Ψάχνοντας για πλανήτες και μελετώντας τα αστέρια τους, είχα το προνόμιο να χρησιμοποιήσω μερικά από τα σπουδαία τηλεσκόπια του κόσμου. Ωστόσο, η ομάδα μας πρόσφατα στράφηκε σε ένα ακόμη μεγαλύτερο σύστημα για τη μελέτη του σύμπαντος: τα δάση της Γης.
Αναλύσαμε ραδιενεργές υπογραφές που αφήνονται σε δακτυλίους δέντρων σε όλο τον κόσμο για να μελετήσουμε μυστηριώδεις «καταιγίδες ακτινοβολίας» που έχουν σαρώσει τη Γη μισή ντουζίνα φορές τα τελευταία 10,000 περίπου χρόνια.
Τα αποτελέσματά μας, που δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας Α, αποκλείστε τις «ηλιακές υπερεκλάμψεις» ως ένοχους—αλλά η πραγματική αιτία παραμένει άγνωστη.
Μια ιστορία που γράφτηκε σε δαχτυλίδια δέντρων
Όταν η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας χτυπά την ανώτερη ατμόσφαιρα, μετατρέπει τα άτομα αζώτου σε ραδιενεργό άνθρακα-14, ή ραδιενεργό άνθρακα. Ο ραδιοάνθρακας στη συνέχεια φιλτράρεται μέσω του αέρα και των ωκεανών, σε ιζήματα και βάλτους, σε εσάς και σε εμένα, σε ζώα και φυτά - συμπεριλαμβανομένων των σκληρών ξύλων με τους ετήσιους δακτυλίους των δέντρων τους.
Για τους αρχαιολόγους, ο ραδιενεργός άνθρακας είναι θεϊκό δώρο. Αφού δημιουργηθεί, ο άνθρακας-14 διασπάται αργά και σταθερά σε άζωτο—πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ρολόι για τη μέτρηση της ηλικίας των οργανικών δειγμάτων, σε αυτό που ονομάζεται ραντεβού άνθρακα.
Για τους αστρονόμους, αυτό είναι εξίσου πολύτιμο. Οι δακτύλιοι δέντρων δίνουν ένα χρόνο με το χρόνο ρεκόρ σωματιδίων υψηλής ενέργειας που ονομάζονται «κοσμικές ακτίνες» γυρίζοντας χιλιετίες πίσω.
Τα μαγνητικά πεδία της Γης και του Ήλιου μας προστατεύουν από τις κοσμικές ακτίνες που εκτοξεύονται μέσω του γαλαξία. Περισσότερες κοσμικές ακτίνες φτάνουν στη Γη όταν αυτά τα μαγνητικά πεδία είναι ασθενέστερα και λιγότερες όταν τα πεδία είναι ισχυρότερα.
Αυτό σημαίνει ότι η άνοδος και η πτώση των επιπέδων άνθρακα-14 στους δακτυλίους δέντρων κωδικοποιεί μια ιστορία ο 11ετής κύκλος του ηλιακού δυναμό (που δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο του ήλιου) και οι αντιστροφές του Το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Εκδηλώσεις Miyake
Αλλά οι δακτύλιοι δέντρων καταγράφουν επίσης γεγονότα που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε επί του παρόντος. Το 2012, ο Ιάπωνας φυσικός Fusa Miyake ανακάλυψε μια ακίδα στην περιεκτικότητα σε ραδιενεργό άνθρακα των δακτυλίων δέντρων από το 774 μ.Χ. Ήταν τόσο μεγάλο που κοσμικές ακτίνες πολλών συνηθισμένων ετών πρέπει να έφτασαν ταυτόχρονα.
Καθώς περισσότερες ομάδες έχουν συμμετάσχει στην έρευνα, αποκαλύφθηκαν στοιχεία δακτυλίου δέντρων για περαιτέρω «γεγονότα Miyake»: από 993 AD και 663 π.Χ., και προϊστορικά γεγονότα σε 5259 π.Χ., 5410 π.Χ., να 7176 π.Χ..
Αυτά έχουν ήδη οδηγήσει σε επανάσταση στην αρχαιολογία. Βρίσκοντας μία από αυτές τις κοντές, αιχμηρές αιχμές σε ένα αρχαίο δείγμα καρφιτσώνει την ημερομηνία του σε ένα μόνο έτος, αντί για τις δεκαετίες ή τους αιώνες αβεβαιότητας από τη συνηθισμένη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα.
Μεταξύ άλλων, οι συνάδελφοί μας έχουν χρησιμοποιήσει το γεγονός του 993 μ.Χ για να αποκαλύψει το ακριβές έτος του πρώτου ευρωπαϊκού οικισμού στην Αμερική, το χωριό των Βίκινγκς στο L'Anse aux Meadows στη Νέα Γη: 1021 μ.Χ.
Θα μπορούσαν να ξανασυμβούν τεράστιοι παλμοί ακτινοβολίας;
Στη φυσική και την αστρονομία, αυτά τα γεγονότα του Miyake παραμένουν ένα μυστήριο.
Πώς λαμβάνετε έναν τόσο τεράστιο παλμό ακτινοβολίας; Ένας καταιγισμός χαρτιών κατηγόρησε τους σουπερνόβα, εκρήξεις ακτίνων γάμμα, εκρήξεις από μαγνητισμένα αστέρια νετρονίων, Και ακόμη κομήτες.
