Mustia joutsenia vai lohikäärmekuninkaita? Aurinkomyrskyjen sormenjäljet auttavat tutkimaan Auringon fysikaalisia ilmiöitä ja ajoittamaan historiaa

1.–2.9. vuonna 1859 lennätinjärjestelmät Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa eivät toimineet, ja alkoivat kipinöidä. Suurin osa pohjoisesta ja eteläisestä taivaasta syttyi valonäytökseen, ja Maahan iski massiivinen geomagneettinen myrsky. Carringtonin aurinkomyrskyksi nimetty myrsky on yksi dokumentoidun historian voimakkaimmista. Kauempana menneisyydessä on todisteita myös kovemmista aurinkomyrskyistä.

Äärimmäiset aurinkomyrskyt liittyvä Auringon pidempiaikaisiin muutoksiin. Niiden tarkka syy ja yhteys paremmin tunnettuun Auringon noin 11 vuoden sykliin eli auringonpilkkusykliin ovat kuitenkin edelleen salaperäisiä. Aurinkomyrskyjen ja aurinkosyklien ymmärtäminen mahdollistavat Auringon aktiivisuuden ja avaruussään paremman mallintamisen ja ennustamisen.

”Uskomme, että vuoden tarkkuudella tehtävät radiohiiliajoitukset johtavat läpimurtoon Auringon äärimmäisten purkausten luonteen ymmärtämisessä, kuuluivatpa ne sitten Lohikäärmekuninkaan tai Mustan joutsenen malliperheisiin”, kertoo yksi uuden tutkimuksen kirjoittajista, professori Ilya Usoskin Oulun yliopistosta.

Nykyiset vertailut radiohiiliajoitettujen äärimmäisten aurinkomyrskyjen ja historiallisten havaintojen välillä eivät vielä pysty erottamaan kahta kilpailevaa skenaariota toisistaan. Mustan joutsenen skenaariossa rajut aurinkomyrskyt ovat yksinkertaisesti suurempia versioita tavallisista aurinkomyrskyistä. Lohikäärmekuningas-skenaariossa ne ovat historiallisista havainnoista poikkeavia fysikaalisia ilmiöitä. Kun radiohiiliaineistosta tunnistetaan lisää äärimmäisiä aurinkomyrskyjä, ymmärrys auringon fysikaalisista ilmiöistä kasvaa ja auttaa varautumaan tuleviin tapahtumiin.

Lue myös: Aurinkomyrskyt iskevät luultua paikallisemmin – nykyinen mittariverkko liian harva

”Radiohiili on ilmiömäinen menetelmä menneisyyden ymmärtämisessä - ei vain arkeologisten esineiden ajoittamisessa vaan myös maapallon toiminnan ymmärtämisessä, aina auringon prosesseista valtamerten dynamiikkaan”, sanoo professori Timothy Heaton Leedsin yliopistosta.

Radiohiili on luonnossa esiintyvä radioaktiivinen isotooppi, jota syntyy ilmakehässä. Aurinkomyrskyjen aikana radiohiilen tuotanto nousee huomattavasti. Viime vuosikymmenen aikana on mitattu vuotuisia radiohiilipitoisuuksia ikivanhojen puiden vuosirenkaissa, ja vahvistettu menneisyydessä olleen neljä äärimmäistä aurinkomyrskyä vuosina 993 jKr., 774 jKr., 660 eKr., 5259 eKr. ja jopa 7176 eKr. Useita muita mahdollisia tapauksia tutkitaan.

Aurinkomyrskyjen aikana havaittu huippu radiohiilipitoisuuksissa antaa arkeologeille ja ympäristötutkijoille tärkeitä oivalluksia. Radiohiiliajoituksen avulla voidaan määrittää tarkat päivämäärät äärimmäisten aurinkomyrskyjen aikana rakennetuille kohteille. Toisinaan myrskyn ainutlaatuiset sormenjäljet tunnistetaan radiohiilipitoisuuksissa, ja historialliset kohteet ja tapahtumat voidaan ajoittaa vuosiluvun tarkkuudella, kuten esimerkiksi Āraiši-järven puinen järvilinnoitus Latviassa. 

Katsaus julkaistiin Nature-tiedelehdessä 11.9. 2024: Heaton, T.J., Bard, E., Bayliss, A. et al. Extreme solar storms and the quest for exact dating with radiocarbon. Nature 633, 306–317 (2024).