يمكن لعاصفة شمسية ضخمة تم تحديدها في حلقات الأشجار القديمة أن تقضي على التكنولوجيا الحديثة وتكلف المليارات

رسم توضيحي فني للأحداث التي تحدث على الشمس والتي تغير الظروف في الفضاء القريب من الأرض. الائتمان: ناسا

اكتشف العلماء ارتفاعًا في الكربون المشع منذ 14300 عام، ناجمًا عن عاصفة شمسية ضخمة. اليوم مثل هذا الحدث من شأنه أن يدمر التكنولوجيا الحديثة ويكلف المليارات.

اكتشف فريق دولي من العلماء ارتفاعًا كبيرًا في مستويات الكربون المشع قبل 14300 عام من خلال تحليل حلقات الأشجار القديمة الموجودة في جبال الألب الفرنسية.

كان سبب ارتفاع الكربون المشع هو عاصفة شمسية ضخمة، وهي الأكبر التي تم تحديدها على الإطلاق.

ومن شأن عاصفة شمسية مماثلة أن تعيث فسادا في المجتمع التكنولوجي الحديث اليوم، فتدمر الاتصالات وأنظمة الأقمار الصناعية، وتتسبب في انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع وتكلف مليارات الدولارات.

ويحذر الأكاديميون من أهمية فهم مثل هذه العواصف لحماية البنية التحتية العالمية للاتصالات والطاقة في المستقبل.

حلقات شجرة من شجرة أحفورية مدفونة في نهر دروسيت. الائتمان: سيسيل ميرامونت

أبحاث جديدة والآثار المترتبة عليها

سيتم نشر البحث التعاوني، الذي أجراه فريق دولي من العلماء، في الجمعية الملكية اليوم (9 أكتوبر). المعاملات الفلسفية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية ويكشف عن رؤى جديدة حول السلوك المتطرف للشمس والمخاطر التي تشكلها على الأرض.

قام فريق من الباحثين من Collège de France وCEREGE وIMBE وجامعة إيكس مرسيليا وجامعة ليدز بقياس مستويات الكربون المشع في الأشجار القديمة المحفوظة على ضفاف نهر دروزيت المتآكلة في جبال الألب الفرنسية الجنوبية.

الأشجار الأحفورية في نهر دروسيت. الائتمان: سيسيل ميرامونت

تم تقطيع جذوع الأشجار، وهي حفريات فرعية – وهي الحفريات المتبقية التي لم تكتمل عملية التحجر – إلى حلقات شجرة مفردة صغيرة. حدد تحليل هذه الحلقات الفردية ارتفاعًا غير مسبوق في مستويات الكربون المشع، والذي حدث على وجه التحديد قبل 14300 عام. ومن خلال مقارنة هذا الارتفاع في الكربون المشع مع قياسات البريليوم الموجودة في الصفائح الجليدية في جرينلاند، يقترح الفريق أن الارتفاع كان سببه عاصفة شمسية كبيرة، والتي كان من الممكن أن تقذف كميات كبيرة من الجزيئات النشطة إلى الغلاف الجوي للأرض.

آراء الخبراء والسياق التاريخي

وقال إدوارد بارت، أستاذ المناخ وتطور المحيطات في كوليج دو فرانس وسيرين والمؤلف الرئيسي للدراسة: “يتم إنتاج الكربون المشع بشكل مستمر في الغلاف الجوي العلوي من خلال سلسلة من التفاعلات التي بدأتها الأشعة الكونية. ومؤخرا، اكتشف العلماء أن المتطرفة الأحداث الشمسية، بما في ذلك التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، هي عبارة عن انفجارات قصيرة العمر من الجسيمات النشطة، وقد وجد أنها قادرة على التشكل، وتم الحفاظ عليها كأكبر ارتفاع في إنتاج الكربون المشع في عام واحد.

يقول الباحثون إن العواصف الشمسية الضخمة المماثلة اليوم يمكن أن تكون كارثية على المجتمع التكنولوجي الحديث، حيث تدمر الاتصالات وأنظمة الأقمار الصناعية وشبكات الكهرباء – وتكلفنا مليارات الجنيهات الاسترلينية. ويحذرون من أن فهم المخاطر المستقبلية لمثل هذه الأحداث أمر بالغ الأهمية لمساعدة أنظمة الاتصالات والطاقة لدينا على الاستعداد وبناء المرونة وحمايتها من الأضرار المحتملة.

أشجار أحفورية على ضفاف نهر دروسيت. الائتمان: سيسيل ميرامونت

وقال تيم هيتون، أستاذ الإحصاء التطبيقي في كلية الرياضيات بجامعة ليدز: “يمكن أن يكون للعواصف الشمسية الشديدة تأثيرات كبيرة على الأرض. يمكن لمثل هذه العواصف الفائقة أن تلحق الضرر الدائم بالمحولات في شبكات الطاقة لدينا، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع وواسع النطاق والذي يمكن أن يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي بشكل كبير”. تدوم لعدة أشهر، وقد تسبب أضرارًا دائمة وتجعلها غير صالحة للاستخدام، كما أنها تشكل مخاطر إشعاعية خطيرة على رواد الفضاء.

