Сейчас лишь кольца деревьев-долгожителей могут рассказать нам шокирующую правду о случившемся. Судя по ним, Землю тогда окатил невиданно мощный шквал космического излучения, который на тысячи лет изменил состав нашей атмосферы. Средневековый мир этого почти не заметил, но, случись нечто подобное сегодня, нам пришлось бы несладко. Современное высокотехнологичное общество попросту пришло бы в упадок: сгорели бы спутники, расплавились электростанции – и мы на целые годы остались бы без связи и электричества. Возможно, нам бы уже не удалось вновь подняться на прежнюю ступень развития.
Вот почему так важно установить источник того грандиозного выброса энергии. На эту роль претендовало множество кандидатов, и теперь учёные утверждают, что виновник, похоже, находится угрожающе близко к нам.

Скачок радиации
В Средние века ещё не существовало таких технологий, которые могли бы пострадать от столь сильного излучения, поэтому особого эффекта то событие не произвело. Никто и не узнал бы о том, что оно вообще имело место (свидетельство Роджера Вендоверского обнаружено уже позднее, см. далее. – Ред.), если бы не Фуса Мияке её коллеги из Нагойского университета (Япония). Исследователи искали признаки крупных радиационных бурь в годичных кольцах двух старейших японских кедров, оценивая содержание углерода-14 – радиоактивного изотопа, образующегося при бомбардировке атмосферы космическими высокоэнергетическими частицами.
Археологи пользуются тем же методом для датирования органических артефактов, поскольку все живые организмы поглощают углерод. Деревья во многих климатических поясах растут всего несколько месяцев в году, и поэтому по их годичным кольцам можно определить количество изотопов в воздухе в конкретный период времени.
Мияке обнаружила в области колец около 775 года очень резкий скачок концентрации углерода-14 – свидетельство мощнейшей радиационной бури. Тем не менее говорить об открытии на основе одного-единственного измерения было рано: требовалось хотя бы ещё одно подтверждение от независимых специалистов.
«Работа Мияке нас заинтересовала, и мы решили провести собственное исследование», – говорит Илья Усоскин, физик из Университета Оулу (Финляндия). Его команда изучила кольца древних немецких дубов, некогда росших на берегах Майна. Результаты полностью подтвердились.
«Что бы ни случилось в 775 году, данный феномен носил глобальный характер. Очевидно, источник излучения был внеземным»,
– полагает учёный. Что же это было?
Группа Мияке вычислила величину энергии, необходимой для того, чтобы поднять уровень углерода-14 до таких высоких значений. Цифра получилась колоссальная – столь мощный поток частиц мог быть порождён лишь взорвавшейся звездой. Проблема в том, что никаких останков сверхновой, которая могла бы вспыхнуть в то время, в непосредственной близости от Земли обнаружено не было. Нет рядом с нами и пылевых облаков, способных скрыть подобные факты от нашего наблюдения.
 

Сверхсильная магнитная буря может погрузить нас во тьму. Фото NASA

«Это была не сверхновая», – уверен Усоскин. По его версии, виновником катаклизма было не что иное, как Солнце. Предположив, что такая сильная вспышка нашего светила должна была привести к появлению полярных сияний, учёный стал искать доказательства в исторических документах.
В Средние века систематические наблюдения за ночным небом ещё не проводились, однако люди всегда ждали с небес каких-то знаков, чтобы интерпретировать их с религиозной точки зрения. Описание зловещих знамений, данное Роджером Вендоверским, Усоскин нашёл в «Англосаксонских хрониках». Слова «страшный» и «огненный» вполне подходят для характеристики северного сияния. Упоминание о змеях можно было бы считать вымыслом, призванным добавить картине апокалиптичности, но учёный считает, что таким образом летописец хотел передать характер движения всполохов по ночному небу. «Тот, кто видел сияния, знает, что они и в самом деле похожи на змей», – говорит он.
Однако гипотеза о солнечной вспышке никак не увязывалась с вычислениями Мияке, согласно которым величина выделившейся энергии должна была быть примерно в 1000 раз больше.
Решить проблему помог Адриан Мелотт из Канзасского университета (США), обнаруживший ошибку в расчётах исследовательницы. Та допустила промах, приняв, что во время солнечной бури частицы равномерно разлетаются в пространстве. На самом деле они имеют довольно чёткое направление – их извержение напоминает струю гейзера.
Эта поправка уменьшила величину энергии на два порядка. «Таким образом, шансы на то, что катаклизм был вызван Солнцем, возросли», – говорит Мелотт.

