Nella ricerca di pianeti e nello studio delle loro stelle, ho avuto il privilegio di utilizzare alcuni dei più grandi telescopi del mondo. Tuttavia, il nostro team si è recentemente rivolto a un sistema ancora più grande per studiare il cosmo: le foreste della Terra.
Abbiamo analizzato le firme radioattive lasciate negli anelli degli alberi di tutto il mondo per studiare le misteriose "tempeste di radiazioni" che hanno spazzato la Terra una mezza dozzina di volte negli ultimi 10,000 anni circa.
I nostri risultati, pubblicati di recente in Atti della Royal Society A, escludi i "super bagliori solari" come colpevoli, ma la vera causa rimane sconosciuta.
Una storia scritta negli anelli degli alberi
Quando la radiazione ad alta energia colpisce l'alta atmosfera, trasforma gli atomi di azoto in carbonio-14 radioattivo, o radiocarbonio. Il radiocarbonio poi filtra attraverso l'aria e gli oceani, nei sedimenti e nelle paludi, in te e in me, negli animali e nelle piante, compresi i legni duri con i loro anelli annuali degli alberi.
Per gli archeologi, il radiocarbonio è una manna dal cielo. Dopo essere stato creato, il carbonio-14 decade lentamente e costantemente in azoto, il che significa che può essere utilizzato come orologio per misurare l'età dei campioni organici, in quello che viene chiamato datazione al radiocarbonio.
Per gli astronomi, questo è ugualmente prezioso. Gli anelli degli alberi forniscono un record anno dopo anno di particelle ad alta energia chiamate "raggi cosmici" indietro di millenni.
I campi magnetici della Terra e del sole ci proteggono dai raggi cosmici che attraversano la galassia. Più raggi cosmici raggiungono la Terra quando questi campi magnetici sono più deboli e meno quando i campi sono più forti.
Ciò significa che l'aumento e la diminuzione dei livelli di carbonio-14 negli anelli degli alberi codifica una storia di il ciclo di 11 anni della dinamo solare (che crea il campo magnetico del sole) e le inversioni di Campo magnetico terrestre.
Eventi Miyake
Ma gli anelli degli alberi registrano anche eventi che al momento non possiamo spiegare. Nel 2012, il fisico giapponese Fusa Miyake scoperto un picco nel contenuto di radiocarbonio degli anelli degli alberi dal 774 d.C. Era così grande che i raggi cosmici del valore di diversi anni ordinari dovevano essere arrivati tutti in una volta.
Poiché più squadre si sono unite alla ricerca, sono state scoperte prove dell'anello degli alberi di ulteriori "eventi Miyake": da 993 AD ed 663 BC, e gli eventi preistorici in 5259 BC, 5410 BCe 7176 BC.
Questi hanno già portato a una rivoluzione nell'archeologia. Trovare una di queste punte corte e affilate in un campione antico fissa la sua data fino a un solo anno, invece dei decenni o secoli di incertezza dalla normale datazione al radiocarbonio.
Tra le altre cose, i nostri colleghi hanno utilizzato l'evento 993 d.C per rivelare l'anno esatto del primo insediamento europeo nelle Americhe, il villaggio vichingo di L'Anse aux Meadows a Terranova: 1021 d.C.
Potrebbero verificarsi di nuovo enormi impulsi di radiazioni?
In fisica e astronomia, questi eventi di Miyake rimangono un mistero.
Come si ottiene un tale enorme impulso di radiazioni? Una raffica di articoli ha incolpato le supernove, lampi di raggi gamma, esplosioni di stelle di neutroni magnetizzate, e persino comete.
Tuttavia, la spiegazione più ampiamente accettata è che gli eventi di Miyake sono "super bagliori solari". Queste ipotetiche eruzioni del Sole sarebbero forse 50-100 volte più energetiche della più grande registrata nell'era moderna, la Evento di Carrington di 1859.
Se un evento come questo si verificasse oggi, lo sarebbe devastano reti elettriche, telecomunicazioni e satelliti. Se questi si verificano in modo casuale, circa una volta ogni mille anni, si tratta di una probabilità dell'1% per decennio, un rischio serio.
Dati rumorosi
Il nostro team di UQ ha deciso di vagliare tutti i dati disponibili sugli anelli degli alberi e di estrarre l'intensità, i tempi e la durata degli eventi di Miyake.
Per fare questo abbiamo dovuto sviluppare un software per risolvere a sistema di equazioni quel modello come il radiocarbonio filtra attraverso l'intero ciclo globale del carbonio, per capire quale frazione finisce sugli alberi in quali anni, al contrario degli oceani, delle paludi o di te e me.
Lavorando con gli archeologi, abbiamo appena pubblicato il primo studio sistematico e riproducibile di tutti i 98 alberi di dati pubblicati sugli eventi Miyake. Abbiamo anche rilasciato software di modellazione open source come piattaforma per il lavoro futuro.
Tempeste di brillamenti solari
I nostri risultati confermano che ogni evento fornisce da uno a quattro anni ordinari di radiazioni in una volta sola. Ricerca precedente Gli alberi suggeriti più vicini ai poli della Terra hanno registrato un picco più grande, che è quello che ci aspetteremmo se i superbrillamenti solari fossero responsabili, ma il nostro lavoro, guardando un campione più ampio di alberi, mostra che non è così.
Abbiamo anche scoperto che questi eventi possono arrivare in qualsiasi momento del ciclo di attività di 11 anni del Sole. I brillamenti solari, d'altra parte, tendono ad accadere in giro il picco del ciclo.
La cosa più sconcertante è che un paio di picchi sembrano impiegare più tempo di quanto possa essere spiegato dal lento scorrimento del nuovo radiocarbonio attraverso il ciclo del carbonio. Ciò suggerisce che gli eventi a volte possono richiedere più di un anno, il che non è previsto per un gigantesco brillamento solare, o che le stagioni di crescita degli alberi non sono uniformi come si pensava in precedenza.
Per i miei soldi, il sole è ancora il colpevole più probabile degli eventi di Miyake. Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono che stiamo assistendo a qualcosa di più simile a una tempesta di brillamenti solari piuttosto che a un enorme superflare.
Per definire cosa accade esattamente in questi eventi, avremo bisogno di più dati per darci un quadro migliore degli eventi che già conosciamo. Per ottenere questi dati, avremo bisogno di più anelli degli alberi e anche di altre fonti come carote di ghiaccio provenienti dall'Artico e dall'Antartide.
Questa è veramente una scienza interdisciplinare. Normalmente penso a telescopi meravigliosamente puliti e precisi: è molto più difficile capire la Terra complessa e interconnessa.
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
Immagine di credito: NASA/SDO/AIA
