태양은 활발한 활동을 하고 있지만, 14,000년 전 지구에 충돌한 거대한 태양 사건에 비하면 아무것도 아닙니다. 만약 오늘 그런 일이 일어난다면 지구에 미치는 영향은 파괴적일 수 있습니다.
지구상에서 가장 오래된 나무는 무려 5,000년 전으로 거슬러 올라가며 온갖 사건을 겪으며 살아왔습니다. 그들은 로마 제국의 흥망성쇠, 기독교의 탄생, 유럽인의 아메리카 발견, 최초의 달 착륙을 겪으며 살아왔습니다. 나무는 심지어 지하 토양에서 화석화될 수도 있어서 지난 30,000년과 연결될 수 있습니다.
언뜻 보기에 이 장수한 표본들은 그저 정적인 관찰자처럼 보일 수 있지만 그렇지 않습니다. 그들은 성장하면서 놀라운 일을 하고 있습니다. 태양의 활동을 기록하는 것입니다.
나무는 일년 내내 광합성을 하기 때문에 계절에 따라 색상이 바뀌며, 봄에는 더 밝아지고 가을에는 더 어두워집니다. 그 결과 나무의 성장 "고리"에 포함된 연간 기록이 생깁니다. 미국 애리조나 대학교 연륜 연구실의 연륜 연대학자인 샬럿 피어슨은 "이것은 우리에게 정말 귀중한 시간 캡슐의 보관소를 제공합니다."라고 말합니다.
20세기 대부분 동안 연륜 연대학자들은 10년 이상의 역사의 광범위한 부분에 걸친 변화를 조사하기 위해 주로 연륜을 사용했습니다. 그러나 특정 시점에서 그들이 기록한 변화는 더 갑작스럽고 격변적이었습니다. 그들이 증거를 찾고 있는 것은 우리 태양계 중심부에 있는 별의 격동적인 최근 과거에 대한 불안한 통찰력을 드러내는 거대한 태양 사건입니다.
"아무도 짧은 사건이 나타날 것이라고는 예상하지 못했습니다." 파리 콜레주 드 프랑스의 기후학자 에두아르 바르가 말했습니다. 하지만 2012년 당시 박사과정 학생이었던 후사 미야케는 현재 일본 나고야 대학의 우주선 물리학자로 놀라운 발견을 했습니다. 그녀는 일본 삼나무를 연구하던 중 거의 800년 전인 서기 774년에 단 한 해 동안 탄소-14라는 탄소의 종류가 엄청나게 증가한 것을 발견했습니다 . "정말 흥분했습니다." 미야케가 말했습니다.
처음에 데이터를 의심했지만, 미야케와 그녀의 동료들은 곧 불안한 결론에 도달했습니다. 탄소-14의 급증은 대기에 엄청난 수의 입자를 주입한 무언가에서 비롯되었을 것입니다. 이 방사성 탄소 동위 원소는 고에너지 입자가 대기의 질소에 충돌할 때 생성되기 때문입니다. 초신성과 같은 우주적 사건 과 관련이 있었을 수도 있지만 , 그 이후로 연구에서는 또 다른 가능한 원인, 즉 태양에서 튀어나온 엄청난 입자 폭발을 제안했습니다 . 이는 현대에 본 어떤 것보다 훨씬 더 큰 슈퍼플레어에 의해 생성되었을 것입니다.
영국 레딩 대학교의 우주 물리학자 매튜 오웬스는 "그들은 우리가 관찰한 어떤 것보다 최소 10배 더 큰 사건이 필요합니다."라고 말합니다. 기록 된 최초의 태양 플레어 목격은 19 세기 중반으로 거슬러 올라가며 , 1859년의 거대한 지자기 폭풍과 관련이 있는데, 이 폭풍은 이를 관찰한 천문학자 중 한 명인 리처드 캐링턴의 이름을 따서 캐링턴 사건 으로 알려졌습니다 .
게티 이미지미야케의 발견은 남극과 그린란드와 같은 곳에서 수집한 코어의 나무 고리에 대한 다른 연구와 고대 얼음 분석을 통해 확인되었습니다. 후자는 탄소-14와 유사한 대기 과정에서 생성되는 베릴륨-10과 염소-36의 상관 관계가 있는 시그니처를 포함하고 있습니다. 그 이후로 이러한 거대한 우주 방사선과 입자 폭발이 현재 알려진 것처럼 더 많은 미야케 사건이 발굴되었습니다. 지난 15,000년 동안 총 7개의 잘 연구된 사건이 발생한 것으로 알려져 있지만 , 아직 미야케 사건으로 확인되지 않은 탄소-14의 다른 스파이크가 여러 개 있습니다.
