آثار رادیواکتیو در حلقه‌های درخت، تاریخچه زمین از «طوفان‌های تشعشعی» غیرقابل توضیح را آشکار می‌کند.

در جستجوی سیارات و مطالعه ستارگان آنها، من این امتیاز را داشتم که از برخی از تلسکوپ های بزرگ جهان استفاده کنم. با این حال، تیم ما اخیراً به یک سیستم حتی بزرگتر برای مطالعه کیهان روی آورده است: جنگل های زمین.

ما نشانه‌های رادیواکتیو باقی مانده در حلقه‌های درختی در سراسر جهان را برای مطالعه «طوفان‌های تشعشعی» اسرارآمیز که در حدود 10,000 سال گذشته نیم‌دوجین بار زمین را در نوردیده‌اند، تجزیه و تحلیل کردیم.

نتایج ما، اخیراً در مقالات انجمن سلطنتی A، "شعله های فوق العاده خورشیدی" را به عنوان مقصر رد کنید - اما علت واقعی ناشناخته باقی مانده است.

تاریخ نوشته شده در حلقه های درخت

هنگامی که تشعشعات پرانرژی به اتمسفر فوقانی برخورد می کند، اتم های نیتروژن را به کربن رادیواکتیو 14 یا کربن رادیواکتیو تبدیل می کند. سپس رادیوکربن از طریق هوا و اقیانوس‌ها، به رسوبات و باتلاق‌ها، به درون من و شما، به حیوانات و گیاهان - از جمله چوب‌های سخت با حلقه‌های درختی سالانه‌شان، فیلتر می‌شود.

برای باستان شناسان، رادیوکربن یک موهبت الهی است. پس از ایجاد، کربن 14 به آرامی و به طور پیوسته به نیتروژن تجزیه می شود - به این معنی که می توان از آن به عنوان یک ساعت برای اندازه گیری سن نمونه های آلی استفاده کرد. تاریخ گذاری رادیوکربن.

برای ستاره شناسان، این به همان اندازه ارزشمند است. حلقه های درخت سال به سال رکوردی از ذرات پرانرژی به نام "پرتوهای کیهانی" ارائه می دهند. رفتن به هزاره های قبل.

میدان های مغناطیسی زمین و خورشید از ما در برابر پرتوهای کیهانی که در کهکشان پرتاب می شوند محافظت می کنند. هنگامی که این میدان های مغناطیسی ضعیف تر هستند، پرتوهای کیهانی بیشتری به زمین می رسند، و زمانی که میدان ها قوی تر هستند، کمتر.

این بدان معناست که افزایش و کاهش سطح کربن 14 در حلقه‌های درختان، تاریخچه‌ای را رمزگذاری می‌کند چرخه 11 ساله دینام خورشیدی (که میدان مغناطیسی خورشید را ایجاد می کند) و معکوس های میدان مغناطیسی زمین.

رویدادهای Miyake

اما حلقه های درختی رویدادهایی را نیز ثبت می کنند که در حال حاضر نمی توانیم توضیح دهیم. در سال 2012، فوسا میاکه، فیزیکدان ژاپنی یک سنبله کشف کرد در محتوای کربن رادیویی حلقه های درختان از 774 پس از میلاد. آنقدر بزرگ بود که چندین سال معمولی پرتوهای کیهانی باید به یکباره رسیده باشند.

با پیوستن تیم‌های بیشتری به جستجو، شواهد حلقه درختی از «رویدادهای Miyake» بیشتر کشف شد: از X و 663 BCو رویدادهای ماقبل تاریخ در 5259 BC, 5410 BCو 7176 BC.

اینها قبلاً منجر به انقلابی در باستان شناسی شده است. پیدا کردن یکی از این میخ های کوتاه و تیز در نمونه باستانی تاریخ آن را به یک سال سنجاق می کند، به جای چندین دهه یا قرن ها عدم اطمینان از تاریخ گذاری معمولی رادیوکربن.

از جمله اینکه همکاران ما از رویداد 993 پس از میلاد استفاده کرده اند برای فاش کردن سال دقیق اولین سکونتگاه اروپایی در قاره آمریکا، دهکده وایکینگ ها در L'Anse aux Meadows در نیوفاندلند: 1021 پس از میلاد.

آیا پالس های تابشی عظیم می توانند دوباره اتفاق بیفتند؟

در فیزیک و نجوم، این رویدادهای Miyake یک راز باقی می ماند.

