في البحث عن الكواكب ودراسة نجومها ، حظيت بامتياز استخدام بعض التلسكوبات العظيمة في العالم. ومع ذلك ، فقد تحول فريقنا مؤخرًا إلى نظام أكبر لدراسة الكون: غابات الأرض.
قمنا بتحليل الإشارات المشعة المتبقية في حلقات الأشجار حول العالم لدراسة "العواصف الإشعاعية" الغامضة التي اجتاحت الأرض ستة مرات في العشرة آلاف سنة الماضية أو نحو ذلك.
تم نشر نتائجنا مؤخرًا في وقائع الجمعية الملكية أ، استبعد أن تكون "الكواكب الشمسية الفائقة" هي الجاني - لكن السبب الحقيقي لا يزال مجهولاً.
تاريخ مكتوب في حلقات الشجرة
عندما يضرب الإشعاع عالي الطاقة الغلاف الجوي العلوي ، فإنه يحول ذرات النيتروجين إلى الكربون المشع 14 ، أو الكربون المشع. ثم ينتقل الكربون المشع عبر الهواء والمحيطات ، إلى الرواسب والمستنقعات ، إلى أنت وأنا ، إلى الحيوانات والنباتات - بما في ذلك الأخشاب الصلبة مع حلقات الأشجار السنوية.
بالنسبة لعلماء الآثار ، فإن الكربون المشع هو هبة من السماء. بعد إنشائه ، يتحلل الكربون -14 ببطء وثبات إلى نيتروجين - مما يعني أنه يمكن استخدامه كساعة لقياس عمر العينات العضوية ، فيما يسمى الكربون المشع.
بالنسبة لعلماء الفلك ، هذا له نفس القيمة. تعطي حلقات الأشجار رقماً قياسياً عاماً بعد عام للجسيمات عالية الطاقة التي تسمى "الأشعة الكونية" يعود آلاف السنين.
تحمينا الحقول المغناطيسية للأرض والشمس من الأشعة الكونية التي تنطلق عبر المجرة. تصل المزيد من الأشعة الكونية إلى الأرض عندما تكون هذه الحقول المغناطيسية أضعف ، وأقل عندما تكون الحقول أقوى.
هذا يعني أن صعود وهبوط مستويات الكربون -14 في حلقات الأشجار يرمز إلى تاريخ دورة 11 عامًا للدينامو الشمسي (مما يخلق المجال المغناطيسي للشمس) وانعكاسات المجال المغناطيسي للأرض.
أحداث مياكي
لكن حلقات الشجرة تسجل أيضًا أحداثًا لا يمكننا تفسيرها حاليًا. في عام 2012 ، الفيزيائية اليابانية فوسا مياكي اكتشف ارتفاعًا في محتوى الكربون المشع لحلقات الأشجار من عام 774 بعد الميلاد. لقد كانت كبيرة لدرجة أن الأشعة الكونية قد وصلت كلها مرة واحدة.
مع انضمام المزيد من الفرق إلى البحث ، تم الكشف عن أدلة حلقة الشجرة لمزيد من "أحداث مياكي": من 993 AD و شنومك قبل الميلاد، وأحداث ما قبل التاريخ في شنومك قبل الميلاد, شنومك قبل الميلادو شنومك قبل الميلاد.
وقد أدى ذلك بالفعل إلى ثورة في علم الآثار. العثور على واحدة من هذه المسامير الحادة القصيرة في عينة قديمة يربط تاريخه إلى عام واحد، بدلاً من عقود أو قرون من عدم اليقين من التأريخ العادي بالكربون المشع.
من بين أمور أخرى ، استخدم زملاؤنا حدث 993 م للكشف عن السنة بالضبط من أول مستوطنة أوروبية في الأمريكتين ، قرية الفايكنج في L'Anse aux Meadows في نيوفاوندلاند: 1021 م.
هل يمكن أن تحدث نبضات إشعاعية ضخمة مرة أخرى؟
في الفيزياء وعلم الفلك ، تظل أحداث مياكي هذه لغزا.