Кометы-камикадзе


Масштабы события от этого открытия не стали казаться менее впечатляющими. Предполагаемая вспышка была в 20 раз мощнее самой крупной в истории наблюдений – той, которую в 1859 году зафиксировал английский астроном Ричард Кэррингтон. Она также в 100 раз сильнее любой из вспышек прошлого столетия, утверждает Давид Эйхлер, физик из Университета имени Бен-Гуриона в Негеве (Израиль).
Учёный полагает, что сил Солнца в принципе может хватить на такое, но «не без некой посторонней помощи».
Возможно, причиной сверхсильной бури стало то, что в наше светило врезалась комета.
Мощность выброса была обусловлена огромной кинетической энергией хвостатой «бомбы», на момент столкновения двигавшейся со скоростью более 600 километров в секунду. «Заметьте – в секунду, а не в час», – подчёркивает Эйхлер.
Кометы очень часто сталкиваются с нашим светилом. Некоторые достигают его поверхности, но большинство взрывается на некотором расстоянии. Однако обычно они настолько малы, что энергия, высвобождающаяся в результате их гибели, абсолютно ни на что не влияет. Эйхлер подсчитал, что для супервспышки Солнцу нужна была подмога со стороны небесного тела, сравнимого по величине как минимум с кометой Хейла–Боппа, наблюдавшейся в небе в 1997 году и имевшей от 40 до 80 км в поперечнике.
В 2011 году была открыта комета Лавджоя диаметром около 0,5 км – самая большая из всех, когда-либо подбиравшихся к светилу за всю историю исследований. Она подошла к нему на расстояние в 137 тысяч километров, но не сгорела в его атмосфере, поскольку была достаточно крупной. По мнению Эйхлера, созданная ею ударная волна должна была вызвать весьма заметные выбросы солнечного вещества.
К сожалению, эту гипотезу не удалось подтвердить прямыми наблюдениями, поскольку ближе всего к Солнцу комета была в точке, находящейся на обратной стороне нашей звезды. Тем не менее учёные могли видеть поток высокоэнергетичных частиц, хлынувший оттуда в космос. «Эксперты не уверены, что причиной этого извержения стала именно комета Лавджоя, но совпадение во времени было идеальным», – говорит Эйхлер.
Теперь учёный ждёт следующего подобного события. «Возможно, оно произойдёт совсем скоро и позволит нам найти ответ на многие вопросы», – пишет он в своей работе по данной теме (arxiv.org/abs/1211.6121).

Ждём-с

По предсказаниям астрономов, 14 декабря очередная околосолнечная комета под названием ISON пройдёт примерно в миллионе километров от поверхности светила. Джон Браун из Университета Глазго (Великобритания) уверяет, что волноваться не стоит: риск того, что это закончится чем-то серьёзным, минимален.
По подсчётам Брауна, супервспышка может быть спровоцирована лишь столкновением, однако
учёный признаёт, что кометы – довольно непредсказуемые небесные тела: «Иногда они взрываются в самый неожиданный момент».
Эйхлер полагает, что рано или поздно подходящая по размеру глыба изо льда и камня обязательно врежется в Солнце. «Вероятность этого намного больше, чем вероятность столкновения кометы с Землёй, так как наша звезда представляет собой гораздо более крупную мишень», – поясняет он.
Другие учёные считают, что Солнце и само по себе способно на вспышки такой силы. По крайней мере похожие на него светила удалось в этом уличить, утверждает Мелотт.
В прошлом году Хироюки Маэхара и его коллеги из Киотского университета (Япония) опубликовали результаты исследования, в ходе которого с помощью космического телескопа «Кеплер» на протяжении 120 дней наблюдали за 83 тысячами солнцеподобных звёзд. У 148 из них были зафиксировано в общей сложности 365 супервспышек.

