Beryllium in poolijs vormt maat voor zonneactiviteit

De concentratie van het radioactieve isotoop beryllium-10 in poolijs is een goede indicator voor de activiteit van de zon. Dat is ontdekt door onderzoekers in Zwitserland en de Sovjetunie die het bovenste deel van een 300 meter lange boorkern uit Groenland hebben geanalyseerd. Uit hun onderzoek blijkt dat de berylliumconcentratie op de verschillende diepten in het ijs in de afgelopen tweehonderd jaar precies tegengesteld aan de zonneactiviteit varieerde.

De activiteit van de zon kan worden afgeleid uit het (gemiddelde) aantal vlekken dat op de zon is te zien, of uit de frequentie en intensiteit van poollichten. Gaat men terug tot voor het jaar 1600, dan wordt de informatie hierover echter steeds onzekerder en moet men zijn toevlucht nemen tot indirecte gegevens. Dat zijn bijvoorbeeld de radioactieve isotopen die in die tijd gevormd moeten zijn door botsingen van deeltjes van de kosmische straling met de gasatomen van de atmosfeer. Bij een grote activiteit van de zon worden er juist weinig van zulke isotopen gevormd, doordat de zon de uit het heelal komende kosmische straling dan als het ware 'wegduwt', terwijl bij een geringe activiteit de produktie het grootst is.

De voor dit onderzoek meest geschikte isotopen zijn koolstof-14 en beryllium-10. Beide worden op dezelfde manier hoog in de atmosfeer gevormd en vervallen daarna langzaam tot niet-radioactieve isotopen. Koolstof wordt daarbij geoxydeerd tot kooldioxyde en wordt daarna een uitwisselingsprodukt tussen atmosfeer, biosfeer en oceanen. Beryllium hecht zich aan deeltjes in de atmosfeer en is daar na 1 a 2 jaar in de vorm van neerslag voorgoed uit verdwenen. Deze korte verblijftijd in de atmosfeer maakt dat beryllium veel geschikter is dan koolstof voor het detecteren van korte-termijnveranderingen in de activiteit van de zon.

Pas na de komst van speciale, gevoelige massaspectrometers kon het isotoop beryllium-10 echter pas voor dit onderzoek worden gebruikt. Met behulp van zo'n instrument hebben genoemde onderzoekers nu de concentratie radioactief beryllium gemeten langs een boorkern van poolijs dat in de afgelopen tweehonderd jaar werd gevormd. Individuele jaarlagen in het ijs werden geidentificeerd met behulp van HO-concentraties, terwijl absolute dateringen werden verricht met behulp van de signalen die waterstofbomexplosies en vulkaanuitbarstingen in het ijs hadden achtergelaten (Nature 347, p. 164).

Uit de gemeten concentraties radioactieve beryllium werden vervolgens de concentraties in et jaar van hun ontstaan afgeleid. Er bleek een duidelijke anticorrelatie te bestaan tussen die berylliumconcentraties en de bekende zonneactiviteit in de afgelopen 200 jaar. Zowel de bekende 11-jarige als de mogelijk 80-jarige activiteitscycli van de zon waren in de berylliumconcentratie terug te vinden, evenals de 'vertraging' van 1 a 2 jaar als gevolg van de verblijftijd van het beryllium in de atmosfeer. Dit wijst er op dat het radioactieve isotoop een bruikbaar hulpmiddel is voor het traceren van de zonneactiviteit in het verleden. Zowel zonnefysici als klimatologen zouden dit nu in hun onderzoek kunnen gaan gebruiken.

    • George Beekman