит фотосинтез, в течение года их кора меняет цвет — становится светлее весной и темной осенью. В результате этого в стволе дерева возникают годовые кольца.
«Это действительно ценный архив капсул времени», — говорит Шарлотта Пирсон, дендрохронолог из Лаборатории исследования древесных колец Университета Аризоны в США.
В течение XX века дендрохронологи с помощью колец на деревьях исследовали изменения , происходившие в течение десятилетия или более. Они заметили, что иногда эти изменения были более внезапными и катастрофическими.
Так они обнаружили свидетельства масштабных космических событий на Солнце, раскрывающих тревожные сведения о бурном недавнем прошлом звезды в центре нашей Солнечной системы.
В 2012 году тогдашняя докторантка Фуса Мияке, которая сейчас занимается физикой космических лучей в университете Нагоя в Японии, совершила удивительное открытие.
Изучая японские кедры, она заметила огромный всплеск углерода-14, который произошел в течение года почти 800 лет назад, в 774 году нашей эры.
«Я была очень взволнована». — говорит Мияке.
Сначала усомнившись в данных, Мияке и ее коллеги вскоре пришли к неприятному выводу. Всплеск углерода-14, по-видимому, произошел из-за того, что в нашу атмосферу попало огромное количество частиц. Этот радиоактивный изотоп углерода появляется, когда частицы высочайшей энергии сталкиваются с азотом в атмосфере.
Когда-то всплески связывали с космическими событиями, как сверхновая звезда, которая взрывается и сильно увеличивает свою яркость. Но впоследствии ученые предположили другую причину – гигантский выброс частиц Солнцем. Он произошел из-за супервспышки на Солнце, гораздо больше любых других в современную эпоху.
«Это должно было событие по крайней мере в десять раз мощнее всего, что мы наблюдали», — говорит Мэтью Оуэнс, космический физик из Редингского университета в Великобритании.
Первая зарегистрированная солнечная вспышка датируется серединой XIX века, ее связывают с большой геомагнитной бурей 1859 года, которая получила название событие Кэррингтона, в честь одного из наблюдавших его астрономов Ричарда Кэррингтона.
Автор фото, Getty Images
Открытие Мияке также подтвердили другие исследования годовых колец на деревьях древний лед в Антарктиде и Гренландии. Он содержал следы бериллия-10 и хлора-36, возникающие в атмосфере схожим образом как и углерод-14.
С тех пор таких массивных вспышек космического излучения, которые ученые стали называть событие Миякэ, обнаружили больше. Известно, что за последние 15 000 лет произошло семь хорошо изученных событий, но есть еще не подтвержденные случаи.
Последняя вспышка произошла более 1000 лет назад в 993 году нашей эры. Исследователи считают, что эти события происходят редко, но через регулярные промежутки времени, возможно, каждые 400-2400 лет.
Самое мощное известное событие Мияке обнаружили совсем недавно, в 2023 году. Исследователи увидели повышение углерода-14 в окаменевшей сосне на юге Франции, которое датируется 14 300 годами.
Вспышка, следы которой они обнаружили, была вдвое сильнее любого известного до этого события Мияке. А это значит, что такие космические излучения могут быть значительно сильнее, чем мы считали.
Мощное влияние
Однако если такая вспышка произойдет сегодня, последствия будут беспрецедентными.
«Люди, жившие тысячи лет назад, вероятно, увидели полярное сияние или вспышку на небе», — говорит Шарлотта Пирсон из Университета Аризоны.
«Они наверняка удивились. Но других последствий они, скорее всего, не почувствовали. Наша современная цивилизация первая на Земле, которая очень уязвима к таким космическим событиям и может сильно от них пострадать».
Наше Солнце проходит через периоды максимальной и минимальной активности в течение 11-летнего цикла.
В период высокой активности могут происходить огромные вспышки плазмы, которые называют корональные выбросы массы (CME), а также выбросы радиации – солнечные вспышки.
Если Солнце направляет выброс в направлении Земли, это может повлечь за собой геомагнитную бурю. Заряженные частицы попадают в нашу атмосферу, вызывая полярное сияние.
В мае 2024 года сильнейшая геомагнитная буря за два десятилетия повлекла за собой полярное сияние, которое видели даже в Лондоне и вблизи Сан-Франциско в Калифорнии.
Такие бури могут принести хаос на Земле.
Они могут влиять на размер атмосферы, что может замедлить движение спутников (так, в мае этого года телескоп Hubble опустился на 40-80 м ниже своей привычной орбиты в течение дня).
Геомагнитные бури могут разрушать электросети, повышая в них нагрузку, если их не выключили вовремя.
Так произошло в Квебеке в 1989 году, когда одна из электросетей города отключилась на девять часов, в результате чего шесть миллионов человек – четверть населения Канады в то время – остались без электричества.
Самая мощная солнечная буря в новейшей истории, событие Кэррингтона 1859 года, вызвало интенсивные полярные сияния в обоих полушариях нашей планеты. Она также вывела из строя телеграфные линии.
Впрочем, сегодня последствия события такого уровня были бы гораздо более катастрофическими.
