L'activité du Soleil au cours des 11 400 dernières années, c'est-à-dire jusqu'à la fin de la dernière période glaciaire sur Terre, a été pour la première fois reconstruite quantitativement par un groupe international de chercheurs dirigé par Sami K. Solanki du Max Planck Institut de recherche sur les systèmes solaires (Katlenburg-Lindau, Allemagne). Les scientifiques ont analysé les isotopes radioactifs des arbres qui vivaient il y a des milliers d'années. Comme les scientifiques d'Allemagne, de Finlande et de Suisse le rapportent dans le numéro actuel de la revue scientifique «Nature» du 28 octobre, il faut remonter plus de 8 000 ans pour trouver un moment où le Soleil était, en moyenne, aussi actif comme au cours des 60 dernières années. Sur la base d'une étude statistique des périodes antérieures d'activité solaire accrue, les chercheurs prédisent que le niveau actuel de forte activité solaire ne se poursuivra probablement que pendant encore quelques décennies.
L'équipe de recherche avait déjà trouvé en 2003 des preuves que le Soleil était plus actif maintenant qu'au cours des 1000 années précédentes. Un nouvel ensemble de données leur a permis d'étendre la durée de la période étudiée à 11 400 ans, de manière à pouvoir couvrir toute la durée écoulée depuis la dernière période glaciaire. Cette étude a montré que l'épisode actuel de forte activité solaire depuis environ 1940 est unique au cours des 8000 dernières années. Cela signifie que le Soleil a produit plus de taches solaires, mais aussi plus de fusées éclairantes et d'éruptions, qui éjectent d'énormes nuages de gaz dans l'espace que par le passé. L'origine et la source d'énergie de tous ces phénomènes sont le champ magnétique du Soleil.
Depuis l'invention du télescope au début du XVIIe siècle, les astronomes ont régulièrement observé des taches solaires. Ce sont des régions de la surface solaire où l'approvisionnement énergétique de l'intérieur solaire est réduit en raison des forts champs magnétiques qu'elles abritent. En conséquence, les taches solaires sont plus fraîches d'environ 1 500 degrés et semblent sombres par rapport à leur environnement non magnétique à une température moyenne de 5 800 degrés. Le nombre de taches solaires visibles sur la surface solaire varie avec le cycle d'activité de 11 ans du Soleil, qui est modulé par des variations à long terme. Par exemple, il n'y avait presque pas de taches solaires vues pendant la seconde moitié du XVIIe siècle.
Pour de nombreuses études concernant l'origine du soleil actif et son effet potentiel sur les variations à long terme du climat de la Terre, l'intervalle de temps depuis l'année 1610, pour lequel des enregistrements systématiques des taches solaires existent, est beaucoup trop court. Pour les premiers temps, le niveau d'activité solaire doit être dérivé d'autres données. Ces informations sont stockées sur Terre sous la forme d'isotopes «cosmogéniques». Ce sont des noyaux radioactifs résultant de collisions de particules énergétiques de rayons cosmiques avec des molécules d'air dans la haute atmosphère. L'un de ces isotopes est le C-14, du carbone radioactif avec une demi-vie de 5730 ans, qui est bien connu de la méthode C-14 pour déterminer l'âge des objets en bois. La quantité de C-14 produite dépend fortement du nombre de particules de rayons cosmiques qui atteignent l'atmosphère. Ce nombre, à son tour, varie avec le niveau d'activité solaire: pendant les périodes de forte activité, le champ magnétique solaire fournit un bouclier efficace contre ces particules énergétiques, tandis que l'intensité des rayons cosmiques augmente lorsque l'activité est faible. Par conséquent, une activité solaire plus élevée entraîne une baisse du taux de production de C-14, et vice versa.
En mélangeant les processus dans l'atmosphère, le C-14 produit par les rayons cosmiques atteint la biosphère et une partie de celui-ci est incorporé dans la biomasse des arbres. Certains troncs d'arbres peuvent être récupérés sous le sol des milliers d'années après leur mort et le contenu de C-14 stocké dans leurs cernes peut être mesuré. L'année au cours de laquelle le C-14 a été incorporé est déterminée en comparant différents arbres avec des durées de vie qui se chevauchent. De cette façon, on peut mesurer le taux de production de C-14 dans le temps sur 11 400 ans, jusqu'à la fin de la dernière période glaciaire. Le groupe de recherche a utilisé ces données pour calculer la variation du nombre de taches solaires au cours de ces 11 400 ans. Le nombre de taches solaires est également une bonne mesure de la force des divers autres phénomènes de l'activité solaire.
La méthode de reconstruction de l'activité solaire dans le passé, qui décrit chaque maillon de la chaîne complexe reliant les abondances d'isotopes avec le nombre de taches solaires avec des modèles physiques quantitatifs cohérents, a été testée et évaluée en comparant les enregistrements historiques des nombres de taches solaires directement mesurés avec les plus courts plus tôt reconstructions sur la base de l'isotope cosmogénique Be-10 dans les boucliers polaires de glace. Les modèles concernent la production des isotopes par les rayons cosmiques, la modulation du flux des rayons cosmiques par le champ magnétique interplanétaire (le flux magnétique solaire ouvert), ainsi que la relation entre le champ magnétique solaire à grande échelle et le nombre de taches solaires. De cette manière, pour la première fois, une reconstruction quantitativement fiable du nombre de taches solaires pendant tout le temps écoulé depuis la fin de la dernière période glaciaire a pu être obtenue.
Parce que la luminosité du Soleil varie légèrement avec l'activité solaire, la nouvelle reconstruction indique également que le Soleil brille un peu plus lumineux aujourd'hui qu'il y a 8 000 ans auparavant. La question de savoir si cet effet aurait pu contribuer de manière significative au réchauffement climatique de la Terre au cours du siècle dernier est une question ouverte. Les chercheurs autour de Sami K. Solanki soulignent le fait que l'activité solaire est restée à un niveau à peu près constant (élevé) depuis environ 1980 - à l'exception des variations dues au cycle de 11 ans - tandis que la température mondiale a connu une forte augmentation supplémentaire au cours de cet instant. En revanche, les tendances assez similaires de l'activité solaire et de la température terrestre au cours des derniers siècles (à l'exception notable des 20 dernières années) indiquent que la relation entre le Soleil et le climat reste un défi pour de nouvelles recherches.
Source originale: communiqué de presse de la société Max Planck