چگونه می توان چنین پالس عظیم تشعشع را دریافت کرد؟ انبوهی از مقالات ابرنواخترها را مقصر دانسته اند، پشت سر هم اشعه گاما, انفجارهای ستارگان نوترونی مغناطیسی شدهو حتی ستاره دنباله دار.

با این حال، پذیرفته شده ترین توضیح این است که رویدادهای Miyake "شعله های فوق العاده خورشیدی" هستند. این فوران های فرضی از خورشید شاید 50 تا 100 برابر پرانرژی تر از بزرگترین فوران های ثبت شده در دوران مدرن باشد. رویداد کارینگتون از 1859.

اگر امروز چنین اتفاقی رخ می‌داد، حتماً رخ می‌داد شبکه های برق، مخابرات و ماهواره ها را ویران کند. اگر اینها به طور تصادفی، تقریباً هر هزار سال یک بار اتفاق بیفتند، این یک درصد شانس در هر دهه است - یک خطر جدی.

داده های پر سر و صدا

تیم ما در UQ شروع به بررسی تمام داده‌های موجود در حلقه درختی کرده و شدت، زمان و مدت رویدادهای Miyake را مشخص می‌کند.

برای انجام این کار مجبور شدیم نرم افزاری را برای حل مشکل توسعه دهیم سیستم معادلات مدلی که چگونه کربن رادیو کربن در کل فیلتر می شود چرخه جهانی کربنبرای تعیین اینکه چه کسری در چه سالی به درختان ختم می شود، برخلاف اقیانوس ها، باتلاق ها، یا من و شما.

با همکاری با باستان شناسان، ما به تازگی اولین مطالعه قابل تکرار و سیستماتیک را منتشر کرده ایم همه 98 درخت داده های منتشر شده در رویدادهای Miyake ما هم آزاد کرده ایم نرم افزار مدل سازی متن باز به عنوان بستری برای کارهای آینده

طوفان های شراره های خورشیدی

نتایج ما تأیید می‌کند که هر رویداد بین یک تا چهار سال معمولی پرتو در یک حرکت ارسال می‌کند. تحقیقات پیشین درخت‌های پیشنهادی نزدیک‌تر به قطب‌های زمین، سنبله بزرگ‌تری را ثبت کردند - این همان چیزی است که اگر سوپرشعله‌های خورشیدی مسئول باشند، انتظار می‌رفتیم - اما کار ما، با مشاهده نمونه بزرگ‌تری از درختان، نشان می‌دهد که اینطور نیست.

ما همچنین دریافتیم که این رویدادها می توانند در هر نقطه از چرخه فعالیت 11 ساله خورشید رخ دهند. از سوی دیگر، شراره های خورشیدی، تمایل دارند اتفاق بیفتند دور و بر اوج چرخه.

گیج‌کننده‌تر، به نظر می‌رسد که یک جفت از سنبله‌ها بیشتر از چیزی که با خزش آهسته کربن رادیویی جدید در چرخه کربن توضیح داده شود، طول می‌کشد. این نشان می دهد که یا این رویدادها گاهی ممکن است بیش از یک سال طول بکشد، که برای یک شعله غول پیکر خورشیدی انتظار نمی رود، یا فصل رشد درختان آنطور که قبلا تصور می شد نیست.

برای پول من، خورشید همچنان محتمل ترین مقصر برای رویدادهای Miyake است. با این حال، نتایج ما نشان می‌دهد که ما چیزی بیشتر شبیه طوفان شراره‌های خورشیدی می‌بینیم تا یک ابرشعله بزرگ.

برای مشخص کردن اینکه دقیقاً در این رویدادها چه اتفاقی می‌افتد، به داده‌های بیشتری نیاز داریم تا تصویر بهتری از رویدادهایی که قبلاً درباره آن‌ها می‌دانیم به ما ارائه دهد. برای به دست آوردن این داده ها، به حلقه های درختی بیشتری نیاز خواهیم داشت - و همچنین منابع دیگری مانند هسته های یخی قطب شمال و قطب جنوب.

این علم واقعاً بین رشته ای است. من معمولاً به تلسکوپ های زیبا و تمیز فکر می کنم: درک زمین پیچیده و به هم پیوسته بسیار سخت تر است.

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

تصویر های اعتباری: NASA/SDO/AIA