Ωστόσο, η η πιο ευρέως αποδεκτή εξήγηση είναι ότι τα γεγονότα του Miyake είναι «ηλιακές υπερεκλάμψεις». Αυτές οι υποθετικές εκρήξεις από τον Ήλιο θα ήταν ίσως 50-100 φορές πιο ενεργητικές από τις μεγαλύτερες που έχουν καταγραφεί στη σύγχρονη εποχή, Εκδήλωση Carrington της 1859.
Αν συνέβαινε ένα τέτοιο γεγονός σήμερα, θα συνέβαινε καταστρέφουν τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, τις τηλεπικοινωνίες και τους δορυφόρους. Εάν αυτά συμβαίνουν τυχαία, περίπου μία φορά κάθε χίλια χρόνια, αυτή είναι μια πιθανότητα 1 τοις εκατό ανά δεκαετία - ένας σοβαρός κίνδυνος.
Θορυβώδη δεδομένα
Η ομάδα μας στο UQ ξεκίνησε να εξετάζει όλα τα διαθέσιμα δεδομένα δακτυλίων δέντρων και να βγάλει την ένταση, το χρονοδιάγραμμα και τη διάρκεια των εκδηλώσεων Miyake.
Για να γίνει αυτό έπρεπε να αναπτύξουμε λογισμικό για να λύσουμε ένα σύστημα εξισώσεων αυτό το μοντέλο του τρόπου με τον οποίο ο ραδιενεργός άνθρακας φιλτράρει το σύνολο παγκόσμιος κύκλος άνθρακα, για να υπολογίσετε ποιο κλάσμα καταλήγει στα δέντρα σε ποια χρόνια, σε αντίθεση με τους ωκεανούς, τους βάλτους ή εσείς και εγώ.
Σε συνεργασία με αρχαιολόγους, μόλις δημοσιεύσαμε την πρώτη αναπαραγώγιμη, συστηματική μελέτη και τα 98 δέντρα δημοσιευμένων δεδομένων στις εκδηλώσεις Miyake. Έχουμε κυκλοφορήσει και εμείς λογισμικό μοντελοποίησης ανοιχτού κώδικα ως πλατφόρμα για μελλοντικές εργασίες.
Καταιγίδες ηλιακών εκλάμψεων
Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν ότι κάθε γεγονός αποδίδει ακτινοβολία μεταξύ ενός και τεσσάρων συνηθισμένων ετών με μία κίνηση. Προγενέστερη έρευνα Τα προτεινόμενα δέντρα πιο κοντά στους πόλους της Γης κατέγραψαν μια μεγαλύτερη ακίδα - κάτι που θα περιμέναμε αν ευθύνονται οι ηλιακές υπερεκλάμψεις - αλλά η δουλειά μας, κοιτάζοντας ένα μεγαλύτερο δείγμα δέντρων, δείχνει ότι αυτό δεν ισχύει.
Βρήκαμε επίσης ότι αυτά τα γεγονότα μπορούν να φτάσουν σε οποιοδήποτε σημείο του 11ετούς κύκλου δραστηριότητας του Ήλιου. Οι ηλιακές εκλάμψεις, από την άλλη πλευρά, τείνουν να συμβούν γύρω η κορύφωση του κύκλου.
Το πιο αινιγματικό είναι ότι μερικές από τις αιχμές φαίνεται να διαρκούν περισσότερο από ό,τι μπορεί να εξηγηθεί από τον αργό ερπυσμό του νέου ραδιοάνθρακα μέσω του κύκλου του άνθρακα. Αυτό υποδηλώνει ότι είτε τα γεγονότα μπορεί μερικές φορές να διαρκέσουν περισσότερο από ένα χρόνο, κάτι που δεν αναμένεται για μια γιγάντια ηλιακή έκλαμψη, είτε οι περίοδοι ανάπτυξης των δέντρων δεν είναι τόσο ομοιόμορφες όσο πιστεύαμε προηγουμένως.
Για τα χρήματά μου, ο ήλιος εξακολουθεί να είναι ο πιο πιθανός ένοχος για τα γεγονότα του Miyake. Ωστόσο, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι βλέπουμε κάτι περισσότερο σαν μια καταιγίδα ηλιακών εκλάμψεων παρά μια τεράστια υπερέκλαμψη.
Για να εντοπίσουμε τι ακριβώς συμβαίνει σε αυτά τα συμβάντα, θα χρειαστούμε περισσότερα δεδομένα για να μας δώσουν μια καλύτερη εικόνα των γεγονότων που ήδη γνωρίζουμε. Για να αποκτήσουμε αυτά τα δεδομένα, θα χρειαστούμε περισσότερους δακτυλίους δέντρων—και επίσης άλλες πηγές όπως π.χ πυρήνες πάγου από την Αρκτική και την Ανταρκτική.
Αυτή είναι πραγματικά διεπιστημονική επιστήμη. Κανονικά σκέφτομαι υπέροχα καθαρά, ακριβή τηλεσκόπια: είναι πολύ πιο δύσκολο να κατανοήσουμε τη σύνθετη, διασυνδεδεμένη Γη.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Image Credit: NASA/SDO/AIA
