Мощная солнечная активность способна вызывать полярные сияния на Земле, однако за пределами магнитного поля планеты излучение Солнца представляет серьезную угрозу. Резкие выбросы энергии, такие как вспышки и корональные выбросы массы, выбрасывают в пространство частицы высоких энергий, создавая риски для космонавтов и орбитальных аппаратов. Потоки заряженных частиц могут развивать скорость до 90 процентов от скорости света. В 1972 году серия таких событий произошла в промежутке между миссиями «Аполлон-16» и «Аполлон-17». Если бы экипаж находился на поверхности Луны в этот момент, уровень радиации мог стать смертельным.
Исследователи из Окинавского института науки и технологий разработали метод выявления подобных событий в прошлом, используя комбинацию исторических хроник и сверхточных измерений содержания углерода-14 в годовых кольцах древних деревьев. Объектом изучения стала древесина кипарисовика асунаро, найденная в префектуре Аомори на севере Японии. Ученым удалось идентифицировать солнечный протонный шторм, произошедший в период между зимой 1200 года и весной 1201 года.
Новая методика позволяет находить не только редкие сверхмощные вспышки, но и так называемые субэкстремальные солнечные события, мощность которых составляет от 10–30 процентов от максимальных значений. Такие всплески происходят чаще и по-прежнему представляют опасность для современной техники и будущих лунных экспедиций. Ранее обнаружить их было сложно из-за незначительных колебаний уровня изотопов, но десятилетняя работа по совершенствованию измерительных приборов позволила фиксировать даже малейшие изменения.
Магнитное поле Земли блокирует большую часть высокоэнергетических частиц, однако вблизи полюсов они могут проникать в атмосферу. Там частицы вступают в реакцию с газами, образуя соединения углерода-14, которые затем поглощаются живыми организмами по всему миру. Анализируя годовые кольца деревьев, ученые могут отслеживать изменения солнечной активности на протяжении тысячелетий. Поскольку радиоуглеродный анализ требует много времени, исследователям были необходимы точные временные ориентиры.
Одним из таких ориентиров стал дневник японского поэта и придворного Фудзивары-но Тэйки «Мэйгэцуки». В записи, датированной февралем 1204 года, он описал «красное свечение в северной части неба над Киото». Хотя протонные штормы сами по себе не вызывают сияний, они часто сопровождаются теми же возмущениями, что и полярные огни. Аналогичные свидетельства о красных сияниях на низких широтах в начале XIII века были обнаружены и в китайских хрониках того времени.
Анализ изотопов показал, что солнечные циклы в тот период были короче современных. Если сегодня активность Солнца меняется в среднем каждые 11 лет, то в начале прошлого тысячелетия этот цикл составлял всего 7–8 лет. Это указывает на аномально высокую активность светила в ту эпоху. Обнаруженный протонный шторм пришелся как раз на пик одного из таких циклов. Как отмечают авторы исследования, только интеграция радиоуглеродного анализа, дендрохронологии и изучения текстов позволяет восполнить пробелы в истории солнечной активности и лучше понять природу экстремальной космической погоды.