العواصف الشمسية التاريخية

وقد تم الآن تحديد تسعة من هذه العواصف الشمسية الشديدة، المعروفة باسم أحداث مياكي، على أنها حدثت خلال الـ 15000 سنة الماضية. حدثت أحدث أحداث مياكي المؤكدة في عامي 993 م و774 م. ومع ذلك، فإن هذه العاصفة التي تم تحديدها حديثًا والتي يعود تاريخها إلى 14300 عام، هي الأكبر التي تم اكتشافها على الإطلاق، حيث يبلغ حجمها ضعف حجم هاتين العاصفتين.

إن الطبيعة الدقيقة لظواهر مياكي هذه غير مفهومة جيدًا لأنه لم يتم ملاحظتها بشكل مباشر من قبل بشكل فعال. ويسلطون الضوء على أنه لا يزال أمامنا الكثير لنتعلمه عن سلوك الشمس والمخاطر التي تشكلها على المجتمع على الأرض. نحن لا نعرف ما الذي يسبب مثل هذه العواصف الشمسية الشديدة، أو عدد المرات التي قد تحدث فيها، أو ما إذا كان بإمكاننا التنبؤ بها بطريقة أو بأخرى.

وقال البروفيسور بارت: “بدأت القياسات الآلية المباشرة للنشاط الشمسي في القرن السابع عشر من خلال تعداد البقع الشمسية. وفي الوقت الحاضر، نحصل أيضًا على سجلات مفصلة باستخدام المراصد الأرضية والمسابير الفضائية والأقمار الصناعية. ومع ذلك، فإن كل هذه السجلات الآلية قصيرة المدى غير كافية لتحديد الفهم الكامل للشمس: يوفر قياس الكربون المشع في حلقات الأشجار، والمستخدم مع البريليوم في القمم الجليدية القطبية، طريقة أفضل لفهم سلوك الشمس في الماضي.

الكربون المشع وإعادة البناء التاريخي

حدثت أكبر عاصفة شمسية تمت ملاحظتها مباشرة في عام 1859، والمعروفة باسم حدث كارينغتون. وقد تسبب هذا في اضطراب هائل على الأرض، حيث دمر آلات التلغراف وجعل الشفق القطبي أثناء الليل ساطعًا للغاية لدرجة أن الطيور بدأت تغني معتقدة أن الشمس قد أشرقت. ومع ذلك، فإن أحداث مياكي (بما في ذلك العاصفة المكتشفة حديثًا والتي يعود تاريخها إلى 14300 عام) كانت عبارة عن سلسلة كبيرة بشكل مذهل من الأحداث.

وقال البروفيسور هيتون: “يوفر الكربون المشع طريقة مثيرة لدراسة تاريخ الأرض وإعادة بناء الأحداث المهمة التي مرت بها. إن الفهم الدقيق لماضينا أمر ضروري إذا أردنا التنبؤ بدقة بمستقبلنا وتقليل المخاطر المحتملة. لا يزال أمامنا الكثير لنتعلمه”. يضيف كل اكتشاف جديد إلى ما هو مهم بالفعل، ولا يساعد في الإجابة على الأسئلة فحسب، بل يمكنه أيضًا إنشاء أسئلة جديدة.

وقالت سيسيل ميرامونت، الأستاذة المشاركة في البيئات القديمة والمناخات القديمة في IMBE بجامعة إيكس أون بروفانس: “إن العثور على مثل هذه المجموعة من الأشجار المحفوظة أمر استثنائي حقًا. ومن خلال مقارنة عرض حلقات الأشجار الفردية على جذوع العديد من الأشجار، قمنا بعناية قم بتجميع الأشجار الفردية معًا لإنشاء تسلسل زمني طويل باستخدام طريقة تُعرف باسم علم dendrochronology.. وقد سمح لنا هذا بالعثور على معلومات لا تقدر بثمن حول التغيرات البيئية الماضية وقياس الكربون المشع خلال فترة غير محددة من النشاط الشمسي.

المرجع: “يوفر ارتفاع الكربون المشع عند 14300 سعر حراري في السنة في الأشجار الأحفورية وظيفة الاستجابة النبضية لدورة الكربون العالمية خلال العصر الجليدي المتأخر” Bart E، Miramont C، Cabano M، Quibal F، Marshall C، Rostec F، Tuna T، فاجولت واي وهيتون تي جيه، 9 أكتوبر 2023، المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ.
دوى: 10.1098/rsta.2022.0206