Η δραστηριότητα του Ήλιου τα τελευταία 11.400 χρόνια, δηλαδή, στο τέλος της τελευταίας εποχής των παγετώνων στη Γη, ανακατασκευάστηκε για πρώτη φορά ποσοτικά από μια διεθνή ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Sami K. Solanki από το Max Planck Ινστιτούτο Έρευνας Ηλιακού Συστήματος (Katlenburg-Lindau, Γερμανία). Οι επιστήμονες ανέλυσαν τα ραδιενεργά ισότοπα σε δέντρα που έζησαν πριν από χιλιάδες χρόνια. Όπως αναφέρουν οι επιστήμονες από τη Γερμανία, τη Φινλανδία και την Ελβετία στο τρέχον τεύχος του επιστημονικού περιοδικού «Φύση» από τις 28 Οκτωβρίου, πρέπει να επιστρέψουμε πάνω από 8.000 χρόνια για να βρούμε μια εποχή που ο Ήλιος ήταν, κατά μέσο όρο, ενεργός όπως τα τελευταία 60 χρόνια. Με βάση μια στατιστική μελέτη προηγούμενων περιόδων αυξημένης ηλιακής δραστηριότητας, οι ερευνητές προβλέπουν ότι το τρέχον επίπεδο υψηλής ηλιακής δραστηριότητας πιθανότατα θα συνεχιστεί μόνο για μερικές ακόμη δεκαετίες.
Η ερευνητική ομάδα είχε ήδη βρει στοιχεία για το 2003 ότι ο Ήλιος είναι πιο ενεργός τώρα από ό, τι τα προηγούμενα 1000 χρόνια. Ένα νέο σύνολο δεδομένων τους επέτρεψε να επεκτείνει το χρονικό διάστημα της μελέτης στα 11.400 χρόνια, έτσι ώστε να μπορεί να καλυφθεί ολόκληρο το χρονικό διάστημα από την τελευταία εποχή του πάγου. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι το τρέχον επεισόδιο υψηλής ηλιακής δραστηριότητας από το 1940 περίπου είναι μοναδικό τα τελευταία 8000 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι ο Ήλιος έχει παράγει περισσότερες ηλιακές κηλίδες, αλλά και περισσότερες εκλάμψεις και εκρήξεις, οι οποίες εκτοξεύουν τεράστια σύννεφα αερίου στο διάστημα, από ό, τι στο παρελθόν. Η προέλευση και η πηγή ενέργειας όλων αυτών των φαινομένων είναι το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου.
Από την εφεύρεση του τηλεσκοπίου στις αρχές του 17ου αιώνα, οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει τακτικά τις ηλιακές κηλίδες. Αυτές είναι περιοχές στην ηλιακή επιφάνεια όπου η παροχή ενέργειας από το ηλιακό εσωτερικό μειώνεται λόγω των ισχυρών μαγνητικών πεδίων που φιλοξενούν. Κατά συνέπεια, οι ηλιακές κηλίδες είναι πιο κρύες κατά περίπου 1.500 μοίρες και εμφανίζονται σκοτεινές σε σύγκριση με το μη μαγνητικό περιβάλλον τους σε μια μέση θερμοκρασία 5.800 μοίρες. Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων που είναι ορατοί στην ηλιακή επιφάνεια ποικίλλει ανάλογα με τον 11-ετή κύκλο δραστηριότητας του Ήλιου, ο οποίος διαμορφώνεται από μακροχρόνιες παραλλαγές. Για παράδειγμα, δεν παρατηρήθηκαν σχεδόν καθόλου ηλιακές κηλίδες κατά το δεύτερο μισό του 17ου αιώνα.
Για πολλές μελέτες σχετικά με την προέλευση του ενεργού ήλιου και την πιθανή επίδρασή του στις μακροπρόθεσμες παραλλαγές του κλίματος της Γης, το χρονικό διάστημα από το έτος 1610, για το οποίο υπάρχουν συστηματικές εγγραφές ηλιακών κηλίδων, είναι πολύ μικρό. Για παλαιότερες εποχές το επίπεδο της ηλιακής δραστηριότητας πρέπει να προέρχεται από άλλα δεδομένα. Τέτοιες πληροφορίες αποθηκεύονται στη Γη με τη μορφή «κοσμογόνων» ισοτόπων. Πρόκειται για ραδιενεργούς πυρήνες που προκύπτουν από συγκρούσεις ενεργητικών σωματιδίων κοσμικής ακτίνας με μόρια αέρα στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Ένα από αυτά τα ισότοπα είναι το C-14, ραδιενεργός άνθρακας με ημιζωή 5730 ετών, ο οποίος είναι πολύ γνωστός από τη μέθοδο C-14 για τον προσδιορισμό της ηλικίας των ξύλινων αντικειμένων. Η ποσότητα του C-14 που παράγεται εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των σωματιδίων κοσμικών ακτίνων που φτάνουν στην ατμόσφαιρα. Αυτός ο αριθμός, με τη σειρά του, ποικίλλει ανάλογα με το επίπεδο της ηλιακής δραστηριότητας: σε περιόδους υψηλής δραστηριότητας, το ηλιακό μαγνητικό πεδίο παρέχει μια αποτελεσματική ασπίδα έναντι αυτών των ενεργητικών σωματιδίων, ενώ η ένταση των κοσμικών ακτίνων αυξάνεται όταν η δραστηριότητα είναι χαμηλή. Επομένως, η υψηλότερη ηλιακή δραστηριότητα οδηγεί σε χαμηλότερο ρυθμό παραγωγής C-14, και αντίστροφα.
