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Em setembro de 1859, o mesmo ano em que Darwin publicou A Origem das Espécies, os sistemas telegráficos na Europa e na América do Norte pararam de funcionar e começaram a produzir faíscas, causando incêndios em alguns casos.
Poucas horas antes, pesquisadores observaram a primeira explosão solar confirmada – uma explosão intensa de radiação emitida pelo Sol. Foi um aviso de que algo grande estava prestes a atingir nosso planeta. A maioria dos céus do norte e do sul se iluminou com auroras brilhantes (luzes do norte e do sul) sinalizando que uma enorme tempestade solar estava a caminho.
Esta tempestade, mais tarde chamada de evento Carrington, foi uma das mais fortes da história documentada. No entanto, em um artigo recente na Nature, mostramos que, em um passado não tão distante, a Terra foi atingida por tempestades solares muito mais extremas. As evidências dessas tempestades vieram, em particular, da análise dos níveis de carbono radioativo – conhecido como radiocarbono, ou carbono-14 – em anéis de árvores.
Tempestades solares causam perturbações no escudo magnético da Terra, ou magnetosfera. Uma maneira frequente de serem causadas é por ejeções de massa coronal – derramamentos de partículas carregadas do Sol – que chegam à Terra e penetram na magnetosfera. Tempestades solares extremas podem significar um desastre para nossa sociedade altamente tecnológica porque têm o potencial de danificar satélites e derrubar redes de comunicação e redes elétricas globais.
A força de algumas tempestades solares extremas passadas detectadas em anéis de árvores sugere que elas teriam causado estragos em nossa infraestrutura tecnológica em uma escala nunca vista antes. Uma tempestade solar extrema que se sabe ter ocorrido em AD774, por exemplo, teria ofuscado o evento Carrington.
Medição de radiocarbono
A datação por radiocarbono, ou carbono, tem sido amplamente usada por décadas para envelhecer objetos que já foram vivos, como ossos, madeira e couro. Quando plantas e animais morrem, o radiocarbono dentro deles decai a uma taxa previsível. Então, medindo quanto radiocarbono resta em um objeto como osso, os cientistas podem estimar há quanto tempo o organismo morreu.
No entanto, na última década, cientistas descobriram que tempestades solares extremas podem afetar a quantidade de radiocarbono absorvido em organismos vivos, como árvores. Isso fornece aos pesquisadores a oportunidade de procurar eventos solares extremos não registrados pelos livros de história e datá-los precisamente.
A quantidade de radiocarbono na atmosfera varia ao longo do tempo, o que pode fazer com que a datação por radiocarbono forneça idades enganosas. Portanto, houve esforços extensivos ao longo dos anos para “calibrar” o registro de radiocarbono para torná-lo mais preciso. Isso significa relacioná-lo a outro material de idade conhecida. Podem ser árvores que podem ser datadas por seus anéis de crescimento, ou estalagmites e corais que foram datados usando outros métodos.
Quando combinada com a ciência de determinar idades a partir de anéis de árvores (dendrocronologia), a assinatura de radiocarbono de uma tempestade solar extrema pode fornecer um ponto de referência para o ano exato. Isso pode ajudar a tornar a datação por radiocarbono ainda mais precisa.
Ao revisar as evidências disponíveis para essas tempestades solares extremas, podemos agora tentar descobrir com que frequência esses eventos ocorrem. As evidências nos dizem muitas coisas sobre o ciclo global do carbono, a circulação oceânica e atmosférica (como o calor é redistribuído sobre a superfície da Terra) e o funcionamento do Sol.
Tempestades solares alteram o radiocarbono nas árvores
Em 2012, uma equipe liderada por Fusa Miyake, na Universidade de Nagoya, no Japão, descobriu que tempestades solares extremas poderiam produzir mudanças abruptas nas concentrações de radiocarbono encontradas dentro dos anéis das árvores. Antes disso, não se pensava que as taxas de produção de radiocarbono variassem substancialmente em curtos períodos de tempo e, portanto, medições anuais de radiocarbono passado provavelmente não seriam de interesse particular.
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Eles identificaram o pico massivo na produção de radiocarbono na atmosfera associado à tempestade extrema AD774. Outros eventos extremos foram confirmados como tendo ocorrido em AD993, 660 a.C., 5259 a.C. e 7176 a.C. A tempestade solar mais extrema que detectamos no registro de radiocarbono ocorreu por volta de 14.370 anos atrás, perto do fim da última era glacial.
Ainda não sabemos se esses eventos são simplesmente versões em larga escala de tempestades solares regulares – os chamados eventos “Cisne Negro” – ou se são causados por fenômenos físicos distintos. À medida que tempestades solares mais extremas forem identificadas a partir do registro de radiocarbono, elas aumentarão nosso conhecimento dos processos físicos que ocorrem em nossa estrela-mãe.
Uma das maiores ameaças de uma grande tempestade solar é seu potencial de matar instantaneamente toda a frota de satélites (exceto aqueles satélites de baixa altitude que são permanentemente protegidos pelo campo geomagnético), bem como derrubar redes de energia. Ser capaz de prever esses eventos e dar aviso prévio aos operadores da rede é vital.
Nos próximos anos, o registro de radiocarbono pode muito bem revelar tempestades solares mais extremas. A comunidade científica está correndo para analisar árvores antigas de diferentes regiões do mundo com o objetivo de fortalecer as evidências existentes e descobrir novas tempestades solares extremas do passado.
Melhorar nossa compreensão desses eventos extremos não é importante apenas para a datação precisa por radiocarbono, mas também para entender os processos que acontecem no Sol e em nosso próprio planeta. Também pode nos ajudar a nos preparar para a próxima tempestade solar extrema. Ainda não podemos prever quando isso vai acontecer, mas novos insights sobre o passado nos dizem que haverá uma mais cedo ou mais tarde.
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