Når jeg ledte efter planeter og studerede deres stjerner, har jeg haft det privilegium at bruge nogle af verdens store teleskoper. Men vores team har for nylig vendt sig til et endnu større system for at studere kosmos: Jordens skove.
Vi analyserede radioaktive signaturer efterladt i træringe rundt om i verden for at studere mystiske "strålingsstorme", der har fejet Jorden et halvt dusin gange i de sidste 10,000 år eller deromkring.
Vores resultater, offentliggjort for nylig i Forløb af Royal Society A, udelukke "solar superflares" som synderen - men den sande årsag forbliver ukendt.
En historie skrevet i træringe
Når højenergistråling rammer den øvre atmosfære, omdanner den nitrogenatomer til radioaktivt kulstof-14 eller radiocarbon. Radiocarbonet filtrerer derefter gennem luften og havene, ind i sedimenter og moser, ind i dig og mig, ind i dyr og planter - inklusive hårdttræ med deres årlige træringe.
For arkæologer er radiocarbon en gave fra Gud. Efter det er skabt, henfalder kulstof-14 langsomt og støt tilbage til nitrogen - hvilket betyder, at det kan bruges som et ur til at måle alderen på organiske prøver, i det der kaldes radiocarbon-datering.
For astronomer er dette lige så værdifuldt. Træringe giver år for år rekord af højenergipartikler kaldet "kosmiske stråler" årtusinder tilbage.
Jordens og solens magnetfelter beskytter os mod kosmiske stråler, der skyder gennem galaksen. Flere kosmiske stråler når Jorden, når disse magnetiske felter er svagere, og færre, når felterne er stærkere.
Dette betyder, at stigningen og faldet af kulstof-14-niveauer i træringe koder for en historie om soldynamoens 11-årige cyklus (som skaber solens magnetfelt) og vendingerne af Jordens magnetfelt.
Miyake-begivenheder
Men træringe registrerer også begivenheder, som vi ikke i øjeblikket kan forklare. I 2012, japansk fysiker Fusa Miyake opdagede en spids i radiocarbonindholdet i træringe fra 774 e.Kr. Den var så stor, at der må være kommet flere almindelige års kosmiske stråler på én gang.
Efterhånden som flere hold har sluttet sig til eftersøgningen, er træringbeviser blevet afsløret for yderligere "Miyake-begivenheder": fra 993 AD , 663 BCog forhistoriske begivenheder i 5259 BC, 5410 BCog 7176 BC.
Disse har allerede ført til en revolution inden for arkæologi. At finde en af disse korte, skarpe pigge i en gammel prøve fastlægger datoen til et enkelt år, i stedet for årtiers eller århundreders usikkerhed fra almindelig radiocarbondatering.
Vores kollegaer har blandt andet brugt arrangementet 993 AD for at afsløre det nøjagtige årstal af den første europæiske bosættelse i Amerika, vikingelandsbyen ved L'Anse aux Meadows i Newfoundland: 1021 e.Kr.
Kunne der opstå store strålingsimpulser igen?
I fysik og astronomi forbliver disse Miyake-begivenheder et mysterium.
Hvordan får man sådan en enorm strålingspuls? En byge af papirer har givet supernovaer skylden, gammastråler, eksplosioner fra magnetiserede neutronstjerner, Og endda kometer.
Imidlertid mest almindeligt accepterede forklaring er, at Miyake-begivenheder er "solar superflares." Disse hypotetiske udbrud fra Solen ville måske være 50-100 gange mere energiske end de største registrerede i den moderne æra, Carrington begivenhed af 1859.
Hvis en begivenhed som denne fandt sted i dag, ville det ske ødelægge elnet, telekommunikation og satellitter. Hvis disse forekommer tilfældigt, omkring én gang hvert tusinde år, er det en chance på 1 procent pr. årti - en alvorlig risiko.
Støjende data
Vores team hos UQ satte sig for at gennemsøge alle tilgængelige træringdata og trække intensiteten, timingen og varigheden af Miyake-begivenheder ud.
For at gøre dette var vi nødt til at udvikle software til at løse en ligningssystem den model, hvordan radiocarbon filtrerer gennem det hele global kulstofcyklus, for at finde ud af, hvilken fraktion der ender i træerne i hvilke år, i modsætning til oceanerne, moserne eller dig og mig.
I samarbejde med arkæologer har vi netop udgivet den første reproducerbare, systematiske undersøgelse af alle 98 træer med offentliggjorte data om Miyake-begivenheder. Vi har også frigivet open source-modelleringssoftware som platform for det fremtidige arbejde.
Storme af soludbrud
Vores resultater bekræfter, at hver begivenhed leverer mellem et og fire almindelige års stråling på én gang. Tidligere forskning foreslog, at træer tættere på Jordens poler registrerede en større stigning - hvilket er, hvad vi ville forvente, hvis solsuperflammer er ansvarlige - men vores arbejde, der ser på en større prøve af træer, viser, at dette ikke er tilfældet.
Vi fandt også ud af, at disse begivenheder kan ankomme på et hvilket som helst tidspunkt i Solens 11-årige aktivitetscyklus. Soludbrud, på den anden side, tendens til at ske omkring toppen af cyklussen.
Mest forvirrende, et par af spidserne ser ud til at tage længere tid, end det kan forklares med den langsomme krybning af nyt radiocarbon gennem kulstofkredsløbet. Dette tyder på, at begivenhederne til tider kan tage længere tid end et år, hvilket ikke forventes for et kæmpe soludbrud, eller også er træernes vækstsæsoner ikke så jævne som tidligere antaget.
For mine penge er solen stadig den mest sandsynlige synder til Miyake-begivenheder. Vores resultater tyder dog på, at vi ser noget mere som en storm af soludbrud snarere end en enorm superudbrud.
For at finde ud af, hvad der præcist sker i disse begivenheder, har vi brug for flere data for at give os et bedre billede af de begivenheder, vi allerede kender til. For at få disse data har vi brug for flere træringe - og også andre kilder som f.eks iskerner fra Arktis og Antarktis.
Dette er virkelig tværfaglig videnskab. Normalt tænker jeg på smukt rene, præcise teleskoper: det er meget sværere at forstå den komplekse, indbyrdes forbundne Jord.
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Billede Credit: NASA/SDO/AIA
