Des cernes d’arbres révèlent une tempête solaire dévastatrice vieille de 2700 ans

Cette année, les aurores boréales ont été visibles bien plus au sud que d’habitude, et les photos des teintes colorées ont envahi les réseaux sociaux. Imaginez maintenant une aurore des centaines de fois plus brillante, sauf que personne ne pourrait la prendre en photo, car l’assaut de particules venant du soleil transformerait instantanément les smartphones en briques.

Ces tempêtes solaires extrêmes sont rares : seules six ont laissé des traces sur Terre au cours des 14 500 dernières années, et aucune n’a été observée depuis l’apogée de l’empire assyrien, il y a près de 2 700 ans. Une équipe de chercheurs dirigée par Irina Panyushkina, du laboratoire de recherche sur les cercles d’arbres de l’université de l’Arizona, et Timothy Jull, du département des géosciences de l’université de l’Arizona, a mis le doigt sur la dernière explosion de rayonnement cosmique si puissante que, si elle se produisait aujourd’hui, elle ferait des ravages sur les réseaux électriques, les satellites et les réseaux de communication de toute la planète

En analysant les cernes des arbres à la recherche de carbone 14, une variante radioactive naturelle du carbone, l’équipe a découvert un pic datant de l’an 664 avant J.-C., mettant ainsi le doigt sur la seule tempête solaire extrême dont la chronologie a longtemps échappé aux chercheurs.

Selon Mme Panyushkina, auteur principal de l’étude et professeur agrégé de dendrochronologie au Laboratoire de recherche sur les cernes des arbres, la détermination du moment précis d’une éruption solaire massive fournit des données importantes aux scientifiques qui étudient et développent des modèles de l’activité du soleil au fil du temps.

Le carbone 14 se forme continuellement dans l’atmosphère sous l’effet du rayonnement cosmique, a expliqué Mme Panyushkina. Le carbone 14 finit par réagir avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone.

« Au bout de quelques mois, le carbone 14 aura voyagé de la stratosphère vers la basse atmosphère, où il est absorbé par les arbres et devient partie intégrante du bois au fur et à mesure de leur croissance », a déclaré Mme Panyushkina.

Ce n’est qu’en 2012 que les tempêtes solaires extrêmes, connues sous le nom d’événements Miyake, ont été reconnues. Cette année-là, Fusa Miyake, physicienne japonaise et collaboratrice de l’équipe de Mme Panyushkina, a publié un article faisant état de la signature révélatrice de ces tempêtes : des pics d’isotopes de carbone radioactif dans les anneaux de croissance des arbres.

Les événements de Miyake se produisent lorsque le champ électromagnétique du soleil s’affaiblit, ce qui permet au plasma de la surface du soleil de s’échapper dans l’espace. Avec l’augmentation de l’activité solaire, les protons bombardent l’atmosphère terrestre et déclenchent des réactions chimiques qui entraînent un pic d’isotopes radioactifs.

« Grâce au radiocarbone présent dans les cernes des arbres, nous savons désormais que six événements de Miyake se sont produits au cours des 14 500 dernières années », a ajouté Mme Panyushkina. « S’ils se produisaient aujourd’hui, ils auraient des effets cataclysmiques sur les technologies de communication.

Mme Panyushkina et son équipe ont utilisé des couteaux chirurgicaux pour disséquer des cernes individuels à partir d’échantillons de bois anciens, y compris des échantillons d’arbres morts enterrés dans les berges des rivières et des bois excavés lors de fouilles archéologiques. Les chercheurs ont ensuite brûlé la cellulose – le principal composant du bois – pour en déterminer la teneur en radiocarbone.

Pour déterminer si les tempêtes solaires sont à l’origine des pics de radiocarbone, les chercheurs ont comparé les données relatives aux cernes des arbres aux pics que d’autres chercheurs ont trouvés dans un autre isotope, le béryllium 10, enfermé dans des carottes de glace prélevées sur des glaciers et des nappes glaciaires. Comme le carbone 14, le béryllium 10 se forme dans l’atmosphère sous l’effet des particules solaires. La pluie et la neige capturent l’isotope et le fixent dans les couches de glace, de la même manière que les arbres absorbent le carbone 14.

« Si les carottes de glace du pôle Nord et du pôle Sud présentent un pic de l’isotope béryllium-10 pour une année donnée, correspondant à une augmentation du radiocarbone dans les cernes des arbres, nous savons qu’il y a eu une tempête solaire », a indiqué Mme Panyushkina. Bien que les cernes des arbres puissent agir comme des « archivistes » enregistrant les événements de Miyake, les chercheurs n’ont jusqu’à présent pas été en mesure de trouver des preuves d’un modèle dans les événements.

« Les cernes des arbres nous donnent une idée de l’ampleur de ces tempêtes massives, mais nous ne pouvons détecter aucun type de schéma, de sorte qu’il est peu probable que nous puissions un jour prédire quand un tel événement va se produire », a-t-elle conclu. « Néanmoins, nous pensons que notre article transformera la façon dont nous recherchons et comprenons le signal du pic de carbone 14 des événements extrêmes de protons solaires dans les cernes des arbres.

« L’énergie dégagée par ce type d’événement modifie non seulement la teneur en radiocarbone de l’atmosphère, mais aussi sa chimie », a-t-elle ajouté. « Nous essayons de comprendre comment ces événements puissants et de courte durée affectent le système terrestre dans son ensemble.

Article : ‘The timing of the ca-660 BCE Miyake solar-proton event constrained to between 664 and 663 BCE’ / ( 10.1038/s43247-024-01618-x ) – University of Arizona – Publication dans la revue Communications Earth & Environment

Source : Université d’Arizona – Traduction Enerzine.com

Légende illustration : Une éruption solaire jaillit de la surface du soleil sur cette image capturée par le Solar Dynamics Observatory de la NASA en 2012. En de rares occasions, des tempêtes solaires beaucoup plus extrêmes affectent la Terre d’une manière telle que si elles se produisaient aujourd’hui, elles dévasteraient probablement les infrastructures de communication modernes à grande échelle. – Crédit NASA/SDO and the AIA, EVE, and HMI science teams