Onderzoekers hebben onverwacht hoge niveaus van koolstof-14 in millennia oude boomstammen gevonden. En zo kwamen ze de grootste zonne-uitbarsting ooit op het spoor.
Onze zon is een grillige ster. Het betekent dat ze af en toe behoorlijk actief is en energierijke deeltjes onze kant op slingert. Gelukkig beschikt de aarde over een grote magnetische bubbel die ons beschermt tegen gevaarlijke zonne-uitbarstingen. Onze radiocommunicatiesystemen en elektriciteitsnetten zijn echter een stuk gevoeliger voor zonneactiviteit. Gelukkig hadden ze die zo’n 14.300 jaar geleden nog niet, toen de grootste zonne-uitbarsting ooit acte de présence gaf, zo heeft een nieuwe studie onthuld.
Boomstronken
Onderzoekers bogen zich in de studie over oude boomstronken, die in de Franse Alpen zijn gevonden. Ze sneden ze in afzonderlijke plakjes die ze vervolgens aan een grondige inspectie onderwierpen. En dat leidde tot een verrassende ontdekking. Zo kon het team vaststellen dat er precies 14.300 jaar geleden een buitengewone toename was in de niveaus van koolstof-14. Door deze koolstof-14-piek te vergelijken met metingen van beryllium, een chemisch element dat wordt aangetroffen in ijskernen uit Groenland, komt het onderzoeksteam tot de conclusie dat deze piek werd veroorzaakt door een enorme zonne-uitbarsting die aanzienlijke hoeveelheden energierijke deeltjes in de atmosfeer van de aarde injecteerde.
Koolstof-14
“Koolstof-14 ontstaat constant in de bovenste lagen van de atmosfeer als gevolg van reacties die worden veroorzaakt door kosmische straling,” legt onderzoeksleider Edouard Bard uit. “Onlangs hebben wetenschappers vastgesteld dat heftige zonne-activiteit, zoals zonnevlammen en coronale massa-ejecties, ook kortstondige uitbarstingen van energierijke deeltjes kunnen veroorzaken. Deze worden opgeslagen als grote pieken in de productie van radiokoolstof gedurende slechts één jaar.”
Grootste ooit
De nieuw ontdekte zonne-uitbarsting die zo’n 14.300 jaar geleden plaatsvond, was er niet zomaar één. Er zijn negen soortgelijke zonne-uitbarstingen bekend, die ‘Miyake’ worden genoemd. Al deze gebeurtenissen hebben zich voorgedaan in de afgelopen 15.000 jaar. De meest recente Miyake-gebeurtenissen vonden plaats in 993 na Christus en 774 na Christus. Maar de zonne-uitbarsting die nu is ontdekt en die ongeveer 14.300 jaar geleden plaatsvond, spant de kroon: zo was deze maar liefst twee keer zo groot als de andere twee. En dat betekent dat deze uitbarsting nu de boeken in is gegaan als de grootste zonne-uitbarsting ooit.
De grootste zonne-uitbarsting die we rechtstreeks hebben waargenomen, vond plaats in 1859 en staat bekend als de Carrington-gebeurtenis. Het zorgde voor enorme problemen op aarde en vernietigde bijvoorbeeld telegraafmachines. Het leidde zelfs tot een zeer heldere, nachtelijke aurora, die zo intens was dat vogels begonnen te zingen omdat ze dachten dat het ochtend werd. Maar de Miyake-gebeurtenissen, waaronder de recent ontdekte zonne-uitbarsting van 14.300 jaar geleden, zouden een volledige orde van grootte groter zijn geweest.
De wetenschappers benadrukken dat als er vandaag de dag een vergelijkbare enorme zonne-uitbarsting zou plaatsvinden, dit rampzalig zou kunnen zijn voor onze moderne technologische samenleving. Het zou kunnen leiden tot het uitvallen van communicatiesystemen, satellieten en elektriciteitsnetwerken, wat enorme financiële schade zou veroorzaken.
Communicatie- en satellietsystemen
“Heftige zonne-uitbarstingen kunnen enorme gevolgen hebben voor onze planeet,” licht onderzoeker Tim Heaton toe. “Deze superstormen kunnen blijvende schade aan onze elektriciteitsnetwerken aanrichten, wat resulteert in langdurige stroomuitval die maanden kan duren. Bovendien kunnen ze de satellieten beschadigen die we gebruiken voor navigatie en communicatie, waardoor deze onbruikbaar worden. Daarnaast vormen ze aanzienlijke stralingsrisico’s voor astronauten in de ruimte.”
Miyake
Ondanks dat, weten we eigenlijk nog maar heel weinig over de specifieke kenmerken van catastrofale Miyake-gebeurtenissen. Dat komt omdat we ze nog nooit direct hebben kunnen observeren met onze instrumenten. Dit benadrukt het feit dat we nog veel moeten leren over hoe de zon zich gedraagt en welke gevaren dit met zich meebrengt voor onze samenleving. We weten niet wat dit soort extreme zonne-uitbarstingen precies veroorzaakt, hoe vaak ze kunnen voorkomen en of we op de een of andere manier in staat zullen zijn om ze te voorspellen in de toekomst.
Directe metingen
De nieuwe studie is echter een belangrijke stap voorwaarts. Het geeft ons nieuwe kennis over het extreme gedrag van de zon en wat voor gevaren dat met zich meebrengt voor onze planeet. “We begonnen pas in de 17e eeuw met directe instrumentele metingen van zonneactiviteit, en toen deden we dat eenvoudigweg door zonnevlekken te tellen,” vertelt Bard. “Tegenwoordig gebruiken we observatoria op aarde, ruimteverkenners en satellieten om gedetailleerde gegevens te verzamelen over de zon. Maar zelfs met al deze moderne instrumenten hebben we nog steeds beperkte informatie over de lange geschiedenis van de zon. Het meten van koolstof-14 in boomringen en het analyseren van beryllium in ijskernen uit de poolgebieden biedt eigenlijk de beste manier om het gedrag van de zon verder terug in de tijd te begrijpen.”
De wetenschappers benadrukken dat het van vitaal belang is om de toekomstige risico’s van grootschalige zonne-uitbarstingen beter te begrijpen. Ze stellen dat een gedegen begrip van ons verleden cruciaal is om onze toekomst nauwkeurig te voorspellen en om de risico’s te verminderen. “Het meten van koolstof-14 is een buitengewoon krachtige methode om de geschiedenis van de aarde te onderzoeken en belangrijke gebeurtenissen die hier hebben plaatsgevonden, te reconstrueren,” zegt Heaton. En uiteindelijk hopen de onderzoekers dat we ons hierdoor beter kunnen voorbereiden, onze communicatie- en energiesystemen veerkrachtiger kunnen maken en in staat zullen zijn ze beter tegen mogelijke schade te beschermen.
