Dalam mencari planet dan mempelajari bintangnya, saya mendapat hak istimewa untuk menggunakan beberapa teleskop besar dunia. Namun, tim kami baru-baru ini beralih ke sistem yang lebih besar untuk mempelajari kosmos: hutan Bumi.
Kami menganalisis jejak radioaktif yang tertinggal di lingkaran pohon di seluruh dunia untuk mempelajari “badai radiasi” misterius yang telah menyapu Bumi setengah lusin kali dalam 10,000 tahun terakhir.
Hasil kami, diterbitkan baru-baru ini di Prosiding Royal Society A, singkirkan “superflares matahari” sebagai biang keladinya—tetapi penyebab sebenarnya masih belum diketahui.
Sebuah Sejarah Ditulis dalam Lingkaran Pohon
Ketika radiasi berenergi tinggi menyerang atmosfer bagian atas, atom nitrogen berubah menjadi karbon-14 radioaktif, atau radiokarbon. Radiokarbon kemudian menyaring melalui udara dan lautan, menjadi sedimen dan rawa, menjadi Anda dan saya, menjadi hewan dan tumbuhan—termasuk kayu keras dengan lingkaran pohon tahunannya.
Bagi para arkeolog, radiokarbon adalah anugerah. Setelah terbentuk, karbon-14 secara perlahan dan pasti meluruh kembali menjadi nitrogen—yang berarti dapat digunakan sebagai jam untuk mengukur usia sampel organik, yang disebut penanggalan radiokarbon.
Bagi para astronom, ini sama berharganya. Cincin pohon memberikan catatan partikel berenergi tinggi dari tahun ke tahun yang disebut "sinar kosmik" kembali ribuan tahun.
Medan magnet bumi dan matahari melindungi kita dari sinar kosmik yang menembus galaksi. Lebih banyak sinar kosmik yang mencapai Bumi saat medan magnet ini lebih lemah, dan lebih sedikit saat medan magnet ini lebih kuat.
Ini berarti naik turunnya tingkat karbon-14 dalam lingkaran pohon mengkodekan sejarah siklus 11 tahun dinamo matahari (yang menciptakan medan magnet matahari) dan pembalikan Medan magnet bumi.
Acara Miyake
Tapi cincin pohon juga merekam peristiwa yang saat ini tidak dapat kami jelaskan. Pada 2012, fisikawan Jepang Fusa Miyake menemukan lonjakan dalam kandungan radiokarbon cincin pohon dari tahun 774 Masehi. Itu sangat besar sehingga sinar kosmik selama beberapa tahun biasa pasti tiba sekaligus.
Karena semakin banyak tim yang bergabung dalam pencarian, bukti lingkaran pohon dari “peristiwa Miyake” lebih lanjut telah terungkap: dari 993 AD dan 663 BC, dan peristiwa prasejarah di 5259 BC, 5410 BC, dan 7176 BC.
Ini telah menyebabkan revolusi dalam arkeologi. Menemukan salah satu paku pendek dan tajam ini dalam sampel kuno sematkan tanggalnya menjadi satu tahun, bukannya ketidakpastian dekade atau abad dari penanggalan radiokarbon biasa.
Antara lain, rekan-rekan kita pernah menggunakan peristiwa 993 Masehi untuk mengungkapkan tahun yang tepat pemukiman Eropa pertama di Amerika, desa Viking di L'Anse aux Meadows di Newfoundland: 1021 Masehi.
Bisakah Denyut Radiasi Besar Terjadi Lagi?
Dalam fisika dan astronomi, peristiwa Miyake ini tetap menjadi misteri.
Bagaimana Anda mendapatkan pulsa radiasi yang begitu besar? Serangkaian makalah menyalahkan supernova, semburan sinar gamma, ledakan dari bintang neutron magnet, Dan bahkan komet.
Namun, penjelasan yang paling banyak diterima adalah bahwa peristiwa Miyake adalah "superflare surya". Letusan hipotetis dari Matahari ini mungkin 50-100 kali lebih energik daripada letusan terbesar yang tercatat di era modern, Acara Carrington dari 1859.
Jika peristiwa seperti ini terjadi hari ini, itu akan terjadi menghancurkan jaringan listrik, telekomunikasi, dan satelit. Jika ini terjadi secara acak, sekitar sekali setiap seribu tahun, itu adalah peluang 1 persen per dekade—risiko yang serius.
Data Bising
Tim kami di UQ berangkat untuk menyaring semua data lingkaran pohon yang tersedia dan mengeluarkan intensitas, waktu, dan durasi acara Miyake.
Untuk melakukan ini kami harus mengembangkan perangkat lunak untuk memecahkan a sistem persamaan model itu bagaimana filter radiokarbon melalui keseluruhan siklus karbon global, untuk mengetahui fraksi apa yang berakhir di pohon pada tahun berapa, dibandingkan dengan lautan, rawa, atau Anda dan saya.
Bekerja dengan para arkeolog, kami baru saja merilis studi sistematis pertama yang dapat direproduksi semua 98 pohon data yang dipublikasikan pada acara Miyake. Kami juga telah merilis perangkat lunak pemodelan sumber terbuka sebagai landasan untuk pekerjaan selanjutnya.
Badai Suar Matahari
Hasil kami mengkonfirmasi setiap peristiwa menghasilkan radiasi antara satu dan empat tahun biasa sekaligus. Penelitian sebelumnya menyarankan pohon yang lebih dekat ke kutub Bumi mencatat lonjakan yang lebih besar — yang kami perkirakan jika superflare matahari bertanggung jawab — tetapi pekerjaan kami, melihat sampel pohon yang lebih besar, menunjukkan bahwa bukan itu masalahnya.
Kami juga menemukan bahwa peristiwa ini dapat terjadi pada titik mana pun dalam siklus aktivitas 11 tahun Matahari. Suar matahari, di sisi lain, cenderung terjadi sekitar puncak siklus.
Yang paling membingungkan, beberapa lonjakan tampaknya memakan waktu lebih lama daripada yang dapat dijelaskan oleh lambatnya rambat radiokarbon baru melalui siklus karbon. Hal ini menunjukkan bahwa peristiwa tersebut kadang-kadang bisa memakan waktu lebih dari satu tahun, yang tidak diharapkan untuk jilatan api matahari raksasa, atau musim tanam pohon tidak seperti yang diperkirakan sebelumnya.
Untuk uang saya, matahari masih menjadi biang keladi peristiwa Miyake. Namun, hasil kami menunjukkan bahwa kita melihat sesuatu yang lebih mirip badai suar matahari daripada satu superflare besar.
Untuk menentukan apa yang sebenarnya terjadi dalam peristiwa ini, kami memerlukan lebih banyak data untuk memberi kami gambaran yang lebih baik tentang peristiwa yang sudah kami ketahui. Untuk mendapatkan data ini, kita membutuhkan lebih banyak lingkaran pohon—dan juga sumber lain seperti inti es dari Kutub Utara dan Antartika.
Ini benar-benar ilmu interdisipliner. Biasanya saya berpikir tentang teleskop yang sangat bersih dan presisi: jauh lebih sulit untuk memahami Bumi yang kompleks dan saling berhubungan.
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Gambar Kredit: NASA/SDO/AIA
