Ein internationales Wissenschaftlerteam hat vor 14.300 Jahren durch die Analyse alter Baumringe, die in den französischen Alpen gefunden wurden, einen enormen Anstieg des Radiokohlenstoffgehalts entdeckt.
Der Radiokarbonanstieg wurde durch einen gewaltigen Sonnensturm verursacht, den größten jemals identifizierten.
Ein ähnlicher Sonnensturm wäre heute für die moderne Technologiegesellschaft katastrophal – er würde möglicherweise Telekommunikations- und Satellitensysteme auslöschen, zu massiven Stromausfällen führen und uns Milliarden Pfund kosten.
Die Wissenschaftler warnen davor, wie wichtig es ist, solche Stürme zu verstehen, um unsere globale Kommunikations- und Energieinfrastruktur für die Zukunft zu schützen.
Die gemeinsame Forschung, die von einem internationalen Wissenschaftlerteam durchgeführt wurde, ist in veröffentlicht Philosophische Transaktionen der Royal Society A: Mathematische Physik und Ingenieurwissenschaften und enthüllt neue Erkenntnisse über das extreme Verhalten der Sonne und die Risiken, die sie für die Erde mit sich bringt.
Ein Forscherteam des Collège de France, CEREGE, IMBE, der Universität Aix-Marseille und der Universität Leeds hat den Radiokohlenstoffgehalt in alten Bäumen gemessen, die an den erodierten Ufern des Flusses Drouzet in der Nähe von Gap in den südfranzösischen Alpen erhalten blieben.
Die Baumstämme, bei denen es sich um Subfossilien handelt – Überreste, deren Versteinerungsprozess noch nicht abgeschlossen ist – wurden in winzige einzelne Baumringe geschnitten. Die Analyse dieser einzelnen Ringe ergab einen beispiellosen Anstieg des Radiokohlenstoffgehalts, der genau vor 14.300 Jahren auftrat. Durch den Vergleich dieser Radiokarbonspitze mit Messungen von Beryllium, einem chemischen Element, das in grönländischen Eiskernen gefunden wurde, schlägt das Team vor, dass die Spitze durch einen massiven Sonnensturm verursacht wurde, der riesige Mengen energiereicher Teilchen in die Erdatmosphäre geschleudert hätte.
Edouard Bard, Professor für Klima und Meeresentwicklung am Collège de France und CEREGE und Hauptautor der Studie, sagte: „In der oberen Atmosphäre wird durch eine Kette von Reaktionen, die durch kosmische Strahlung ausgelöst werden, ständig Radiokohlenstoff produziert. Vor kurzem haben Wissenschaftler dies getan.“ fanden heraus, dass extreme Sonnenereignisse, darunter Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe, auch kurzfristige Ausbrüche energiereicher Teilchen erzeugen können, die als enorme Spitzen in der Radiokohlenstoffproduktion erhalten bleiben und im Laufe nur eines Jahres auftreten.“
Die Forscher sagen, dass das Auftreten ähnlicher massiver Sonnenstürme heute für die moderne Technologiegesellschaft katastrophal sein könnte, möglicherweise Telekommunikation, Satellitensysteme und Stromnetze auslöschen könnte – und uns Milliarden Pfund kosten würde. Sie warnen davor, dass es von entscheidender Bedeutung ist, die zukünftigen Risiken solcher Ereignisse zu verstehen, damit wir uns darauf vorbereiten, unsere Kommunikations- und Energiesysteme widerstandsfähiger machen und sie vor potenziellen Schäden schützen können.
Tim Heaton, Professor für Angewandte Statistik an der Fakultät für Mathematik der Universität Leeds, sagte: „Extreme Sonnenstürme könnten enorme Auswirkungen auf die Erde haben. Solche Superstürme könnten die Transformatoren in unseren Stromnetzen dauerhaft beschädigen, was zu großen und weit verbreiteten Stromausfällen führen würde.“ Sie könnten auch dazu führen, dass die Satelliten, auf die wir alle für die Navigation und Telekommunikation angewiesen sind, dauerhaft beschädigt werden und unbrauchbar werden. Außerdem würden sie ein ernstes Strahlungsrisiko für Astronauten mit sich bringen.“
Neun solcher extremen Sonnenstürme – bekannt als Miyake-Ereignisse – wurden inzwischen in den letzten 15.000 Jahren identifiziert. Die jüngsten bestätigten Miyake-Ereignisse ereigneten sich in den Jahren 993 n. Chr. und 774 n. Chr. Dieser neu identifizierte, 14.300 Jahre alte Sturm ist jedoch der größte, der jemals gefunden wurde – etwa doppelt so groß wie diese beiden.