가장 최근의 사건은 1,000년 전인 CE 993년에 발생했습니다 . 연구자들은 이러한 사건이 드물게 발생하지만 다소 규칙적인 간격으로, 아마도 400~2,400년 마다 발생한다고 믿습니다 .
가장 강력한 것으로 알려진 미야케 사건은 2023년에야 발견되었는데, 바드와 그의 동료들이 14,300년 전으로 거슬러 올라가는 남부 프랑스의 화석화된 소나무에서 탄소-14 스파이크를 발견했다고 발표했을 때였습니다 . 그들이 본 스파이크는 이전에 본 미야케 사건보다 두 배나 강력했으며, 이미 의심되는 이 괴물 사건은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 클 수 있음을 시사합니다.
북극광의 원인은 무엇일까?
오로라는 태양에서 온 대전된 입자가 지구 자기장에 의해 극지방으로 몰려들 때 발생합니다. 여기서 그들은 대기 중의 가스와 충돌하여 충돌이 발생하면서 다양한 색상을 생성합니다. 태양 활동이 강할수록 오로라는 더 커질 수 있습니다. 지구 자기장은 또한 태양 활동의 증가로 영향을 받아 지자기 폭풍을 일으킬 수 있습니다.
우주에서 이 슈퍼스톰을 발견한 팀은 프랑스 남부 알프스에서 화석 나무를 수색했고, 강에 노출된 나무도 몇 개 발견했습니다. 사슬톱을 사용하여 샘플을 채취하여 실험실로 다시 가져가 조사한 결과, 엄청난 탄소-14 스파이크의 증거를 발견했습니다. 프랑스 엑스마르세유 대학교의 연륜 연대학자이자 이 연구의 공동 저자인 세실 미라몽은 "우리는 새로운 미야케 사건을 찾는 꿈을 꾸었고, 이를 발견하게 되어 매우, 매우 기뻤습니다."라고 말합니다.
딥 임팩트
하지만 오늘날 그런 사건이 다시 일어난다면 그 영향은 전례가 없을 것입니다. "수천 년 전에 살았던 사람들은 아마도 오로라를 보았을 것이고, 하늘에서 빛을 보았을 것입니다." 피어슨이 말합니다. "그들은 그것에 경탄했을지도 모릅니다. 하지만 그 이상으로는 그들에게 전혀 영향을 미치지 않았을 것입니다. 우리는 지구상에서 이런 사건을 목격하고 이로 인해 극도로 취약하고 엄청난 영향을 받는 최초의 사회입니다."
오늘날 우리 태양은 11년 주기로 최대 및 최소 활동 기간을 거치며 , 이 기간 동안 코로나 질량 방출(CME)이라고 하는 거대한 플라스마 플레어와 태양 플레어라고 하는 거대한 복사 폭발을 방출할 수 있습니다. 태양이 CME를 지구 방향으로 회전시키면 대전된 입자가 대기로 흘러들어 북극광 과 남극광이라고 알려진 오로라를 방출하면서 지자기 폭풍을 일으킬 수 있습니다 . 2024년 5월, 우리 태양이 현재 태양 최대로 향하면서 지난 20년 동안 가장 강력한 지자기 폭풍이 영국 런던과 캘리포니아 샌프란시스코 근처에서 볼 수 있는 오로라를 생성했습니다 . ( 태양 폭풍이 태양계 전체로 퍼져 나가는 효과 에 대해 자세히 읽어보세요 .)
이러한 폭풍은 지구에 혼란을 일으킬 수 있습니다. 지자기 폭풍은 대기를 부풀려 위성에 대한 대기 저항을 증가시킬 수 있습니다(예를 들어 허블 망원경은 2024년 5월 지자기 폭풍 동안 하루에 40~80m(141~262피트) 씩 떨어졌습니다 ). 또한 전력망에 엄청난 피해를 입혀 제때 꺼지지 않은 전력망에 전력을 공급할 수 있는데, 이는 1989년 퀘벡에서 전력망 중 하나가 9시간 동안 중단 되어 캐나다 인구의 4분의 1인 600만 명이 전력 공급을 받지 못한 사건에서 드러났습니다.
