De activiteit van de zon in de afgelopen 11.400 jaar, dat wil zeggen, terug naar het einde van de laatste ijstijd op aarde, is nu voor het eerst kwantitatief gereconstrueerd door een internationale groep onderzoekers onder leiding van Sami K. Solanki van de Max Planck Instituut voor zonnestelselonderzoek (Katlenburg-Lindau, Duitsland). De wetenschappers hebben de radioactieve isotopen in bomen geanalyseerd die duizenden jaren geleden leefden. Zoals de wetenschappers uit Duitsland, Finland en Zwitserland van 28 oktober in de huidige uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift "Nature" melden, moet men meer dan 8000 jaar teruggaan om een tijd te vinden waarin de zon gemiddeld even actief was zoals in de afgelopen 60 jaar. Op basis van een statistisch onderzoek naar eerdere periodes van verhoogde zonneactiviteit voorspellen de onderzoekers dat het huidige niveau van hoge zonneactiviteit waarschijnlijk nog maar een paar decennia zal aanhouden.
Het onderzoeksteam had al in 2003 aanwijzingen gevonden dat de zon nu actiever is dan in de voorgaande 1000 jaar. Dankzij een nieuwe dataset konden ze de lengte van de bestudeerde periode verlengen tot 11.400 jaar, zodat de hele tijd sinds de laatste ijstijd kon worden bestreken. Deze studie toonde aan dat de huidige episode van hoge zonneactiviteit sinds ongeveer 1940 uniek is in de afgelopen 8000 jaar. Dit betekent dat de zon meer zonnevlekken heeft geproduceerd, maar ook meer uitbarstingen en uitbarstingen, die enorme gaswolken de ruimte in blazen, dan in het verleden. De oorsprong en energiebron van al deze verschijnselen is het magnetische veld van de zon.
Sinds de uitvinding van de telescoop in het begin van de 17e eeuw hebben astronomen regelmatig zonnevlekken waargenomen. Dit zijn gebieden op het zonne-oppervlak waar de energievoorziening van het binnenste van de zon wordt verminderd door de sterke magnetische velden die ze herbergen. Als gevolg hiervan zijn zonnevlekken ongeveer 1.500 graden koeler en lijken ze donker in vergelijking met hun niet-magnetische omgeving bij een gemiddelde temperatuur van 5.800 graden. Het aantal zichtbare zonnevlekken op het zonnevlak varieert met de 11-jarige activiteitscyclus van de zon, die wordt gemoduleerd door langdurige variaties. Zo waren er in de tweede helft van de 17e eeuw bijna geen zonnevlekken te zien.
Voor veel studies over de oorsprong van de actieve zon en het potentiële effect ervan op langetermijnvariaties van het klimaat op aarde, is het tijdsinterval sinds het jaar 1610, waarvoor systematische zonnevlekken bestaan, veel te kort. Vroeger moest het niveau van zonneactiviteit worden afgeleid uit andere gegevens. Dergelijke informatie wordt op aarde opgeslagen in de vorm van "kosmogene" isotopen. Dit zijn radioactieve kernen die het gevolg zijn van botsingen van energetische deeltjes van kosmische straling met luchtmoleculen in de bovenste atmosfeer. Een van deze isotopen is C-14, radioactieve koolstof met een halfwaardetijd van 5730 jaar, bekend uit de C-14-methode om de leeftijd van houten voorwerpen te bepalen. De hoeveelheid geproduceerde C-14 hangt sterk af van het aantal deeltjes van de kosmische straling dat de atmosfeer bereikt. Dit aantal varieert op zijn beurt met het niveau van zonneactiviteit: in tijden van hoge activiteit biedt het magnetische zonneveld een effectieve afscherming tegen deze energetische deeltjes, terwijl de intensiteit van de kosmische straling toeneemt als de activiteit laag is. Daarom leidt een hogere zonneactiviteit tot een lagere productiesnelheid van C-14 en vice versa.
Door processen in de atmosfeer te mengen, bereikt de C-14 die wordt geproduceerd door kosmische straling de biosfeer en wordt een deel ervan opgenomen in de biomassa van bomen. Sommige boomstammen kunnen duizenden jaren na hun dood onder de grond worden teruggevonden en de inhoud van C-14 die in hun boomringen is opgeslagen, kan worden gemeten. Het jaar waarin de C-14 is ingebouwd, wordt bepaald door verschillende bomen te vergelijken met overlappende levensduur. Op deze manier kan men de productiesnelheid van C-14 achterwaarts in de tijd meten gedurende 11.400 jaar, tot het einde van de laatste ijstijd. De onderzoeksgroep heeft deze gegevens gebruikt om de variatie van het aantal zonnevlekken over deze 11.400 jaar te berekenen. Het aantal zonnevlekken is ook een goede maat voor de kracht van de verschillende andere verschijnselen van zonneactiviteit.
De methode voor het reconstrueren van zonneactiviteit in het verleden, die elke schakel in de complexe keten beschrijft die de isotoop-overvloed verbindt met het zonnevlekgetal met consistente kwantitatieve fysische modellen, is getest en gemeten door het historische record van direct gemeten zonnevlekkengetallen te vergelijken met eerdere kortere reconstructies op basis van de kosmogene isotoop Be-10 in de poolijsschilden. De modellen betreffen de productie van de isotopen door kosmische straling, de modulatie van de kosmische straling door het interplanetaire magnetische veld (de open magnetische zonneflux) en de relatie tussen het grootschalige magnetische zonneveld en het aantal zonnevlekken. Op deze manier kon voor het eerst sinds het einde van de laatste ijstijd een kwantitatief betrouwbare reconstructie van het zonnevlekgetal worden verkregen.
Omdat de helderheid van de zon licht varieert met de zonneactiviteit, geeft de nieuwe reconstructie ook aan dat de zon vandaag wat helderder schijnt dan in de 8000 jaar daarvoor. Of dit effect een belangrijke bijdrage had kunnen leveren aan de opwarming van de aarde in de afgelopen eeuw is een open vraag. De onderzoekers rond Sami K. Solanki benadrukken het feit dat de zonneactiviteit sinds ongeveer 1980 op een ongeveer constant (hoog) niveau is gebleven - afgezien van de variaties als gevolg van de 11-jarige cyclus - terwijl de wereldwijde temperatuur een sterke verdere stijging heeft doorgemaakt tijdens die tijd. Aan de andere kant geven de vrij vergelijkbare trends van zonneactiviteit en terrestrische temperatuur in de afgelopen eeuwen (met de opmerkelijke uitzondering van de afgelopen 20 jaar) aan dat de relatie tussen de zon en het klimaat een uitdaging blijft voor verder onderzoek.
Oorspronkelijke bron: Max Planck Society News Release
