Solens aktivitet under de senaste 11 400 åren, dvs tillbaka till slutet av den sista istiden på jorden, har nu för första gången rekonstruerats kvantitativt av en internationell grupp forskare under ledning av Sami K. Solanki från Max Planck Institutet för solsystemforskning (Katlenburg-Lindau, Tyskland). Forskarna har analyserat de radioaktiva isotoperna i träd som levde för tusentals år sedan. Som forskarna från Tyskland, Finland och Schweiz rapporterar i den aktuella utgåvan av vetenskapstidsskriftet ”Nature” från 28 oktober, måste man gå tillbaka över 8000 år för att hitta en tid då solen i genomsnitt var aktiv som under de senaste 60 åren. Baserat på en statistisk studie av tidigare perioder med ökad solaktivitet, förutspår forskarna att den nuvarande nivån på hög solaktivitet troligen kommer att fortsätta bara i några decennier till.
Forskningsteamet hade redan 2003 funnit bevis för att solen är mer aktiv nu än under de senaste 1000 åren. En ny datauppsättning har gjort det möjligt för dem att utvidga den studerade tidsperioden till 11 400 år, så att hela tiden sedan den senaste istiden kunde täckas. Denna studie visade att den aktuella episoden av hög solaktivitet sedan ungefär år 1940 är unik under de senaste 8000 åren. Detta innebär att solen har producerat fler solfläckar, men också fler blossar och utbrott, som släpper ut enorma gasmoln i rymden än tidigare. Ursprunget och energikällan för alla dessa fenomen är solens magnetfält.
Sedan uppfinningen av teleskopet i början av 1600-talet har astronomer observerat solfläckar regelbundet. Dessa är regioner på solytan där energiförsörjningen från solinnredningen minskas på grund av de starka magnetfält som de hamnar. Som en konsekvens är solfläckarna svalare med cirka 1 500 grader och verkar mörka i jämförelse med deras icke-magnetiska omgivning vid en medeltemperatur på 5 800 grader. Antalet solfläckar som är synliga på solytan varierar med den 11-åriga aktivitetscykeln för solen, som moduleras av långvariga variationer. Till exempel sågs det nästan inga solfläckar under andra hälften av 1600-talet.
För många studier om den aktiva solens ursprung och dess potentiella effekt på långvariga variationer av jordens klimat är tidsintervallet sedan år 1610, för vilket det finns systematiska register över solfläckar, alltför kort. För tidigare tider måste solaktiviteten härledas från andra data. Sådan information lagras på jorden i form av ”kosmogena” isotoper. Dessa är radioaktiva kärnor som härrör från kollisioner av energiska kosmiska strålpartiklar med luftmolekyler i den övre atmosfären. En av dessa isotoper är C-14, radioaktivt kol med en halveringstid på 5730 år, vilket är välkänt med C-14-metoden för att bestämma åldern för träföremål. Mängden producerad C-14 beror starkt på antalet kosmiska strålpartiklar som når atmosfären. Detta antal varierar i sin tur med nivån på solaktivitet: under tider med hög aktivitet ger det magnetiska solfältet en effektiv skärm mot dessa energiska partiklar, medan intensiteten hos de kosmiska strålarna ökar när aktiviteten är låg. Därför leder högre solaktivitet till en lägre produktionshastighet på C-14 och vice versa.
Genom att blanda processer i atmosfären når C-14 som produceras av kosmiska strålar biosfären och en del av den införlivas i trädens biomassa. Vissa trädstammar kan återvinnas under marken tusentals år efter deras död och innehållet i C-14 lagrat i deras trädringar kan mätas. Året då C-14 hade införlivats bestäms genom att jämföra olika träd med överlappande livslängder. På detta sätt kan man mäta produktionshastigheten för C-14 bakåt i tiden under 11 400 år, strax till slutet av den senaste istiden. Forskningsgruppen har använt dessa data för att beräkna variationen i antalet solfläckar under dessa 11 400 år. Antalet solfläckar är ett bra mått också för styrkan hos de olika andra fenomenen med solaktivitet.
Metoden för att rekonstruera solaktivitet i det förflutna, som beskriver varje länk i den komplexa kedjan som förbinder isotopens överflöd med solfläcknumret med konsekventa kvantitativa fysiska modeller, har testats och mäts genom att jämföra den historiska registreringen av direkt uppmätta solfläcknummer med tidigare kortare rekonstruktioner på basis av den kosmogena isotopen Be-10 i de polära issköldarna. Modellerna avser produktion av isotoperna med kosmiska strålar, modulering av det kosmiska strålflödet av det interplanetära magnetfältet (det öppna solmagnetiska flödet), samt förhållandet mellan det storskaliga solmagnetiska fältet och solfläcknumret. På detta sätt kunde man för första gången erhålla en kvantitativt tillförlitlig rekonstruktion av solflekstalet för hela tiden sedan slutet av den senaste istiden.
Eftersom solens ljusstyrka varierar något med solaktivitet, indikerar den nya rekonstruktionen också att solen lyser något ljusare idag än under de 8000 åren före. Huruvida denna effekt kan ha gett ett betydande bidrag till den globala uppvärmningen av jorden under förra seklet är en öppen fråga. Forskarna runt Sami K. Solanki betonar att solaktiviteten har varit på en ungefär konstant (hög) nivå sedan omkring 1980 - bortsett från variationerna på grund av den 11-åriga cykeln - medan den globala temperaturen har upplevt en stark ytterligare ökning under den gången. Å andra sidan indikerar de ganska likartade trenderna för solaktivitet och marktemperatur under de senaste århundradenna (med det anmärkningsvärda undantaget de senaste 20 åren) att förhållandet mellan solen och klimatet förblir en utmaning för vidare forskning.
Originalkälla: Max Planck Society nyhetsmeddelande