كيف تحصل على مثل هذا النبض الهائل من الإشعاع؟ موجة من الأوراق ألقت باللوم على المستعرات الأعظمية ، انفجارات أشعة جاما, انفجارات من النجوم النيوترونية الممغنطة، وحتى المذنبات.
ومع ذلك، فإن التفسير الأكثر قبولًا على نطاق واسع هي أن أحداث مياكي هي "كواكب شمسية فائقة". ربما تكون هذه الانفجارات الافتراضية من الشمس أكثر نشاطًا بنسبة 50-100 مرة من أكبر نشاط تم تسجيله في العصر الحديث ، حدث كارينغتون من 1859.
إذا حدث مثل هذا اليوم ، فسيحدث تدمير شبكات الكهرباء والاتصالات والأقمار الصناعية. إذا حدث ذلك بشكل عشوائي ، مرة واحدة كل ألف سنة تقريبًا ، فهذه فرصة بنسبة 1 بالمائة لكل عقد - وهو خطر جسيم.
بيانات صاخبة
شرع فريقنا في جامعة كوينزلاند في فحص جميع بيانات حلقات الشجرة المتاحة وسحب كثافة وتوقيت ومدة أحداث مياكي.
للقيام بذلك ، كان علينا تطوير برنامج لحل مشكلة نظام المعادلات هذا النموذج لكيفية ترشيح الكربون المشع عبر الكل دورة الكربون العالمية، لمعرفة الكسر الذي ينتهي في الأشجار في أي سنة ، على عكس المحيطات أو المستنقعات أو أنا وأنت.
من خلال العمل مع علماء الآثار ، أصدرنا للتو أول دراسة منهجية قابلة للتكرار عن جميع أشجار البيانات المنشورة البالغ عددها 98 في أحداث مياكي. لقد أطلقنا سراحنا أيضا برمجيات النمذجة مفتوحة المصدر كمنصة للعمل في المستقبل.
عواصف التوهجات الشمسية
تؤكد نتائجنا أن كل حدث يسلم ما بين سنة وأربع سنوات عادية من الإشعاع دفعة واحدة. في وقت سابق من البحث سجلت الأشجار المقترحة الأقرب إلى قطبي الأرض ارتفاعًا أكبر - وهو ما نتوقعه إذا كانت الكواكب الشمسية الفائقة مسؤولة - لكن عملنا ، بالنظر إلى عينة أكبر من الأشجار ، يظهر أن هذا ليس هو الحال.
وجدنا أيضًا أن هذه الأحداث يمكن أن تصل في أي وقت في دورة نشاط الشمس التي تبلغ 11 عامًا. التوهجات الشمسية ، من ناحية أخرى ، تميل إلى الحدوث حول ذروة الدورة.
الأمر الأكثر إثارة للحيرة هو أن بعض النتوءات تبدو وكأنها تستغرق وقتًا أطول مما يمكن تفسيره بالزحف البطيء للكربون المشع الجديد عبر دورة الكربون. يشير هذا إلى أن الأحداث قد تستغرق أحيانًا وقتًا أطول من عام ، وهو أمر غير متوقع في حالة حدوث توهج شمسي عملاق ، أو أن مواسم نمو الأشجار ليست كما كان يُعتقد سابقًا.
بالنسبة لأموالي ، لا تزال الشمس هي السبب الأكثر ترجيحًا لأحداث مياكي. ومع ذلك ، تشير نتائجنا إلى أننا نشهد شيئًا أشبه بعاصفة من التوهجات الشمسية بدلاً من انفجار هائل ضخم.
لتحديد ما يحدث بالضبط في هذه الأحداث ، سنحتاج إلى المزيد من البيانات لتعطينا صورة أفضل للأحداث التي نعرفها بالفعل. للحصول على هذه البيانات ، سنحتاج إلى المزيد من حلقات الأشجار - وكذلك مصادر أخرى مثل النوى الجليدية من القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
هذا حقًا علم متعدد التخصصات. عادةً ما أفكر في التلسكوبات الدقيقة والنظيفة بشكل جميل: من الصعب جدًا فهم الأرض المعقدة والمترابطة.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
الصورة الائتمان: ناسا / SDO / AIA
