रात के आकाश को देखते समय मनुष्य अक्सर अरोरा की भव्यता से आकर्षित होते हैं, लेकिन पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की सुरक्षात्मक छतरी के बाहर, सौर गतिविधि बेहद घातक हो सकती है। तेज़ लपटें और उच्च-ऊर्जा आवेशित कण विस्फोट अंतरिक्ष यात्रियों और अंतरिक्ष यान के लिए घातक ख़तरा पैदा करने के लिए पर्याप्त हैं। हाल ही में, जापान में ओकिनावा इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (ओआईएसटी) की एक शोध टीम ने मध्ययुगीन दस्तावेज़ रिकॉर्ड के साथ पेड़ के छल्ले में कार्बन आइसोटोप के सटीक माप को जोड़कर 1200 और 1201 ईस्वी के बीच हुई एक सौर प्रोटॉन घटना की सफलतापूर्वक पहचान की, जो पिछली सौर गतिविधि के पुनर्निर्माण और भविष्य के अंतरिक्ष मौसम पूर्वानुमानों में सुधार के लिए महत्वपूर्ण सुराग प्रदान करती है।
तथाकथित सोलर प्रोटोन इवेंट्स (एसपीई) एक हिंसक विस्फोट के दौरान सूर्य द्वारा उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन और अन्य कणों को पृथ्वी की ओर फेंकने को संदर्भित करता है। ये कण प्रकाश की गति से लगभग 90% तक की गति से पृथ्वी की ओर उड़ सकते हैं। 1972 में, अपोलो 16 और अपोलो 17 मिशनों के बीच सूर्य ने कई ऐसी घटनाओं का अनुभव किया। यदि अंतरिक्ष यात्री उस समय गहरे अंतरिक्ष में मिशन कर रहे थे, तो उन्हें प्रभावी परिरक्षण के अभाव में विकिरण की घातक खुराक का सामना करना पड़ा होगा। जैसे-जैसे मानवयुक्त चंद्रमा लैंडिंग और अधिक दूरगामी मानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ान कार्यक्रमों को एजेंडे में वापस रखा जाता है, ऐसे "अचानक सौर तूफान" के जोखिमों की पहचान और आकलन कैसे किया जाए यह तेजी से महत्वपूर्ण हो गया है।
ओआईएसटी अनुसंधान टीम ने इस बार एक नई "अंतःविषय साक्ष्य संग्रह" विधि अपनाई: एक ओर, उन्होंने जापान के उत्तरी होन्शू, एओमोरी प्रान्त में शिमोकिता प्रायद्वीप से खोदे गए दबे हुए हिनोकी सरू (असुनारो) की लकड़ी के नमूनों का चयन किया, और साल-दर-साल उनमें कार्बन 14 सामग्री का उच्च-सटीक माप किया; दूसरी ओर, उन्होंने संदिग्ध मजबूत सौर गतिविधि की अवधि को लॉक करने के लिए मध्यकालीन जापानी अभिजात फुजिवारा सदाई की डायरी "मीगेत्सुकी" और चीनी ऐतिहासिक सामग्रियों में उसी अवधि के अरोरा रिकॉर्ड पर भरोसा किया, और फिर ट्री रिंग डेटा में विसंगतियों को देखने के लिए "मैच पॉइंट" पर भरोसा किया।
कार्बन-14 एक रेडियोधर्मी कार्बन आइसोटोप है जो तब उत्पन्न होता है जब उच्च-ऊर्जा कण पृथ्वी के वायुमंडल पर बमबारी करते हैं। यह वायुमंडलीय परिसंचरण के साथ पौधों में प्रवेश करता है और उस वर्ष के पेड़ के छल्ले में स्थिर हो जाता है, जो उस वर्ष की ब्रह्मांडीय किरणों और सौर गतिविधि के लिए "नकारात्मक छोड़ने" के बराबर है। अतीत में, वैज्ञानिकों ने लगभग 10,000 वर्षों के समय पैमाने पर सौर गतिविधि के इतिहास का पुनर्निर्माण करने के लिए इस पद्धति का उपयोग किया है। हालाँकि, थोड़ी कम तीव्रता और उच्च आवृत्ति के साथ "उप-चरम" सौर प्रोटॉन घटनाओं को पकड़ने के लिए अत्यधिक उच्च माप सटीकता और यथासंभव संकीर्ण समय खोज विंडो दोनों की आवश्यकता होती है।