최근 역사상 가장 강력한 태양 폭풍인 1859년 캐링턴 사건은 지구 반구와 반구에서 강렬한 오로라 쇼를 일으켰고 전 세계의 전신선을 끊는 전기 서지를 일으켰습니다. 오늘날 캐링턴 수준의 사건의 영향은 재앙적일 것입니다. 최악의 경우 위성이 제자리에서 밀려나거나 섬세한 전자 장치가 손상되어 GPS(Global Positioning System)가 고장날 수 있으며, 지구의 여러 전력망과 인터넷도 고장날 수 있습니다. 2013년 한 보고서는 캐링턴 수준의 사건으로 인한 미국의 경제적 손실이 0.6조~2.6조 달러 (0.4조~2조 파운드)에 이를 수 있다고 추정했습니다.
그러나 미야케 사건은 다른 괴물입니다. 캐링턴 사건보다 최소 10배 더 큰 입자 폭발을 일으킵니다. 사실, 캐링턴 사건은 비교적 작아서 발생한 탄소-14의 급증은 나무 고리에 거의 나타나지 않습니다. 3월에 실시된 연구에서 캐링턴 사건에서 탄소-14의 매우 미묘한 힌트가 발견되었지만 , 미야케 사건과 비교할 수는 없습니다. 피어슨은 "나타나지 않습니다."라고 말합니다. "[뭔가 다른 일이 일어나고 있다는 것을] 의미하거나 [미야케 사건이] 캐링턴 사건보다 훨씬 더 큰 규모라는 것을 의미합니다. 극적인 측면이 있는 부분이 바로 여기입니다. 캐링턴 사건과 비슷하지만 규모가 더 큰 사건이라면 가능한 한 빨리 심각한 완화 전략이 필요합니다."
14,300년 전 지구를 휩쓴 것과 같은 규모의 사건이 일어난다면 우리 삶에 의존하고 있는 현대 기술에 엄청난 피해를 입힐 수 있다는 것은 상상하기 어렵습니다.
스웨덴 룬드 대학의 태양 과학자 라이문트 무셸러는 "캐링턴 사건은 최악의 시나리오로 추정된다"고 말한다. "그러니 문제는, 정말 훨씬 더 나쁠 수 있을까?"
게티 이미지우리는 일부 별, 특히 태양보다 작고 희미한 적색 왜성은 근처를 공전하는 행성의 대기를 찢어버릴 수 있는 슈퍼플레어를 일으키기 쉽다는 것을 알고 있습니다. 우리 태양이 지구에 그렇게 큰 위험을 초래할 가능성은 낮지만, 미야케 사건의 존재는 오늘날 우리가 관찰하는 11년 주기 보다 훨씬 더 극단적인 활동의 폭발을 일으킬 수 있으며, 캐링턴 사건보다 훨씬 더 강력할 가능성이 있습니다.
현재 불분명한 것은 미야케 사건과 지자기 폭풍 사이의 연관성입니다. 이 사건에서 생성된 탄소-14 스파이크는 태양에서 나온 고에너지 입자의 폭발에서 비롯된 것일 가능성이 큽니다. 하지만 이러한 사건이 항상 지구에서 강력한 지자기 폭풍을 일으키는 CME와 관련이 있는지는 확실하지 않습니다 . 센트럴 랭커셔 대학교의 태양 물리학자인 실비아 달라는 "태양에서 매우 큰 폭풍이 발생하면 종종 많은 고에너지 입자와 CME가 발생합니다."라고 말합니다. 하지만 그녀는 이 연관성이 "정확히 일대일은 아니다"고 지적합니다.
고에너지 입자는 태양흑점 , 태양 표면의 일부를 식히고 활동을 주도하는 뒤틀린 자기장 에서도 흘러나올 수 있지만 , 모두가 큰 분출을 일으키는 것은 아닙니다. 일부 연구자들은 미야케 사건과 태양흑점 사이에 상관관계가 없는 것으로 보인다고 말합니다 . 대신 그들은 1년 이상 지속되는 훨씬 더 장기적인 폭풍과 태양 활동 폭발 때문일 수 있다고 말합니다.