Αναμειγνύοντας διεργασίες στην ατμόσφαιρα, το C-14 που παράγεται από κοσμικές ακτίνες φτάνει στη βιόσφαιρα και μέρος του ενσωματώνεται στη βιομάζα των δέντρων. Ορισμένοι κορμοί δέντρων μπορούν να ανακτηθούν από το έδαφος χιλιάδες χρόνια μετά το θάνατό τους και μπορεί να μετρηθεί το περιεχόμενο του C-14 που είναι αποθηκευμένο στους δακτυλίους των δέντρων τους. Το έτος κατά το οποίο ενσωματώθηκε το C-14 καθορίζεται από τη σύγκριση διαφορετικών δέντρων με αλληλεπικαλυπτόμενη διάρκεια ζωής. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί κανείς να μετρήσει το ρυθμό παραγωγής του C-14 προς τα πίσω σε χρονικό διάστημα άνω των 11.400 ετών, μέχρι το τέλος της τελευταίας εποχής του πάγου. Η ερευνητική ομάδα έχει χρησιμοποιήσει αυτά τα δεδομένα για να υπολογίσει τη διακύμανση του αριθμού των ηλιακών κηλίδων κατά τη διάρκεια αυτών των 11.400 ετών. Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων είναι ένα καλό μέτρο και για την αντοχή των διαφόρων άλλων φαινομένων της ηλιακής δραστηριότητας.
Η μέθοδος ανοικοδόμησης της ηλιακής δραστηριότητας στο παρελθόν, η οποία περιγράφει κάθε σύνδεσμο στην πολύπλοκη αλυσίδα που συνδέει τις αφθονίες των ισοτόπων με τον αριθμό της ηλιακής κηλίδας με σταθερά ποσοτικά φυσικά μοντέλα, έχει δοκιμαστεί και μετρηθεί συγκρίνοντας το ιστορικό ρεκόρ αριθμών ηλιακών κηλίδων που μετρήθηκαν άμεσα με προηγούμενα μικρότερα ανακατασκευές βάσει του κοσμογονικού ισότοπου Be-10 στις ασπίδες πολικού πάγου. Τα μοντέλα αφορούν την παραγωγή των ισοτόπων από κοσμικές ακτίνες, τη διαμόρφωση της κοσμικής ροής ακτίνων από το διαπλανητικό μαγνητικό πεδίο (η ανοιχτή ηλιακή μαγνητική ροή), καθώς και τη σχέση μεταξύ του ηλιακού μαγνητικού πεδίου μεγάλης κλίμακας και του αριθμού ηλιακής κηλίδας. Με αυτόν τον τρόπο, για πρώτη φορά θα μπορούσε να επιτευχθεί ποσοτικά αξιόπιστη ανακατασκευή του αριθμού ηλιακής κηλίδας από το τέλος της τελευταίας εποχής του πάγου.
Επειδή η φωτεινότητα του Ήλιου διαφέρει ελαφρώς με την ηλιακή δραστηριότητα, η νέα ανακατασκευή δείχνει επίσης ότι ο Ήλιος λάμπει κάπως πιο φωτεινός σήμερα από ό, τι στα 8.000 χρόνια πριν. Το εάν αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε να είχε σημαντική συμβολή στην υπερθέρμανση του πλανήτη κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα είναι ένα ανοιχτό ερώτημα. Οι ερευνητές γύρω από τη Sami K. Solanki τονίζουν το γεγονός ότι η ηλιακή δραστηριότητα παρέμεινε σε σχεδόν σταθερό (υψηλό) επίπεδο από περίπου το 1980 - εκτός από τις διακυμάνσεις που οφείλονται στον 11χρονο κύκλο - ενώ η παγκόσμια θερμοκρασία σημείωσε σημαντική περαιτέρω αύξηση κατά τη διάρκεια εκείνη τη στιγμή. Από την άλλη πλευρά, οι μάλλον παρόμοιες τάσεις της ηλιακής δραστηριότητας και της επίγειας θερμοκρασίας κατά τους τελευταίους αιώνες (με την αξιοσημείωτη εξαίρεση των τελευταίων 20 ετών) δείχνουν ότι η σχέση μεταξύ του Ήλιου και του κλίματος παραμένει μια πρόκληση για περαιτέρω έρευνα.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Max Planck Society
