СОЛНЕЧНАЯ ТОЧНОСТЬ

— Самая сильная вспышка за время инструментальных наблюдений, которые ведутся с 1940-х гг., произошла 23 февраля 1956 г. Было зафиксировано примерно 50-кратное превышение нормального уровня космических лучей. Еще более мощный солнечный шторм, названный событием Каррингтона, произошел в начале сентября 1859 г. Вызванная им геомагнитная буря привела к отказу работы телеграфа. Сегодня это имело бы катастрофические последствия для всей энергосистемы Земли. Но даже эти события намного слабее тех, что обнаружены в нашем исследовании. Впервые следы подобного суперсобытия японские исследователи нашли десять лет назад в древесных кольцах, образованных в 775 г. Его назвали событием Мияке по имени первооткрывательницы, аспирантки Фусы Мияке. До публикации нашей статьи дендрохронологическими методами было надежно выявлено еще два значимых события: в 993 г. н.э. и в 660 г. до н.э., но это были менее мощные вспышки. Еще три события-кандидата (1279, 1052 г. н.э. и 5410 г. до н.э.) ждут подтверждения. А в нашей работе выявлено сразу два бесспорных события, сравнимых по мощности со вспышкой 775 г., а в некотором смысле и превосходящих его.

Мощный солнечный шторм приводит к резкому росту образования некоторых радиоактивных элементов в атмосфере Земли: бериллия-10, хлора-36, углерода-14. Радиоактивный углерод в составе углекислого газа поступает в деревья и откладывается в них в виде органических соединений, в том числе в древесине ствола. Анализируя содержание радиоуглерода в годичных кольцах деревьев, мы можем сказать, как менялось его содержание в атмосфере с точностью до одного года. В среднем за год в атмосфере Земли под влиянием космических лучей образуется около 7–8 кг радиоуглерода. Согласно расчетам, основанным на высоте скачка радиоуглерода, в годичных кольцах в 775 г. образовалось 26 дополнительных кг. Описанные в нашей статье вспышки 7 176 и 5 259 г. до н.э. привели к образованию 29 кг радиоуглерода каждая.

— Максимальный возраст деревьев составляет около 5 тысяч лет, столько могут прожить отдельные экземпляры сосны остистой в засушливых районах Северной Америки. На территории России даже лиственницы-рекордсмены не дотягивают до тысячи лет. Но зато в некоторых районах сохранились остатки деревьев, росших много тысячелетий назад. Те же сосны остистые, погибнув, не сгнивают, а сохраняются в сухих условиях еще несколько тысяч лет. В реках Европы можно найти мореный дуб, пролежавший под водой 12 тыс. лет, на дне альпийских озер покоятся древние лиственницы и кедры. А у нас на Ямале в вечной мерзлоте многие тысячелетия в целости и сохранности пребывают лиственницы и ели.

С помощью метода перекрестной датировки, основанном на сравнении узора, который образуют последовательности древесных колец, можно определить, в каком году образовалось каждое кольцо у погибших деревьев. Мы выясняем, как менялись эти узоры на Ямале в последние 10 тысяч лет, и уже построили древесно-кольцевую хронологию длительностью 8 768 лет. До 7 176 года до н.э. мы еще не дотянули, но событие 5 259 г. до н.э. установлено в том числе и с помощью древесных колец лиственницы с Ямала.

— Предположение о том, что мощная солнечная вспышка произошла в диапазоне 7 200–7 150 гг. до н.э., появилось на основе данных о содержании бериллия-10 и хлора-36 в ледовых колонках. А внутри этого диапазона сузить период поиска помогли данные радиоуглеродной калибровочной кривой, построенной на основе анализа древесных колец. Что касается второй радиоуглеродной аномалии в середине 53 века до н.э., то радиоуглеродные датировки археологических объектов того времени были противоречивыми. А данные ледовых колонок и калибровочная кривая никаких подсказок не давали. Древесно-кольцевых хронологий длительностью более 9 тысяч лет совсем немного. Для обнаружения события 7 176 года до н.э. были использованы две европейские хронологии — по лиственнице из альпийских озер и дубу из Германии. А для установления события 5 259 г. использован материал из четырех мест, в том числе из России. Радиоуглеродный анализ древесных колец был проведен в лаборатории физики ионных пучков Швейцарского федерального технического университета в Цюрихе, где работают инициаторы нашего исследования.