यहीं पर ऐतिहासिक दस्तावेज़ काम आते हैं। फुजिवारा सदाके (1162-1241) ने अपनी डायरी में दर्ज किया कि फरवरी 1204 ई. में, उन्होंने क्योटो में "उत्तरी आकाश में एक लाल रोशनी दिखाई देती हुई" देखी। हालाँकि सौर प्रोटॉन घटनाएँ सीधे तौर पर उरोरा उत्पन्न नहीं करती हैं, वे अक्सर मजबूत सौर गतिविधि के साथ होती हैं जो उरोरा को उत्तेजित कर सकती हैं। यह रिकॉर्ड अनुसंधान टीम को महत्वपूर्ण सुराग प्रदान करता है। इसके आधार पर, उन्होंने केंद्रित परीक्षण के लिए निकटवर्ती वर्षों से ट्री-रिंग नमूनों का चयन किया, और अंततः 1200 की सर्दियों और 1201 के वसंत के बीच कार्बन -14 में एक महत्वपूर्ण असामान्य वृद्धि की खोज की, जो दर्शाता है कि उस समय "उप-चरम" तीव्रता की एक सौर प्रोटॉन घटना हुई थी।
वर्ष को और अधिक स्पष्ट करने और सहसंबंध को सत्यापित करने के लिए, टीम ने वृक्ष रिंग की चौड़ाई और जलवायु पैटर्न के तुलनात्मक विश्लेषण के माध्यम से घटना की समय सीमाओं को परिष्कृत करने के लिए डेंड्रोक्रोनोलॉजी और डेंड्रोक्लाइमेटोलॉजी तकनीकों का भी उपयोग किया। जापानी दस्तावेज़ों के अलावा, उसी अवधि की चीनी इतिहास की किताबों में कम अक्षांश वाले लाल अरोरा के दुर्लभ रिकॉर्ड भी हैं। यह पेड़ के छल्लों में कार्बन-14 विसंगतियों द्वारा इंगित समय अवधि के साथ अत्यधिक सुसंगत है, जो इस सौर घटना के अस्तित्व का समर्थन करता है।
ओआईएसटी के सौर-पृथ्वी पर्यावरण और जलवायु अनुसंधान इकाई के अनुसंधान नेता प्रोफेसर युको मियाहारा ने बताया कि ऐतिहासिक सौर प्रोटॉन घटनाओं पर पिछला शोध बहुत कम संख्या में "सुपर घटनाओं" पर केंद्रित था, और इस काम का महत्व अधिक सामान्य लेकिन फिर भी स्पष्ट रूप से हानिकारक "उप-चरम" घटनाओं की पहचान के लिए एक पद्धतिगत आधार प्रदान करना है। ऐसी घटनाओं की ऊर्जा ज्ञात सबसे चरम घटनाओं का लगभग 10% से 30% है। हालाँकि यह वैश्विक आपदा का कारण नहीं बनेगा, लेकिन यह परिक्रमा करने वाले उपग्रहों, गहरे अंतरिक्ष अभियानों और भविष्य के चंद्र ठिकानों की सुरक्षा के लिए गंभीर चुनौतियाँ पैदा करने के लिए पर्याप्त है।
उच्च परिशुद्धता वाले कार्बन-14 मापों के माध्यम से, अनुसंधान दल ने न केवल एक विशिष्ट सौर प्रोटॉन घटना का पता लगाया, बल्कि लगभग 1190 से 1220 ईस्वी तक के सौर गतिविधि चक्र के विवरण का पुनर्निर्माण भी किया। विश्लेषण से पता चलता है कि, आज के लगभग 11 वर्षों के सौर गतिविधि चक्र के विपरीत, उस समय सौर चक्र केवल 7 से 8 वर्षों का था, और यह अत्यंत सक्रिय अवस्था में था। इस बार पहचानी गई सौर प्रोटॉन घटना एक चक्र के चरम चरण में हुई। यह परिणाम विभिन्न अवधियों में सूर्य की गतिविधि के पैटर्न को समझने के लिए महत्वपूर्ण साक्ष्य प्रदान करता है।
प्रोफेसर मियाहारा ने इस बात पर जोर दिया कि सूर्य के व्यवहार को पूरी तरह से बहाल करने के लिए अकेले कार्बन -14 डेटा पर्याप्त नहीं है, और इसे ऐतिहासिक दस्तावेजों में सनस्पॉट और ऑरोरल अवलोकन रिकॉर्ड के साथ पारस्परिक रूप से पुष्टि की जानी चाहिए। उन्होंने बताया कि ट्री-रिंग डेटा और साहित्य रिकॉर्ड की व्यापक तुलना के माध्यम से, शोधकर्ता सौर गतिविधि के समय को अधिक सटीक रूप से पुनर्निर्माण कर सकते हैं और इस प्रकार चरम अंतरिक्ष मौसम की घटनाओं को उत्पन्न करने वाली स्थितियों और विशेषताओं को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं। उदाहरण के लिए, पुनर्निर्माण के परिणाम बताते हैं कि यद्यपि यह सौर प्रोटॉन घटना सौर गतिविधि के चरम पर हुई थी, इतिहास में कुछ लंबे समय तक चलने वाले कम अक्षांश वाले अरोरा अपने पुनर्निर्माण चक्र के निचले भाग के करीब गिर गए प्रतीत होते हैं। इस "असामान्य" घटना का तात्पर्य यह है कि सूर्य न्यूनतम अवधि के दौरान विभिन्न तंत्रों के माध्यम से विशेष अंतरिक्ष मौसम की घटनाओं को भी ट्रिगर कर सकता है।