Poezja i ślady w słojach drzew pozwoliły japońskim naukowcom rozszyfrować kosmiczną zagadkę z XIII w.

Średniowieczne zapiski z dziennika japońskiego dworzanina i poety Fujiwary no Teiki, żyjącego w latach 1162–1241, stały się punktem wyjścia do poszukiwań dawnych słonecznych zdarzeń protonowych (SPE – solar proton event). W dzienniku można znaleźć informację, że w lutym 1204 roku poeta zobaczył „czerwone światła na północnym niebie nad Kioto”.

Zorza polarna nad Kioto

Poeta miał prawo nie wiedzieć, że ma do czynienia z zorzą polarną, ponieważ Kioto leży na 35° szerokości północnej, co jest stosunkowo niską szerokością geograficzną dla obserwacji zorzy polarnej. Jednak jak przekonaliśmy się w ostatnich latach maksimum słonecznego, silna burza geomagnetyczna może doprowadzić do pojawienia się zorzy również na średnich szerokościach geograficznych.

Nie tylko Fujiwara no Teiki obserwował to niezwykłe zjawisko. W niebo spoglądali również chińscy astronomowie. Powstanie zorzy polarnej wiąże się z koronalnymi wyrzutami masy ze Słońca bombardującymi ziemską magnetosferę, ale wystąpienie wyjątkowo silnej zorzy jest dobrym punktem wyjścia do poszukiwań historycznych SPE.

Wyjaśnijmy, że słoneczne zdarzenie protonowe to zjawisko bombardowania protonami przyspieszonymi do dziewięciu dziesiątych prędkości światła przez rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy. SPE mogą być niezwykle niebezpieczne, stanowiąc zagrożenie dla astronautów i statków kosmicznych. Pole magnetyczne Ziemi zatrzymuje większość protonów, lecz czasami część z nich przenika przez ziemską osłonę magnetyczną i trafia do atmosfery, gdzie zderza się z gazami, tworząc atomy szczególnego rodzaju węgla – węgla-14. Ten następnie rozprzestrzenia się po planecie i zostaje wchłonięty przez organizmy żywe – w tym drzewa.

Dymiący pistolet

Właśnie dlatego badacze z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) skupili się na drzewach. Konkretnie na pozostałościach żywotnikowców japońskich z północnej Japonii, pochodzących z przełomu XII i XIII wieku. Zespół pod kierownictwem Hiroko Miyahary odkrył węgiel-14 w słojach datowanych na okres od zimy 1200 roku do wiosny 1201 roku. Słoje te stanowią „dymiący pistolet” wskazujący na „subekstremalne” zdarzenie SPE.

– Poprzednie badania historycznych SPE koncentrowały się na rzadkich, ekstremalnie silnych zdarzeniach. Nasza praca stanowi podstawę do wykrywania subekstremalnych SPE – napisała Hiroko Miyahara w oświadczeniu. Wyjaśnijmy, że tzw. subekstremalne SPE występują częściej i mają energię wynoszącą około 10–30% energii najbardziej ekstremalnych SPE.

Mimo to są niebezpieczne. – Subekstremalne SPE są trudniejsze do wykrycia, ale nasza metoda pozwala teraz skutecznie je identyfikować i lepiej rozumieć warunki, w których najczęściej występują – dodała badaczka.

Bombardowanie protonami

W opisywanym okresie tzw. cykl słoneczny był o kilka lat krótszy niż współcześnie spotykany 11-letni cykl. W pierwszych latach XII wielu Słońce znajdowało się w wyjątkowo aktywnej fazie – przynajmniej tak sugerują dowody zachowane w słojach drzew i historycznych zapisach. Wskazują one, że między rokiem 1200 a 1204 n.e. Ziemię bombardował strumień protonów oraz wzmożone koronalne wyrzuty masy.

Aby lepiej zrozumieć to, co się wydarzyło, zespół naukowców z Okinawy wykorzystał metodę zwaną dendroklimatologią. To badanie tego, jak odstępy między słojami drzew odzwierciedlają zmiany klimatyczne. Pozwoliło to odkryć, że w tym okresie Słońce musiało być wyjątkowo aktywne.

– Zebrane w ten sposób precyzyjne dane nie tylko pozwoliły nam dokładnie datować subekstremalne zdarzenia protonowe, ale także umożliwiły wyraźne odtworzenie cykli słonecznych tego okresu. Obecnie aktywność Słońca zmienia się w 11-letnich cyklach, ale odkryliśmy, że w tamtym czasie cykl trwał zaledwie siedem do ośmiu lat, co wskazuje na bardzo aktywne Słońce. Datowane przez nas SPE wystąpiło w szczytowym momencie jednego z tych cykli – podsumowała Hiroko Miyahara.

Źródło: Proceedings of the Japan Academy, Series B

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.