기술에 의존하는 우리 세상에 있어서 이는 매우 우려스러운 일입니다.
그렇게 많은 고에너지 입자와 방사선에 직면하게 되면, 가장 잘 보호된 장비를 제외한 모든 장비가 취약해질 수 있습니다.
"위성은 파괴될 수도 있습니다."라고 무셸러는 말했습니다.
지구의 인프라도 위험에 처할 것입니다. 오웬은 "칩을 윙윙거리며 지나가는 입자가 비트 하나를 1에서 0으로 바꿉니다."라고 말합니다. 이는 정상적인 조건에서도 가끔 발생하는 일로 , 당혹스럽고 예상치 못한 컴퓨터 오류를 유발합니다. 하지만 미야케 사건은 너무 많은 오류를 유발하여 전자 시스템을 사용할 수 없게 되거나 심지어 섬세한 회로를 파괴할 가능성이 큽니다. ( 우주에서 발생한 컴퓨터 오류에 대해 자세히 읽어보세요 .)
"원자력 발전소에 연료를 넣고 빼는 것을 제어하는 것에서, 당신은 정말로 그런 것에 대해 걱정합니다." 오웬스가 말했다. "우주 날씨에서 우리는 100년에 한 번 일어나는 사건에 대해 이야기하는 경향이 있지만, 핵 산업은 종종 1,000년에 한 번 일어나는 사건, 정말 큰 일에 대해 걱정합니다."
태양 입자의 폭발은 항공에도 큰 피해를 입힐 수 있으며, 승객이 잠재적으로 해로운 수준의 방사선 에 노출되는 것을 막기 위해 지구 자기장에 의해 유입되는 입자가 모이는 극지방에서 비행기가 다른 곳으로 이동하게 됩니다 . 하지만 이러한 입자가 태양에서 지구까지 빛의 속도에 가까운 속도로 이동한다는 점을 감안하면, 단 8분 만에 준비할 시간이 거의 없을 것입니다. 오웬스는 "사건이 실제로 예측할 수 있는 것보다 더 많이 진행 중이라는 것을 아는 경향이 있습니다."라고 말합니다.
게티 이미지태양의 크기를 측정하다
물론, 나무 고리는 미야케 사건이 발생한 1년 전체에 대한 스냅샷만 제공하므로, 그 사건이 단 한 번의 치명적인 태양 폭발의 결과인지, 아니면 1년 동안 여러 차례 활동이 증가한 기간인지는 여전히 불분명합니다. 오웬스는 "그것이 단 한 번의 하루 동안의 단일 사건인지, 슈퍼플레어 가설인지, 아니면 그 해에 비정상적으로 많은 수의 매우 큰 입자 폭풍이 우연히 발생했는지는 알 수 없습니다."라고 말합니다. 그러나 그러한 폭풍은 여전히 크고 잠재적으로 위험할 것입니다.
더 많은 미야케 사건을 찾기 위한 연륜과 얼음 코어의 추가 분석은 더 많은 답을 제공하기를 바라며 진행 중입니다. "더 많은 사건이 숨겨져 있다고 생각합니다." 미야케가 말했습니다. 스위스의 공립 연구 대학인 ETH 취리히의 태양 과학자 니콜라스 브렘은 지난 5,000년 동안의 연륜 데이터의 약 95%가 연구되었다고 추정하며, 이는 최근 역사에서 더 많은 미야케 사건이 발견될 가능성은 낮다는 것을 의미합니다. 그 이상은 보존된 목재에서 약 30,000년 분의 데이터로 제한되지만, 그 분석은 어렵습니다. "이 기간의 좋은 자료를 얻는 것은 어렵습니다." 브렘이 말했습니다.
그럼에도 불구하고, 더 많은 미야케 사건을 찾는 사냥은 계속됩니다. 6월에 바드는 더 많이 노출된 화석 나무 샘플을 수집하기 위해 프랑스 알프스로 돌아갔습니다. 이제 샘플을 끌고 가면서 그는 몇 달 동안 나무 고리를 연구하는 "지루한 작업"을 시작할 것이라고 말합니다. 어쩌면 언젠가 14,300년 전보다 더 큰 사건이 발견될지도 모릅니다.
물론 다시 일어날 가능성도 여전히 있습니다. 우리는 그것에 대비하기를 바라는 게 낫습니다.