Op het spoor van een recordzonnestorm
De zon blaast voortdurend geladen deeltjes naar ons toe, maar de zogenaamde zonnewind kan behoorlijk bruisend zijn. Onderzoekers zijn er nu in geslaagd de krachtigste zonnestorm die tot nu toe bekend is, te volgen door eeuwenoude boomringen te analyseren. Hoge radiokoolstofwaarden uit materiaal dat dateert van 14.300 jaar geleden geven aan dat er op dat moment een zonnestorm woedde, waarvan de omvang alle eerder bekende gevallen ruimschoots overtrof. Tegenwoordig zou een dergelijke gebeurtenis catastrofale gevolgen hebben voor sommige technische systemen die verband houden met communicatie of stroomvoorziening. Daarom is het belangrijk om de potentiële dreiging van zonne-energie beter te begrijpen, zodat we voorzorgsmaatregelen kunnen nemen, zeggen de onderzoekers.
Het geeft ons licht en warmte – maar de zon geeft ons meer: hij bombardeert de aarde voortdurend met een stroom geladen deeltjes, zoals protonen en elektronen. Gelukkig wordt de leefomgeving grotendeels beschermd tegen deze blootstelling aan straling door het magnetische veld en de atmosfeer van de aarde. De zonnewind is meestal alleen waarneembaar door een indrukwekkend hemelverschijnsel: de stroom van deeltjes met het magnetische veld van de aarde veroorzaakt het noorderlicht.
Het is bekend dat de sterkte van de zonnewind varieert afhankelijk van de zonneactiviteit en soms kan uitbarsten in de vorm van stormen. De grootste direct waargenomen zonnestorm vond plaats in 1859. Deze veroorzaakte een nachtelijke aurora die zo helder was dat vogels begonnen te zingen omdat ze dachten dat de zon was opgekomen. Maar dat is nog niet alles: zelfs toen veroorzaakte de ongewoon sterke stroom deeltjes schade aan de menselijke technologie – aan telegraafsystemen.
Zonneactiviteit wordt weerspiegeld in boomringgegevens
Maar het is duidelijk dat de stormen intenser zouden kunnen zijn dan in 1859: eerdere studies op basis van radiokoolstofwaarden in boomringen hebben al bewijs geleverd van zulke intense zonnestormen in de afgelopen 15.000 jaar. Deze gebeurtenissen waren op zijn minst grootschaliger dan in het geval van de negentiende eeuw. De manier waarop deze gebeurtenissen worden gedetecteerd, is afhankelijk van het feit dat bomen voorheen steeds grotere hoeveelheden van de koolstofisotoop C14 in hun weefsels opnamen, die tijdens zonnestormen steeds meer in de atmosfeer terechtkwamen.
“Radiokoolstof wordt voortdurend geproduceerd in de hogere atmosfeer door een cascade van reacties veroorzaakt door kosmische straling. “Onlangs is aangetoond dat zonnevlammen hoogenergetische deeltjes kunnen produceren die kunnen leiden tot een piekproductie van radiokoolstof”, legt eerste auteur Edward Bard uit. College de France in Aix-en-Provence Onderzoek naar het C14-gehalte in boomringen heeft al bewijs geleverd van intense zonnestormen in 993 en 774 n.Chr. Maar de huidige resultaten wijzen nu op een zonnestorm die twee keer zo krachtig was als deze. .
Bard en zijn collega’s ontdekten het nieuwe record in gedeeltelijk gefossiliseerd houtmateriaal gevonden aan de oevers van de rivier de Drozier in de zuidelijke Franse Alpen. Voor analyse werden de ringen in dunne plakjes gesneden. Met behulp van vergelijkend materiaal werd het mogelijk de structuren te dateren. Materiaal van de afzonderlijke ringen werd vervolgens bemonsterd en onderzocht op het radiokoolstofgehalte. Een ongekende piek vond 14.300 jaar geleden plaats.
Een zonne-driftbui doemt op aan de horizon
Verder bewijs dat deze waarde verband hield met een enorme zonnestorm kwam uit metingen van berylliumisotopen in Groenlandse ijskernen uit die tijd. Hoge niveaus van deze stof zijn ook een teken van de werking van hoogenergetische deeltjes in de atmosfeer van de aarde. De enorme toename van koolstof- en berylliumisotopen 14.300 jaar geleden laat zien dat de oorzaak een zonnestorm was, die nu duidelijk als recordhouder kan worden geclassificeerd, zeggen wetenschappers.
Volgens hun inschatting zou een dergelijke gebeurtenis vandaag de dag gepaard gaan met catastrofale schade aan technische systemen. “Zware zonnestormen kunnen transformatoren op onze elektriciteitsnetwerken permanent beschadigen, waardoor wijdverbreide stroomuitval maandenlang kan ontstaan. Ze kunnen ook de satellieten vernietigen waarvan we allemaal afhankelijk zijn voor navigatie en communicatie”, zegt hoofdauteur Tim Heaton. Van de Universiteit van Leeds: “Vooral sterke zonnestormen zouden ook een aanzienlijk stralingsrisico voor astronauten met zich meebrengen.”
Daarom is onderzoek naar zonneactiviteit zo belangrijk, zeggen wetenschappers. Het kan helpen de risico’s beter in te schatten, zodat er voorzorgsmaatregelen kunnen worden genomen om onze communicatie- en energiesystemen beter bestand te maken tegen sterke zonnestormen. Het is echter nog niet duidelijk wat deze extreme gebeurtenissen precies veroorzaakt, hoe vaak ze voorkomen en of we ze op de een of andere manier kunnen voorspellen. ‘De aanpak die we nu volgen, maakt het in ieder geval mogelijk om het gedrag van de zon in het verleden te bestuderen’, zegt Bard.
Bron: Universiteit van Leeds Gespecialiseerd artikel: Filosofische transacties van de Royal Society Physical and Engineering Mathematical Sciences, doi: 10.1098/rsta.2022.0206
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”