Planeete otsides ja nende tähti uurides on mul olnud au kasutada mõnda maailma suurepärast teleskoopi. Meie meeskond on aga hiljuti pöördunud kosmose uurimiseks veelgi suurema süsteemi poole: Maa metsad.
Analüüsisime kogu maailmas puurõngastesse jäänud radioaktiivseid signaale, et uurida salapäraseid "kiirgustorme", mis on viimase 10,000 XNUMX aasta jooksul Maad pühkinud pool tosinat korda.
Meie tulemused, mis avaldati hiljuti aastal Kuningliku seltsi toimetised A, välistage "päikese ülipõletused" kui süüdlane, kuid tegelik põhjus jääb teadmata.
Puurõngastesse kirjutatud ajalugu
Kui kõrge energiaga kiirgus tabab atmosfääri ülemisi kihte, muudab see lämmastikuaatomid radioaktiivseks süsinik-14 või radiosüsinikuks. Seejärel filtreerub radiosüsinik läbi õhu ja ookeanide, setetesse ja rabadesse, sinusse ja minusse, loomadesse ja taimedesse – sealhulgas lehtpuusse koos nende aastarõngastega.
Arheoloogide jaoks on radiosüsinik jumala kingitus. Pärast selle tekkimist laguneb süsinik-14 aeglaselt ja pidevalt tagasi lämmastikuks, mis tähendab, et seda saab kasutada kellana orgaaniliste proovide vanuse mõõtmiseks nn. raadiosüsiniku dateerimine.
Astronoomide jaoks on see sama väärtuslik. Puurõngad annavad aasta-aastalt rekordi kõrge energiaga osakestest, mida nimetatakse "kosmilisteks kiirteks" aastatuhandeid tagasi.
Maa ja päikese magnetväljad kaitsevad meid galaktikat läbivate kosmiliste kiirte eest. Maale jõuab rohkem kosmilisi kiiri, kui need magnetväljad on nõrgemad, ja vähem, kui väljad on tugevamad.
See tähendab, et süsinik-14 taseme tõus ja langus puurõngastes kodeerib ajalugu Päikese dünamo 11-aastane tsükkel (mis loob päikese magnetvälja) ja ümberpööramised Maa magnetväli.
Miyake sündmused
Kuid puurõngad salvestavad ka sündmusi, mida me praegu seletada ei saa. 2012. aastal Jaapani füüsik Fusa Miyake avastas naela puurõngaste radiosüsinikusisalduses aastast 774 pKr. See oli nii suur, et korraga pidi saabuma mitu tavalist aastat kosmilisi kiiri.
Kuna otsingutega on liitunud rohkem meeskondi, on leitud puurõngaste tõendeid edasiste "Miyake'i sündmuste" kohta: alates 993 AD ja 663 BCja eelajaloolised sündmused aastal 5259 BC, 5410 BCja 7176 BC.
Need on juba viinud revolutsioonini arheoloogias. Ühe nende lühikeste teravate naelu leidmine iidsest proovist kinnitab selle kuupäeva ühe aastaniaastakümnete või sajandite pikkuse ebakindluse asemel tavalisest radiosüsiniku dateerimisest.
Muuhulgas on meie kolleegid kasutanud 993 AD üritust et paljastada täpne aasta esimesest eurooplaste asundusest Ameerikas, viikingite külast L'Anse aux Meadowsis Newfoundlandis: 1021 pKr.
Kas tohutud kiirgusimpulssid võivad uuesti juhtuda?
Füüsikas ja astronoomias jäävad need Miyake'i sündmused saladuseks.
Kuidas saada nii tohutu kiirgusimpulss? Hulk pabereid on süüdistanud supernoovasid, gammakiirguse pursked, magnetiseeritud neutrontähtede plahvatusedJa isegi komeedid.
Kuid kõige laialdasemalt aktsepteeritud seletus on see, et Miyake'i sündmused on "päikese superpõletused". Need hüpoteetilised päikesepursked oleksid võib-olla 50–100 korda energilisemad kui tänapäeva suurim registreeritud pursked. Carringtoni sündmus kohta 1859.
Kui täna juhtuks selline sündmus, siis see juhtuks laastavad elektrivõrke, telekommunikatsiooni ja satelliite. Kui need tekivad juhuslikult, umbes kord tuhande aasta jooksul, on see 1 protsendi tõenäosus kümnendi kohta – tõsine oht.
Mürarikkad andmed
Meie UQ meeskond otsustas sõeluda läbi kõik saadaolevad puurõngaste andmed ning välja selgitada Miyake'i sündmuste intensiivsuse, ajastuse ja kestuse.
Selleks pidime välja töötama tarkvara, et lahendada a võrrandisüsteem see mudel, kuidas radiosüsinik filtreerib läbi kogu globaalne süsinikuring, et välja selgitada, milline murdosa mis aastatel puude otsa jõuab, erinevalt ookeanidest, rabadest või sina ja mina.
Koostöös arheoloogidega avaldasime äsja esimese reprodutseeritava süstemaatilise uuringu kõik 98 puid avaldatud andmetest Miyake sündmuste kohta. Oleme ka vabastanud avatud lähtekoodiga modelleerimistarkvara platvormiks tulevaseks tööks.
Päikesepõletuste tormid
Meie tulemused kinnitavad, et iga sündmus annab ühe kuni nelja tavalise aasta väärtuses kiirgust ühe korraga. Varasemad uuringud soovitatud puud Maa poolustele lähemal registreerisid suurema naela – just seda me eeldaksime, kui päikese supersähvatus on vastutav –, kuid meie töö, vaadates suuremat puude valimit, näitab, et see pole nii.
Samuti leidsime, et need sündmused võivad jõuda Päikese 11-aastase aktiivsustsükli mis tahes punkti. Päikesekiired seevastu kipuvad juhtuma ümber tsükli tipp.
Kõige mõistatuslikum tundub, et paaril naelul kulub kauem aega, kui seda saab seletada uue radiosüsiniku aeglase hiilimisega süsinikuringes. See viitab sellele, et kas sündmused võivad mõnikord kesta kauem kui aasta, mida pole oodata hiiglasliku päikesekiirte puhul, või pole puude kasvuperioodid nii ühtlased, kui seni arvati.
Minu raha eest on päike endiselt Miyake'i sündmuste kõige tõenäolisem süüdlane. Kuid meie tulemused viitavad sellele, et näeme pigem midagi päikesepõletuste tormi, mitte ühe tohutu supersära tormi.
Et teha kindlaks, mis nende sündmustega täpselt juhtub, vajame rohkem andmeid, et saaksime paremini mõista sündmustest, millest me juba teame. Nende andmete saamiseks vajame rohkem puurõngaid ja ka muid allikaid, näiteks jääsüdamikud Arktikast ja Antarktikast.
See on tõeliselt interdistsiplinaarne teadus. Tavaliselt mõtlen kaunilt puhastele, täpsetele teleskoopidele: keerulisest omavahel seotud Maast on palju raskem aru saada.
See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.
Image Credit: NASA/SDO/AIA