Die genaue Natur dieser Miyake-Ereignisse ist nach wie vor sehr wenig verstanden, da sie nie direkt instrumentell beobachtet wurden. Sie machen deutlich, dass wir noch viel über das Verhalten der Sonne und die Gefahren, die sie für die Gesellschaft auf der Erde darstellt, lernen müssen. Wir wissen nicht, was solche extremen Sonnenstürme verursacht, wie häufig sie auftreten und ob wir sie irgendwie vorhersagen können.
Professor Bard sagte: „Direkte instrumentelle Messungen der Sonnenaktivität begannen erst im 17. Jahrhundert mit der Zählung von Sonnenflecken. Heutzutage erhalten wir detaillierte Aufzeichnungen auch mithilfe von bodengestützten Observatorien, Raumsonden und Satelliten. Allerdings handelt es sich bei all diesen Instrumenten um kurzfristige Messungen.“ Die Aufzeichnungen reichen nicht aus, um die Sonne vollständig zu verstehen. In Baumringen gemessener Radiokohlenstoff, der zusammen mit Beryllium in polaren Eiskernen verwendet wird, bietet die beste Möglichkeit, das Verhalten der Sonne weiter zurück in die Vergangenheit zu verstehen.
Der größte direkt beobachtete Sonnensturm ereignete sich im Jahr 1859 und ist als Carrington-Ereignis bekannt. Es verursachte massive Störungen auf der Erde – die Zerstörung von Telegrafenmaschinen und die Entstehung eines nächtlichen Polarlichts, das so hell war, dass Vögel zu singen begannen, weil sie glaubten, die Sonne sei aufgegangen. Allerdings wären die Miyake-Ereignisse (einschließlich des neu entdeckten 14.300 Jahre alten Sturms) um eine ganze Größenordnung größer gewesen.
Professor Heaton sagte: „Radiokarbon bietet eine phänomenale Möglichkeit, die Geschichte der Erde zu studieren und kritische Ereignisse, die sie erlebt hat, zu rekonstruieren. Ein genaues Verständnis unserer Vergangenheit ist unerlässlich, wenn wir unsere Zukunft genau vorhersagen und potenzielle Risiken abmildern wollen. Wir müssen noch viel lernen.“ . Jede neue Entdeckung trägt nicht nur zur Beantwortung bestehender Schlüsselfragen bei, sondern kann auch neue generieren.“
Cécile Miramont, außerordentliche Professorin für Paläoumgebungen und Paläoklimata am IMBE der Universität Aix-en-Provence, sagte: „Eine solche Sammlung erhaltener Bäume zu finden, war wirklich außergewöhnlich. Durch den Vergleich der Breiten der einzelnen Baumringe in den mehreren Baumstämmen konnten wir dann feststellen Mithilfe einer Methode namens Dendrochronologie haben wir die einzelnen Bäume sorgfältig zusammengesetzt, um eine längere Zeitleiste zu erstellen. Dies ermöglichte es uns, unschätzbare Informationen über vergangene Umweltveränderungen zu entdecken und Radiokohlenstoff über einen unbekannten Zeitraum der Sonnenaktivität zu messen.“
Mehr Informationen:
Edouard Bard et al.: Ein Radiokarbonanstieg bei 14.300 Kal-Jahren vor Christus in subfossilen Bäumen liefert die Impulsantwortfunktion des globalen Kohlenstoffkreislaufs während des Spätglazials. Philosophische Transaktionen der Royal Society A: Mathematische Physik und Ingenieurwissenschaften (2023). DOI: 10.1098/rsta.2022.0206