Астронавты Apollo могли сгореть заживо в 1972-м — и мы узнали об этом из дневника японского поэта 1204 года

Сильные вспышки на Солнце красивы только с безопасного расстояния. На Земле они могут дать яркие полярные сияния, но за пределами магнитного поля планеты та же активность превращается в угрозу для астронавтов и техники. Потоки быстрых заряженных частиц способны повредить электронику, нарушить связь и дать опасную дозу радиации людям, которые находятся в космосе или на Луне.

Особенно опасны солнечные протонные события. Во время таких выбросов частицы летят к Земле со скоростью до 90% скорости света. В августе 1972 года несколько мощных событий произошли между миссиями Apollo 16 и Apollo 17. Если бы экипаж в этот момент работал на Луне, астронавты могли бы получить смертельную дозу облучения. Сейчас, когда космические агентства снова готовят лунные экспедиции, такие вспышки нужно понимать намного лучше.

Исследователи из Окинавского института науки и технологий предложили новый способ искать следы солнечных протонных событий в прошлом. Они объединили средневековые хроники, записи о полярных сияниях и сверхточные измерения углерода-14 в древней древесине. Так удалось выявить событие, которое, вероятно, произошло между зимой 1200 года и весной 1201 года.

Углерод-14 помогает читать старую солнечную активность почти как архив. Магнитное поле Земли обычно задерживает большую часть высокоэнергетических частиц, но возле полюсов линии поля открываются в космос, и часть потока попадает в атмосферу. При сильных событиях частицы сталкиваются с газами, запускают реакции и увеличивают образование соединений с углеродом-14. Потом этот изотоп распространяется по планете и попадает в живые организмы, включая деревья.

Дерево каждый год наращивает новое кольцо. Если в атмосфере в этот период было больше углерода-14, след остаётся в годичном слое древесины. Поэтому древние захороненные стволы могут хранить информацию о солнечных бурях, произошедших сотни и тысячи лет назад.

Команда OIST работала с древесиной асунаро из префектуры Аомори на севере Японии. Асунаро - хвойное дерево, близкое к кипарисовым. Исследователи больше 10 лет оттачивали метод сверхточных измерений углерода-14, чтобы увидеть не только редкие катастрофические события, но и более слабые всплески. Такие события называют субэкстремальными: они достигают примерно 10-30% мощности самых сильных известных вспышек, случаются чаще и всё равно могут быть опасны для космических полётов.

Одними измерениями древесины задачу не решить. Анализ углерода-14 требует много времени, поэтому учёным сначала нужны были подсказки, где искать. Одной из них стал «Мэйгэцуки», дневник японского поэта и придворного Фудзивары-но Тэйки. В феврале 1204 года он описал красные огни в северном небе над Киото.

Солнечное протонное событие само по себе не создаёт полярное сияние напрямую, но часто связано с теми же мощными возмущениями на Солнце, которые вызывают сияния. Поэтому средневековая запись помогла сузить период поиска. Дополнительную проверку дали китайские источники: в них описывали красное сияние, видимое на необычно низких широтах примерно в тот же исторический период.

Затем исследователи сравнили данные по углероду-14 с дендроклиматологией. Этот метод использует рисунок годичных колец, связанный с местным климатом, чтобы точнее датировать древесину и сопоставить разные образцы. В итоге всплеск углерода-14 удалось связать с периодом между зимой 1200 года и весной 1201 года.

Новый результат важен не только как ещё одна дата в истории Солнца. Высокоточные данные позволили восстановить солнечные циклы того времени. Сегодня активность Солнца обычно меняется с периодом около 11 лет. В начале XIII века цикл, судя по измерениям, длился всего семь-восемь лет. Это указывает на гораздо более активное Солнце. Найденное протонное событие пришлось на пик одного из таких коротких циклов.

Есть и неожиданная деталь. Некоторые продолжительные полярные сияния на низких широтах, описанные в исторических источниках, по новой реконструкции могли приходиться не на максимум, а ближе к минимуму солнечного цикла. Такое совпадение плохо укладывается в привычную картину и требует отдельной проверки: возможно, определённые условия на Солнце способны создавать сильные геомагнитные эффекты не только в периоды максимальной активности.

Исследование показывает, почему для изучения космической погоды нужны сразу несколько видов данных. Углерод-14 даёт физический след высокоэнергетических частиц. Исторические хроники указывают, когда люди видели необычные сияния. Годичные кольца помогают точнее привязать события ко времени. Вместе эти источники позволяют находить не только гигантские солнечные бури, но и более частые события среднего масштаба.

Для будущих лунных миссий такая статистика особенно важна. Экстремальные вспышки редки, но субэкстремальные солнечные протонные события могут происходить чаще и всё равно представлять риск для астронавтов, спутников и кораблей. Чем лучше учёные восстановят историю таких событий, тем точнее смогут оценивать радиационные угрозы за пределами земной магнитной защиты.