Описываемые в средневековых хрониках «змеи в небе» подозрительно напоминают северные сияния. Фото Suranga Weeratunga

Хотя количество светил со столь буйным нравом составило всего 0,2%, расслабляться не стоит, считает Мелотт: «Пугает то, что некоторые из этих бурь намного сильнее, чем событие 775 года». В ряде случаев в космос выбрасывалось в 1000 раз больше энергии, чем в момент того взрыва. Случись такая вспышка на нашем Солнце, пострадала бы не только техника. Поток частиц разрушил бы озоновый слой, и на Землю хлынули бы ультрафиолетовые лучи, вызывающие ожоги и рак кожи. «Всё живое оказалось бы под угрозой вымирания», – говорит Мелотт.
Радует то, что по-настоящему гигантские выбросы наблюдались лишь у звёзд, имеющих необычайно большие пятна – области с сильным магнитным полем, откуда обычно берёт начало вспышка. На нашем Солнце пятен такого размера замечено не было.
Тем временем исследователи продолжают изучать годичные кольца деревьев. Мияке обнаружила, что ещё одна крупная радиационная буря (правда, примерно вдвое меньшей мощности) произошла в 992 году. «Событие 775 года было самым масштабным за последние 10 тысяч лет», – говорит Усоскин.
Это немного успокаивает, но следует всё же быть начеку. Ведь вспышки могут быть предвестниками намного более опасного и непредсказуемого явления – коронального выброса массы, при котором в космос выбрасываются миллиарды тонн солнечной атмосферы, представляющей собой поток высокоэнергетичные частиц и магнитных полей.


Космический нокаут


Проблема в том, что ни один корональный выброс массы не похож на другой. Некоторые обладают большой энергией, но слабым магнитным полем, поэтому они не наносят вреда инфраструктуре. У других же, наоборот, энергия мала, а вот магнитное поле очень велико. Бояться следует именно их, но мы не можем узнать, как часто они случались в прошлом, поскольку радиоуглеродный след оставляют лишь высокоэнергетичные частицы.
Последствием одного из таких корональных выбросов массы стало так называемое событие Кэррингтона, произошедшее в 1859 году. Тогда солнечный супершторм вызвал в телеграфных сетях такой скачок напряжения, что операторы потеряли сознание, а их аппаратура загорелась.
Тем не менее уровень углерода-14 при этом нисколько не изменился.
В 1956 году на Землю обрушился корональный выброс большой энергии, не вызвавший никаких проблем со связью. А вот в 1989-м электросети Hydro-Québec в Канаде были выведены из строя отнюдь не самым высокоэнергетичным корональным выбросом того года – куда более мощным был тот, что случился через шесть месяцев. «Всё это весьма странно и непонятно, – признаёт Мелотт. – Мы пытаемся строить новые гипотезы на основе противоречивых данных».
Таким образом, чем больше измерений мы проведём, тем лучше. Поэтому Усоскин, изучив кольца деревьев, взялся за анализ образцов лунной породы, привезённых астронавтами миссий «Аполлон». Камни, открыто лежавшие на поверхности нашего спутника, словно губки, впитывали в себя все энергетические частицы, которые Солнце выбрасывало на протяжении 4,6 миллиарда лет. Будем надеяться, что эти «улики» помогут нам оценить масштаб самых крупных в истории солнечных вспышек, и не только тех, что происходили в последние двести лет. Возможно, когда мы в следующий раз увидим в небе «змей», мы по-настоящему поймём, насколько опасно жить в непосредственной близости от звезды.


Материал опубликован в журнале New Scientist | Октябрь 2013