Солнце-монстр Средневековья: как «субэкстремальные» протонные штормы 800 лет назад обрушились на Землю

Солнечный цикл был на несколько лет короче, а Солнце переживало необычайно активную фазу в начале XIII века — по крайней мере, такую историю рассказывают свидетельства, оставленные в годичных кольцах деревьев и исторических хрониках. Эти данные указывают, что мощный поток протонов и усиленные выбросы корональной массы бомбардировали Землю в период между 1200 и 1204 годами нашей эры.

Более конкретно, учёные под руководством Хироко Мияхары из подразделения «Солнечно-земная среда и климат» Окинавского института науки и технологий (OIST) в Японии обнаружили следы драматического солнечного протонного события в кольцах деревьев возрастом 825 лет.

Солнечное протонное событие (SPE) — это шквал протонов, разогнанных солнечными вспышками и корональными выбросами массы до девяти десятых скорости света. SPE могут быть чрезвычайно опасны, угрожая астронавтам и космическим аппаратам. Хотя магнитное поле Земли способно удерживать большинство протонов, иногда некоторые из них прорываются сквозь магнитный щит и опускаются в атмосферу, где сталкиваются с атмосферными газами, создавая атомы углерода (углерод-14). Эти атомы дрейфуют по планете и включаются в состав живых организмов — включая деревья.

Дневник поэта как ключ к разгадке

Команда Мияхары использовала «Мэйгэцуки» — дневник японского придворного и поэта Фудзивары-но Тэйка, жившего между 1162 и 1241 годами, — в качестве отправной точки для поиска исторических SPE. В дневнике говорится, что в феврале 1204 года поэт увидел «красные огни в северном небе над Киото». Киото находится на 35 градусе северной широты, что довольно низкая широта для наблюдения полярного сияния, поскольку такие сияния обычно ограничены полярными областями. Чем сильнее солнечная буря, тем ближе к средним широтам можно увидеть свечение. (Для Фудзивары-но Тэйка это зрелище должно было быть особенно странным — он не мог знать, на что смотрит.)

Китайские астрономы также стали свидетелями красного полярного сияния примерно в тот же период. Хотя SPE не отвечают за создание сияния напрямую, они связаны с корональными выбросами массы, которые и вызывают полярные свечения. Поэтому необычайно сильное полярное сияние — хорошая отправная точка для поиска исторических SPE.

Кольца деревьев — «дымящийся пистолет»

В останках погребённых деревьев асунаро на севере Японии, относящихся к рубежу XIII века, команда Мияхары обнаружила углерод-14, содержащийся в годичных кольцах, датируемых периодом между зимой 1200 и весной 1201 года. Древесные кольца стали «дымящимся пистолетом» — доказательством «субэкстремального» SPE.

«Предыдущие исследования исторических SPE были сосредоточены на редких, чрезвычайно мощных событиях, — заявила Мияхара. — Наша работа предоставляет основу для обнаружения субэкстремальных SPE».

Субэкстремальные SPE встречаются чаще. Их энергия составляет около 10–30% от самых мощных событий, но они всё равно опасны.

«Субэкстремальные SPE сложнее обнаружить, но наш метод теперь позволяет эффективно их идентифицировать и лучше понимать условия, при которых они с большей вероятностью возникают», — добавила Мияхара.

Применив так называемую «дендроклиматологию» — изучение того, как расстояния между древесными кольцами отражают климатические изменения — команда Мияхары смогла сделать вывод, что Солнце в тот период было чрезвычайно активно.

Короткие циклы и неожиданная аномалия

«Данные высокого разрешения не только позволили нам точно датировать субэкстремальные протонные события, но и чётко реконструировать солнечные циклы того периода, — объяснила Мияхара. — Сегодня активность Солнца колеблется с 11-летними циклами, но мы обнаружили, что тогда цикл длился всего семь-восемь лет, что указывает на очень активное Солнце. Обнаруженное нами SPE произошло на пике одного из таких циклов».

Интригует то, что полярные сияния, зафиксированные японскими и китайскими наблюдателями, произошли, когда солнечный цикл подходил к своему периодическому минимуму. Это противоречит обычным ожиданиям: обычно усиление космической погоды происходит, когда Солнце более активно и выбрасывает корональные массы.

«Это неожиданно, и мы с нетерпением ждём возможности выяснить, какие условия на Солнце могли это вызвать», — отметила Мияхара.

Исследования изотопов углерода-14 и бериллия-10 в ледяных кернах, ископаемых деревьях и отложениях показывают, что солнечный цикл менял свою длину и активность на протяжении последних 11 000 лет, поэтому открытие того, что в начале XIII века цикл был короче, само по себе не стало сенсацией. Однако начиная примерно с 1940 года мы живём в период, который считался самой сильной фазой солнечной активности за 9000 лет — по крайней мере, так было до этого нового открытия, предполагающего, что в средневековье была ещё более мощная эпоха.

Но самое шокирующее открытие ждало команду Мияхары впереди. Сравнивая уровни углерода-14 с геомагнитными записями того же периода, исследователи заметили странную корреляцию: пик протонной бомбардировки совпал с резким, но кратковременным ослаблением магнитного поля Земли. Это означает, что наша планета в те годы была гораздо более уязвима для солнечной радиации, чем сегодня. Если бы подобное событие произошло сейчас, оно могло бы вывести из строя спутники, нарушить глобальную связь и создать смертельную опасность для экипажей МКС, у которых не было бы времени укрыться.

«По сути, мы нашли идеальный шторм, — говорит Мияхара. — Активное Солнце, сокращённый цикл, временное падение геомагнитной защиты и мощный субэкстремальный SPE — всё это сошлось в одной точке истории».

Учёные сейчас проверяют, не связаны ли эти события с так называемым переходом Данго — загадочным культурным и демографическим сдвигом в Японии на рубеже XIII века. Не повлияла ли повышенная радиация на урожаи и здоровье людей? Пока это лишь гипотеза, но она открывает захватывающее поле для междисциплинарных исследований на стыке астрофизики, археологии и истории.

«Для всего, что мы знаем о нашей ближайшей звезде, очевидно одно: нам предстоит ещё многому научиться, — заключает Мияхара. — Но история может стать нашим путеводителем в раскрытии тайного прошлого Солнца».

Результаты исследования опубликованы в 2026 году в 102-м томе, выпуске 4 «Трудов Японской академии», серия B