Il ciclo solare era più breve di diversi anni e il Sole stava attraversando una fase insolitamente attiva all’inizio del XIII secolo: almeno, questa è la storia raccontata dalle prove lasciate negli anelli degli alberi e dai documenti storici che suggeriscono un’esplosione di protoni e un’intensa espulsione di massa coronale che hanno colpito la Terra tra il 1200 e il 1204 d.C.. Più nello specifico, gli scienziati guidati da Hiroko Miyahara dell’Unità Ambiente Solare-Terrestre e Clima dell’Istituto di Scienza e Tecnologia di Okinawa (OIST) in Giappone hanno trovato tracce di un drammatico evento di protoni solari negli anelli degli alberi risalenti a 825 anni fa.
Cos’è un evento di protoni solari
Un evento di protoni solari, o SPE, è un’ondata di protoni accelerati a nove decimi della velocità della luce da brillamenti solari ed espulsioni di massa coronale. Gli SPE possono essere estremamente pericolosi e rappresentare una minaccia per astronauti e veicoli spaziali. Sebbene il campo magnetico terrestre possa bloccare la maggior parte dei protoni, occasionalmente alcuni riescono a penetrare lo scudo magnetico terrestre e a scendere nell’atmosfera, dove collidono con i gas atmosferici, creando atomi di un tipo di carbonio (carbonio-14) che si spostano sul pianeta e vengono incorporati negli organismi viventi, compresi gli alberi.
Il “Meigetsuki”
Il team di Miyahara ha utilizzato il “Meigetsuki”, il diario di un cortigiano e poeta giapponese di nome Fujiwara no Teika, vissuto tra il 1162 e il 1241, come punto di partenza nella ricerca di SPE storici. Il diario afferma che, nel febbraio del 1204, il poeta vide “luci rosse nel cielo settentrionale sopra Kyoto“. Kyoto si trova a 35 gradi di latitudine nord, una latitudine piuttosto bassa per osservare un’aurora boreale, dato che le aurore boreali sono solitamente confinate ai poli: più intensa è la tempesta solare, più le aurore boreali si manifestano alle medie latitudini. Dev’essere stato particolarmente strano per Fujiwara no Teika, che non avrebbe saputo riconoscere ciò che stava osservando.
Anche gli astronomi cinesi osservarono un’aurora boreale rossa nello stesso periodo. Sebbene gli SPE non siano direttamente responsabili della formazione di un’aurora boreale, sono collegati alle espulsioni di massa coronale che ne causano la comparsa. Pertanto, un’aurora boreale insolitamente intensa rappresenta un buon punto di partenza nella ricerca di SPE storici.
Lo studio
Nei resti di alberi di asunaro sepolti nel Giappone settentrionale risalenti all’inizio del XIII secolo, il team di Miyahara ha trovato carbonio-14 contenuto negli anelli di accrescimento degli alberi, risalenti al periodo compreso tra l’inverno del 1200 e la primavera del 1201. Gli anelli di accrescimento rappresentano la prova inconfutabile di un SPE “sub-estremo”. “Precedenti studi sugli SPE storici si sono concentrati su eventi rari ed estremamente potenti“, ha dichiarato Miyahara in un comunicato. “Il nostro studio fornisce una base per rilevare gli SPE sub-estremi”.
Gli SPE sub-estremi sono più comuni e hanno energie pari a circa il 10-30% di quelle degli SPE più estremi, ma sono comunque pericolosi. “Gli SPE sub-estremi sono più difficili da rilevare, ma il nostro metodo ci permette ora di identificarli in modo efficiente e di comprendere meglio le condizioni in cui è più probabile che si verifichino“, ha affermato Miyahara.
Applicando la cosiddetta “dendroclimatologia”, ovvero lo studio di come la spaziatura tra gli anelli degli alberi registri i cambiamenti climatici, il team di Miyahara è stato in grado di dedurre che il Sole doveva essere particolarmente attivo durante quel periodo.
Un ciclo solare più breve
“I dati ad alta precisione non solo ci hanno permesso di datare con accuratezza gli eventi di protoni solari sub-estremi, ma ci consentono anche di ricostruire chiaramente i cicli solari del periodo“, ha affermato Miyahara. “Oggi, l’attività solare fluttua su cicli di 11 anni, ma abbiamo scoperto che all’epoca il ciclo durava solo sette o otto anni, il che indica un Sole molto attivo. L’evento di protoni solari che abbiamo datato si è verificato al culmine di uno di questi cicli”.
È interessante notare che l’aurora boreale registrata dagli osservatori giapponesi e cinesi si è verificata quando il ciclo solare stava per raggiungere il suo minimo periodico. Questo è contrario a quanto ci si aspetterebbe normalmente, ovvero che un’intensificazione del meteo spaziale si verifichi quando il Sole è più attivo ed emette espulsioni di massa coronale. “È inaspettato e siamo entusiasti di approfondire quali condizioni solari potrebbero averlo causato“, ha affermato Miyahara.
Studi sugli isotopi carbonio-14 e berillio-10 in carote di ghiaccio, fossili di alberi e sedimenti mostrano che il ciclo solare ha subito variazioni in durata e attività negli ultimi 11.000 anni, quindi la scoperta che il ciclo fosse più breve all’inizio del XIII secolo non è necessariamente una sorpresa. Tuttavia, a partire dal 1940 circa, ci troviamo in quello che si riteneva essere il periodo di maggiore attività solare degli ultimi 9.000 anni, almeno fino a questa nuova scoperta che suggerisce un periodo ancora più intenso in epoca medievale.
Nonostante tutto ciò che sappiamo sulla nostra stella più vicina, è chiaro che abbiamo ancora molto da imparare, e la storia può essere la nostra guida per svelare i segreti del passato del Sole.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Proceedings of the Japan Academy, Series B.