REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Matahari memiliki banyak ritme dan melalui berbagai siklus aktivitas. Salah satu yang paling terkenal adalah siklus Schwabe, yang memiliki periode hingga 11 tahun. Siklus ini ditemukan oleh ilmuwan Heinrich Schwabe yang menandai perubahan aktivitas matahari yang terjadi dalam 11 tahun.
Namun, bagaimana siklus dengan skala waktu lebih lama dan apa yang ilmuwan dapat lakukan untuk memahaminya?
Dilansir Universe Today, Matahari ternyata telah meninggalkan beberapa petunjuk tersembunyi di lingkaran pohon. Sekitar 400 tahun lalu, para astronom mulai mengamati Matahari dengan teleskop baru.
Para astronom mulai memperhatikan bintik Matahari yang datang dan pergi. Pengamatan ini yang mengajari mereka banyak hal mengenai aktivitas dari salah satu bintang di Tata Surya tersebut.
Semakin banyak bintik matahari, maka semakin banyak juga yang terjadi di dalam Matahari. Tetapi ada siklus lain dengan durasi lebih lama yang berdampak pada Bumi dan iklimnya.
Sebuah tim ilmuwan ingin merekonstruksi siklus Schwabe dalam waktu lebih dari 400 tahun untuk memahami bagaimana matahari bekerja. Untuk melakukannya, mereka harus menemukan petunjuk yang ditinggalkan oleh Matahari di dalam pepohonan.
Petunjuk tersebut berupa radionuklida yang diciptakan oleh sinar kosmik. Tim peneliti dipimpin oleh Hans-Arno Synal dan Lukas Wacker dari Laboratory of Ion Beam Physics di ETH Zurich.
Tim menelusuri siklus Schwabe hingga era 969, dengan mengukur konsentrasi karbon radioaktif di lingkaran pohon. Mereka mempublikasikan hasil mereka dalam makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience.
Satu hal unik mengenai pohon adalah tumbuhan ini tumbuh dalam siklus tahunan. Karena itu, setiap tahun, saat menumbuhkan lingkaran berbentuk cincin lainnya, itu adalah cuplikan dari keluaran Matahari pada tahun itu.
Menyatukan semua lingkaran itu memberi gambaran akurat tentang aktivitas matahari. Dalam studi ini, para ilmuwan melihat arsip lingkaran pohon dari Inggris dan Swiss.
Setiap lingkaran mengandung ejumlah kecil karbon radioaktif, sedikitnya satu atom Karbon 14 (C14) per 1000 miliar atom. Karena para ilmuwan mengetahui bahwa waktu paruh C14 adalah sekitar 5.700 tahun, mereka dapat menghitung konsentrasi atom C14 di atmosfer saat setiap cincin tumbuh.
Dari sana, terdapat hal yang lebih menarik. Karbon radioaktif di lingkaran pohon tidak berasal dari Matahari. Itu berasal dari sinar kosmik yang mencapai Bumi dari luar Tata Surya kita.
Namun, medan magnet Matahari membantu mencegah sinar kosmik mencapai bumi. Semakin kuat medan magnet Matahari, semakin sedikit isotop C14 yang mencapai Bumi untuk diambil oleh pertumbuhan pohon.
Jadi jumlah C14 yang lebih rendah di lingkaran pohon berkorelasi dengan periode aktivitas matahari yang lebih besar. Tetapi mengukur jumlah isotop c14 yang sangat kecil ini di lingkaran pohon tidaklah mudah dan juga tidak mendeteksi perbedaan dari tahun ke tahun.
"Satu-satunya pengukuran semacam itu dilakukan pada tahun 80-an dan 90-an, tetapi hanya untuk 400 tahun terakhir dan menggunakan metode penghitungan yang sangat melelahkan,” ujar Wacker.
Metode penghitungan menggunakan pencacah Geiger untuk mengukur peristiwa peluruhan setiap isotop. Cara itu membutuhkan banyak bahan dan waktu.
Tim peneliti kemudian menemukan metode lain, yaitu spektrometri massa akselerator. Spektrometri jenis ini dikembangkan pada pertengahan abad ke-20 dan sangat berguna untuk mendeteksi radioisotop yang berumur panjang, seperti C14.
"Dengan menggunakan spektrometri massa akselerator modern, kami sekarang dapat mengukur konsentrasi C14 hingga 0,1 persen hanya dalam beberapa jam dengan sampel lingkaran pohon yang seribu kali lebih kecil," jelas Nicolas Brehm, salah satu ilmuwan yang bertanggung jawab atas analisis tersebut.
Sampel lingkaran pohon mengandung dua jenis karbon. Di samping isotop C14 radioaktif adalah C12, isotop karbon stabil yang paling melimpah dari dua jenis yang ada di Bumi.
Spektrometer massa akselerator mempercepat kedua isotop tersebut sebelum dikirim melalui medan magnet. Bidang ini mengarahkan satu jenis karbon ke satu arah dan isotop lainnya ke arah lain karena massa yang berbeda. Hasil pengukuran tersebut kemudian dianalisis secara statistik.
Hasilnya, tim ilmuwan mampu merekonstruksi catatan aktivitas Matahari dari 969 hingga 1933. Rekonstruksi mengonfirmasi siklus 11 tahun Schwabe Matahari sejak 969 Masehi.
Itu juga menunjukkan bahwa amplitudo siklus atau seberapa banyak aktivitas matahari naik dan turun, lebih kecil selama minimum Matahari yang tahan lama. Rekonstruksi mereka juga menegaskan hal lain. Pada 993, terjadi peristiwa proton matahari yang menciptakan puncak di atmosfer C14.
Peristiwa ini terjadi ketika proton yang dipancarkan Matahari dipercepat untuk menembus medan magnet bumi dan menyebabkan ionisasi di atmosfer. Ada perdebatan seputar peristiwa 993, tetapi studi ini menegaskan keberadaannya.
Para peneliti juga menemukan bukti dua peristiwa proton lagi. Satu pada 1052 dan satu di 1279. Ini adalah pertama kalinya peristiwa itu terdeteksi dan itu mungkin mengindikasikan bahwa fenomena terjadi lebih sering daripada yang diperkirakan. Ini sangat menarik karena peristiwa ini dapat menimbulkan bahaya bagi elektronik di Bumi dan satelit.
Bumi memiliki beberapa pohon yang berumur sangat panjang. Salah satunya, pohon pinus bristlecone di California bernama Methuselah, diperkirakan berumur sekitar 5.000 tahun.
Tetapi dalam penelitian ini, tidak perlu mengganggu kebaradaan pohon-pohon kuno yang masih hidup. Sebagai gantinya, para peneliti memeriksa kayu kuno yang digunakan di gedung-gedung yang masih berdiri, seperti di Gereja Abbey St Alban, St Albans, Hertfordshire, Inggris.
Tim tersebut memeriksa 13 kayu berbeda dari 11 bangunan berbeda di Inggris dan Swiss. Jenis analisis ini berpotensi memberi lebih banyak pengetahuan tentang Matahari.
Para peneliti berharap dapat menggunakan metode mereka untuk mengukur konsentrasi C14 di kayu, yang akan membantu mereka merekonstruksi aktivitas matahari kembali ke akhir zaman es terakhir.
Ikuti Whatsapp Channel Republika
