Międzynarodowa grupa naukowców prowadzona przez Sami K. Solamki z the Max Planck Institute for Solar System Research zrekonstruowała przebieg aktywności słonecznej na przestrzeni ostatnich 11400 lat, czyli od końca ostatniej epoki lodowcowej na Ziemi. Z ich badań wynika, że aby odnaleźć moment dziejowy o średniej aktywności Słońca tak dużej jak dziś, należy się cofnąć aż o 8 tysięcy lat!

Już w 2003 roku odnaleziono pierwsze dowody na to, iż Słońce jest obecnie aktywniejsze niż 1000 lat temu. Dopiero nowy sposób badań pozwolił poszerzyć nasze wiadomości o aktywności Słońca na dłuższych okresach czasu, takich jak kilka tysięcy lat. Naukowców intrygowało zachowanie Słońca w czasie do dziś od końca epoki lodowcowej. Obecny, wysoki poziom aktywności świadczy o tym, że na Słońcu występuje więcej plam i protuberancji, które wyrzucają ze Słońca w przestrzeń kosmiczną więcej gazów. Siłę sprawczą tych zjawisk stanowi słoneczne pole magnetyczne.

Od czasu odkrycia teleskopu w siedemnastym wieku, astronomowie regularnie obserwowali plamy słoneczne. Jednak 400 lat to było dalej zbyt mało, aby zauważyć tak długodystansowy efekt. Niezawodnym źródłem informacji okazał się radioaktywny węgiel ¹⁴C, o okresie połowicznego rozpadu 5730 lat, znany szeroko jako pierwiastek pozwalający określać wiek drewna. Węgiel ten powstaje podczas zderzeń cząstek promieniowania kosmicznego z cząsteczkami powietrza w wyższych warstwach atmosfery. Ilość ¹⁴C zależy od ilości promieniowania kosmicznego padającego na naszą atmosferę. Zaś ta ilość zależy od aktywności słonecznej, gdyż podczas okresu wysokiej aktywności, pole magnetyczne Słońca spełnia zadanie pola ochronnego przed tymi cząstkami – ich ilość maleje. Dlatego wysoka aktywność Słońca prowadzi do zmniejszenia ilości ¹⁴C w węglu.

Max-Planck-Gesellschaft

Linia niebieska   Średnia aktywność słoneczna na przestrzeni ostatnich 11 tysięcy lat, na podstawie obserwacji ilości izotopu radioaktywnego węgla z przyrodzie.   Linia czerwona   Ilość plam słonecznych w zależności od czasu, na podstawie danych historycznych od roku 1610.

Węgiel ¹⁴C z wysokich warstw atmosfery dociera do biosfery, gdzie zostaje włączony w cykl życia drzewa. W momencie swojej „śmierci” drzewo przestaje pobierać więcej substancji z atmosfery, więc nie pobiera więcej radioaktywnego węgla. Porównując stężenie ¹⁴C w drzewach o tej samej długości życia w różnych okresach, można oszacować wahania stężenia izotopu.

Poprawność metody węglowej została potwierdzona przez wykonane wcześniej badania izotopu ¹⁰Be w pokrywach polarnych. Tamtejszy model również opiera się na produkcji radioaktywnego izotopu dzięki promieniowaniu kosmicznemu i daje porównywalne wyniki. Dzięki tym wszystkim badaniom otrzymano wiarygodną rekonstrukcję ilości plam słonecznych w czasie od epoki lodowcowej.

Ponieważ jasność Słońca zależy od jego aktywności, naukowcy dowiedli, że Słońce świeci dziś jaśniej niż 8 tysięcy lat temu. Znaczenie tego faktu dla efektu cieplarnianego to wciąż pytanie otwarte. Badacze z zespołu Sami K. Solanki podkreślają, że w ciągu ostatnich 25 lat, abstrahując od jedenastoletniego cyklu zmienności, aktywność jest na stałym poziomie, a przecież średnia temperatura na Ziemi gwałtownie wzrosła. Z drugiej strony, w ciągu ostatnich wieków temperatura powoli podnosiła się, jak również podnosiła się aktywność słoneczna, dlatego problem związku stanowi dziś kolejne wyzwanie dla naukowców.