В худшем сценарии магнитная буря может вывести из строя систему глобального позиционирования (GPS), если спутники сдвинутся со своего места или будет повреждена их деликатная электроника. Это приведет к нарушениям в бессчетных электросетях на Земле и работе веба.
В 2013 году в одном отчете оценили, что экономические потери только в одних США от космической вспышки уровня события Кэррингтона могут составлять 0,6-2,6 триллиона долларов.
Однако событие Мияке — совсем другого уровня. Она вызывает взрывы частиц, по крайней мере, в десять раз более мощные, чем событие Кэррингтона.
На самом деле событие Кэррингтона было таким малым по сравнению с событием Мияке, что почти не оставило следа в кольцах деревьев.
Геомагнитная буря такого масштаба, как прокатившаяся по Земле 14 300 лет назад, может нанести такой большой вред современным технологиям, от которых зависит наша жизнь, что трудно представить.
Автор фото, Getty Images
Мы знаем, что некоторые звезды, прежде всего красные карлики, меньше и темнее подвержены супервспышкам, которые могут разорвать атмосферы планет поблизости.
Солнце вряд ли может представлять такую опасность для Земли, но возможность событий Мияке показывает, что оно способно к экстремальным вспышкам активности, значительно более мощным, чем мы видим сейчас в течение 11-летнего цикла.
Пока ученые не понимают, есть ли связь между событиями Мияке и геомагнитными бурями.
Всплески углерода-14, возникавшие во время событий, вероятно, произошли от вспышек высокоэнергетических частиц Солнца. Но неизвестно, всегда эти события связаны со вспышками, которые вызывают мощные геомагнитные бури на Земле.
«Когда на Солнце происходит сильная буря, часто происходят выбросы энергетических частиц», — говорит Сильвия Далла, физик по солнечной энергии из Университета Центрального Ланкашира. Но она отмечает, что связь не всегда однозначна.
Энергетические частицы также могут вытекать из солнечных пятен, искривленных магнитных полей, которые охлаждают части Солнца и стимулируют активность, но не все из них вызывают большие извержения.
В нашем технологически зависимом мире это вызывает глубокую тревогу.
Столкнувшись с таким шквалом высокоэнергетических частиц и излучения, оборудование, не имеющее надежной защиты, может не выдержать.
<Вспышка может уничтожить спутники. Инфраструктура на Земле тоже будет под угрозой.
«Эти частицы проносятся сквозь электронный чип и сменяют один из битов с единицы на ноль», — говорит физик Мэтью Оуэнс.
Такое время от времени случается и при обычных условиях, что приводит к непонятным и неожиданным компьютерным ошибкам. Но событие Миякэ привело бы к хаосу такого масштаба, что электронные системы стали бы полностью непригодными.
«Если выйдут из строя системы, контролирующие топливо в атомной электростанции, это тревожно», — говорит Оуэнс.
«Изучая космическую погоду, мы обычно говорим о событиях, происходящих раз в 100 лет, но атомную промышленность беспокоят события, которые могут произойти раз в тысячу лет».
Вспышки солнечных частиц также могут нанести ущерб авиации.
Самолетам придется менять рейсы, чтобы предотвратить влияние потенциально вредных уровней радиации на пассажиров.
Но ввиду того, что эти частицы долетают от Солнца до Земли со скоростью, близкой к скорости света, то есть всего за восемь минут, времени на подготовку будет мало.
«Мы скорее узнаем, что событие уже происходит, чем сможем предусмотреть его», — говорит Оуэнс.
Автор фото, Getty Images
Что дальше
Кольца деревьев дают нам лишь мгновенный снимок целого года, в котором произошло событие Мияке. Поэтому все еще непонятно, являются ли такие события результатом одной катастрофической солнечной вспышки или нескольких периодов повышенной активности в течение года.
«Мы не знаем, было ли это одно событие в один день, такая супервспышка, или просто в том году произошло много больших солнечных бурь», — говорит Оуэнс.
Но в любом случае каждый из этих штормов все равно будет мощным и потенциально опасным.
Ученые продолжают анализировать кольца деревьев и образцы льда, чтобы обнаружить больше событий Мияке в прошлом и найти ответы на вопросы.
«Я думаю, что остальные события скрыты», — говорит Мияке.
Исследователи проанализировали 95% данных из колец деревьев за последние 5000 лет, говорит Николас Брем, специалист по солнечной энергии из Высшей технической школы Цюриха.
Это означает, что в новейшей истории вряд ли удастся обнаружить многие другие события Мияке. А древесина, сохранившаяся за последние 30 000 лет в окаменелости, сложнее поддается анализу, говорят ученые.
Несмотря на эту охоту на новые события, Мияке продолжается.
В июне исследователь из Коллеж де Франс Эдуард Бард вернулся во Французские Альпы, чтобы собрать образцы окаменевших деревьев. Теперь он начнет кропотливую работу по изучению годовых колец. По его словам, это может занять несколько месяцев.
Возможно однажды ученые смогут обнаружить следы космического события, еще более мощного, чем то, что произошло 14 300 лет назад.
И, конечно, все еще есть вероятность того, что оно повторится . Нам лучше понимать, что мы к этому готовы.
