Geochemie:Stärkster Sonnensturm der Erdgeschichte nachgewiesen

Geochemie: Heutige Sonneneruptionen beobachtet etwa der Nasa-Satellit "Solar Dynamics Observatory".

Heutige Sonneneruptionen beobachtet etwa der Nasa-Satellit "Solar Dynamics Observatory".

(Foto: Solar Dynamics Observatory; NASA/dpa)

Vor 14 300 Jahren ging ein verheerender Sonnensturm auf der Erde nieder, das zeigen Jahresringe von fossilen Bäumen. Heute hätte ein solches Ereignis schwerwiegende Folgen.

Von Andreas Jäger

Stromausfälle, kaputte Satelliten, eine hohe Strahlenbelastung auf Flugreisen: Würde sich heute ein massiver Sonnensturm ereignen, hätte die daraus resultierende lokale Änderung des Erdmagnetfelds gravierende Auswirkungen.

Dass es dazu durchaus kommen könnte, zeigt eine Studie, die ein Team um den Klimawissenschaftler Edouard Bard von der Universität Aix-Marseille kürzlich im Fachjournal Philosophical Transactions of the Royal Society A veröffentlicht hat. Demnach wütete vor 14 300 Jahren ein Sonnensturm von bislang unbekanntem Ausmaß auf der Erde. Die Forscher fanden dies heraus, indem sie die Jahresringe von subfossilen Bäumen mithilfe der Radiokarbonmethode untersuchten. Dabei stellten sie Auffälligkeiten in bestimmten Ringen fest: In einem einzelnen Jahr stieg der Anteil radioaktiver Kohlenstoffatome stark an - und sank dann wieder. Für die Studienautoren geht das auf einen verheerenden Sonnensturm zurück.

Radiokarbon, also das radioaktive Kohlenstoffisotop C-14, wird fortlaufend in der oberen Atmosphäre produziert, durch eine Abfolge von Reaktionen, die von kosmischer Strahlung ausgehen. In lebenden Organismen reichert sich Kohlenstoff gleichmäßig an, in abgestorbenen Organismen hingegen sinkt der Anteil der C-14-Atome mit der Zeit im Vergleich zu C-12, dem häufigsten Kohlenstoff-Isotop. Dieser Zerfall läuft immer mit derselben Geschwindigkeit ab, darauf beruht die Radiokarbondatierung. Extreme Sonneneruptionen nun können zur Anreicherung von zusätzlichem C-14 führen, sofern die energetischen Teilchen, die dabei von der Sonne ausgespuckt werden, die Erde erreichen.

Die Spuren eines solches Ereignisses wies die Forschergruppe in den untersuchten Bäumen nach. Insgesamt 111 subfossile Baumstämme gingen in die Analyse ein, die Stämme hatten sie zunächst per Spitzhacke im Uferbereich des Flüsschens Drouzet in den südlichen französischen Alpen freigelegt. "Subfossil" bedeutet, dass der Prozess der Fossilisation noch nicht abgeschlossen, das tote Holz aber weitestgehend erhalten ist. Jedes Jahr werden subfossile Bäume im Oberlauf der Durance und ihren Zuflüssen durch Erosion zutage gefördert.

Sonneneruptionen werden derzeit häufiger

Die Forschergruppe schnitt aus den konservierten Waldkiefern mit einer Motorsäge zunächst Scheiben heraus. Die Scheiben wurden dann ins Labor gebracht, wo jeder Baum durch eine dendrochronologische Analyse entlang eines Zeitstrahls einsortiert wurde. Dendrochronologie nennt man die Wissenschaft der Altersbestimmung von Bäumen. Im einfachsten Fall geschieht das durch das Zählen der Jahresringe. Allerdings geben Holzringe noch weit mehr über Bäume preis, klimatische Veränderungen etwa.

Im Labor trennten die Forscher von einigen der Holzscheiben einen Streifen ab. Die Streifen wurden mit einem Skalpell in kleine, 100 Milligramm wiegende Holzstückchen aufgeteilt, sodass jedes Stückchen einem Jahresring entsprach. Mehr als 400 Holzstücke von 15 verschiedenen Bäumen analysierten die Forscher daraufhin mit der Radiokarbonmethode, mit dem Ergebnis, dass die C-14-Konzentration vor 14 300 Jahren um etwa 30 Prozent anstieg - ein Relikt des stärksten bislang bekannten Sonnensturms. In einem Abgleich mit Anomalien der Isotopenhäufigkeit von Beryllium-10 in Eisbohrkernen aus Grönland bestätigte sich diese Messung.

Doch wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass es erneut zu einem solchen Sonnensturm kommt? Die Polarlichter, die kürzlich in Deutschland zu sehen waren, sind ein Indiz dafür, dass die Sonnenaktivität, die in einem elfjährigen Zyklus schwankt, momentan zunimmt. Deshalb kommt es aktuell häufiger zu Sonneneruptionen, dem Auswurf von geladenen Teilchen, die dann in einer Plasmawolke durch den Weltraum fliegen und beim Aufprall auf die Erdatmosphäre einen Sonnensturm auslösen können. Die Plasmawolken werden jedoch radial in alle Raumrichtungen geschleudert, die Erde macht nur einen winzigen Teil der möglichen Zielfläche aus. Die Wahrscheinlichkeit für einen katastrophalen Sonnensturm wie vor 14 300 Jahren ist also gering.

Für die Menschen des Jungpaläolithikums ging der massive Sonnensturm wohl ohnehin glimpflich aus. Vermutlich sahen sie Lichterscheinungen; vor gesundheitlichen Schäden auf dem Boden bieten die Atmosphäre und das Magnetfeld der Erde aber Schutz.

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