Меня не перестает удивлять точность дендрохронологического метода. Данные трех независимых хронологий для солнечной вспышки, произошедшей более 7 тысяч лет назад, абсолютно совпали! И только данные по сосне остистой немного смазали картину. Скорее всего, это связано с тем, что кольца у этого дерева очень узкие, поэтому их не удалось чисто разделить. Данные по двум районам для события 7 176 г. до н.э. тоже оказались идентичными.

— Случись сегодня солнечный шторм той же силы, что и обнаруженные нами события, современное человечество, в отличие от прошлых цивилизаций, где не было ни электричества, ни интернета, ни космических аппаратов, столкнулось бы с катастрофическими последствиями для глобальной экономики и общественного устройства. Ранее на основе наблюдений за звездами, подобными Солнцу, предполагали, что события такой мощности могут происходить раз в 3–6 тыс. лет. Теперь мы можем оценить их вероятность по данным о самом Солнце. На сегодняшний день за период 2 030 лет надежно выявлено пять мощнейших солнечных вспышек, т.е. примерно одно событие в 400 лет. Вероятность не так уж и мала.

Но меня больше интересует, как знание точных дат сверхмощных вспышек можно использовать в науках о прошлом. Теперь точность датировок древних событий и процессов вполне реально повысить в несколько раз. Например, на порядок можно снизить ошибку в определении времени формирования слоев льда в Гренландии и Антарктиде. Это будет сделано на основе совмещения всплесков «солнечных» изотопов в древесных кольцах и в ледовых колонках. Такое согласование позволит, например, очень точно сопоставить пики содержания сульфатов, являющихся маркерами крупных вулканических извержений в ледовых колонках, и данные древесных колец о резком падении температуры воздуха. И тогда, вероятно, будет решен вопрос об источниках серии извержений 17 века до н.э., климатический эффект которых выявлен в том числе благодаря данным годичных колец деревьев с Ямала. Надеемся, что, наконец, выяснится, причастно ли к произошедшему тогда серьезному похолоданию знаменитое извержение вулкана Санторин, приведшего к гибели Минойской цивилизации.

 Историки и археологи, а также геологи и палеогеографы получают возможность датировать радиоуглеродным методом события и процессы прошлого с точностью до года, если есть образцы деревьев со сравнительно большим числом годичных колец, одно из которых попадает на год супервспышки. Сверхточные датировки с использованием событий 775 и 993 г. уже получены. Так, дата начала строительства крепости Пор-Бажин в Туве благодаря событию Мияке была установлена даже с точностью до сезона.

Ближайшая задача радиоуглеродного сообщества — анализ год за годом всей эпохи голоцена, т.е. последних 10–12 тысяч лет, желательно для нескольких районов Земли. Такое высокое разрешение и пространственный охват возможны только с использованием дендрохронологических данных. Методы радиоуглеродного анализа малых количеств древесины давно разработаны, правда, анализ этот недешевый — каждое измерение обходится примерно в 70 тыс. рублей. Но лаборатория физики ионных пучков Швейцарского федерального технического университета в Цюрихе находит такое финансирование. И научные фонды Японии готовы предоставить Фусе Мияке, теперь уже профессору, необходимые средства. Сейчас 1 600 разделенных годичных колец лиственниц с Ямала находятся в ее лаборатории в Университете Нагойи, они будут проанализированы в ближайшие месяцы. Частично анализ будет продублирован в Швейцарии. Так что через несколько лет по всей вероятности мы будем иметь многотысячелетние ряды измерений радиоуглерода с разрешением в один год для нескольких регионов Земли, где имеются длительные древесно-кольцевые хронологии. Результаты таких исследований позволят восстановить историю солнечной активности, изменений магнитного поля Земли, внесут вклад в изучение углеродного цикла и климатических процессов.