בחיפוש אחר כוכבי לכת וחקר הכוכבים שלהם, הייתה לי הזכות להשתמש בכמה מהטלסקופים הגדולים בעולם. עם זאת, הצוות שלנו פנה לאחרונה למערכת גדולה עוד יותר כדי לחקור את הקוסמוס: יערות כדור הארץ.
ניתחנו חתימות רדיואקטיביות שנותרו בטבעות עצים ברחבי העולם כדי לחקור "סופות קרינה" מסתוריות ששטפו את כדור הארץ חצי תריסר פעמים ב-10,000 השנים האחרונות בערך.
התוצאות שלנו, שפורסמו לאחרונה ב הליכי החברה המלכותית א, לשלול "התלקחויות שמש" בתור האשם - אבל הסיבה האמיתית נותרה לא ידועה.
היסטוריה כתובה בטבעות עצים
כאשר קרינה עתירת אנרגיה פוגעת באטמוספירה העליונה היא הופכת אטומי חנקן לפחמן רדיואקטיבי-14, או פחמן רדיואקטיבי. לאחר מכן, הפחמן הרדיואקטיבי מסתנן באוויר ובאוקיינוסים, לתוך משקעים וביצות, לתוך אותך ולי, לתוך בעלי חיים וצמחים - כולל עצים קשים עם טבעות העצים השנתיות שלהם.
עבור ארכיאולוגים, פחמן רדיו הוא מתנה משמים. לאחר יצירתו, פחמן-14 מתפרק לאט ובהתמדה בחזרה לחנקן - מה שאומר שהוא יכול לשמש כשעון למדידת גילן של דגימות אורגניות, במה שנקרא היכרויות פחמן רדיו.
לאסטרונומים זה בעל ערך לא פחות. טבעות עצים מעניקות שיא משנה לשנה של חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה הנקראים "קרניים קוסמיות" חוזרים אלפי שנים אחורה.
השדות המגנטיים של כדור הארץ והשמש מגנים עלינו מפני קרניים קוסמיות הנורות דרך הגלקסיה. יותר קרניים קוסמיות מגיעות לכדור הארץ כאשר השדות המגנטיים הללו חלשים יותר, ופחות כאשר השדות חזקים יותר.
המשמעות היא שהעלייה והירידה של רמות פחמן-14 בטבעות עצים מקודדות היסטוריה של מחזור 11 השנים של הדינמו הסולארי (שיוצר את השדה המגנטי של השמש) וההיפוכים של השדה המגנטי של כדור הארץ.
אירועי מיאקי
אבל טבעות עצים מתעדות גם אירועים שאנחנו לא יכולים להסביר כרגע. בשנת 2012, הפיזיקאי היפני Fusa Miyake גילה ספייק בתכולת פחמן הרדיו של טבעות עצים משנת 774 לספירה. זה היה כל כך גדול עד שכמה שנים רגילות של קרניים קוסמיות בוודאי הגיעו בבת אחת.
כאשר צוותים נוספים הצטרפו לחיפוש, נחשפו עדויות לטבעת עצים ל"אירועי מיאקי" נוספים: מ 993 AD ו 663 לפנה"ס, ואירועים פרהיסטוריים ב 5259 לפנה"ס, 5410 לפנה"ס, ו 7176 לפנה"ס.
אלה כבר הובילו למהפכה בארכיאולוגיה. מציאת אחד מהקוצים הקצרים והחדים האלה במדגם עתיק מצמיד את התאריך שלו לשנה בודדת, במקום עשרות או מאות שנים של אי ודאות מתארוך פחמן רדיו רגיל.
בין היתר, עמיתינו השתמשו באירוע 993 לספירה לחשוף את השנה המדויקת של היישוב האירופאי הראשון ביבשת אמריקה, הכפר הוויקינגי ב-L'Anse aux Meadows בניופאונדלנד: 1021 לספירה.
האם פעימות קרינה ענקיות עלולות לקרות שוב?
בפיזיקה ובאסטרונומיה, אירועי המיאקי הללו נשארים בגדר תעלומה.
איך משיגים דופק כזה עצום של קרינה? שלל עיתונים האשים את הסופרנובות, פרצי קרני גמא, פיצוצים מכוכבי נויטרונים ממוגנטים, ואפילו שביטים.
עם זאת, ההסבר המקובל ביותר הוא שאירועי מיאקי הם "התלקחויות סולאריות". ההתפרצויות ההיפותטיות הללו מהשמש יהיו אולי פי 50-100 יותר אנרגטיות מהגדולות ביותר שתועדו בעידן המודרני, אירוע קרינגטון של 1859.
אם אירוע כזה התרחש היום, זה היה קורה להרוס רשתות חשמל, טלקומוניקציה ולוויינים. אם אלה מתרחשים באופן אקראי, בערך אחת לאלף שנים, זהו סיכוי של 1 אחוז לעשור - סיכון רציני.
נתונים רועשים
הצוות שלנו ב-UQ יצא לסנן את כל נתוני הטבעות הזמינים בעץ ולשלוף את העוצמה, התזמון ומשך אירועי Miyake.
לשם כך היינו צריכים לפתח תוכנה כדי לפתור א מערכת משוואות המודל הזה איך פחמן רדיו מסנן דרך כולו מחזור פחמן עולמי, כדי לברר איזה חלק מגיע לעצים באילו שנים, בניגוד לאוקיינוסים, לביצות, או אתה ואני.
בעבודה עם ארכיאולוגים, פרסמנו זה עתה את המחקר הראשון שניתן לשחזור ושיטתי של כל 98 העצים של הנתונים שפורסמו על אירועי מיאקי. גם אנחנו שחררנו תוכנת דוגמנות בקוד פתוח כפלטפורמה לעבודה עתידית.
סופות של התלקחויות שמש
התוצאות שלנו מאשרות שכל אירוע מספק בין שנה לארבע שנים רגילות של קרינה במכה אחת. מחקר קודם הציע כי עצים קרובים יותר לקטבים של כדור הארץ תיעדו ספיקה גדולה יותר - וזה מה שהיינו מצפים לו אם התלקחויות סולאריות אחראיות - אבל העבודה שלנו, בהסתכלות על מדגם גדול יותר של עצים, מראה שזה לא המקרה.
מצאנו גם שאירועים אלו יכולים להגיע בכל נקודה במחזור הפעילות בן 11 השנים של השמש. התלקחויות שמש, לעומת זאת, נוטים לקרות סביב שיא המחזור.
הכי תמוה, נראה שכמה מהדוקרנים לוקחים יותר זמן ממה שניתן להסביר על ידי זחילה איטית של פחמן רדיו חדש במחזור הפחמן. זה מצביע על כך שהאירועים יכולים לפעמים להימשך יותר משנה, מה שלא צפוי להתלקחות סולארית ענקית, או שעונות הגידול של העצים אינן אחידות כפי שחשבו בעבר.
בשביל הכסף שלי, השמש היא עדיין האשם הכי סביר לאירועי מיאקי. עם זאת, התוצאות שלנו מצביעות על כך שאנו רואים משהו יותר כמו סערה של התלקחויות שמש ולא התלקחות-על ענקית אחת.
כדי לקבוע מה בדיוק קורה באירועים האלה, נצטרך יותר נתונים כדי לתת לנו תמונה טובה יותר של האירועים שאנחנו כבר יודעים עליהם. כדי להשיג נתונים אלה, נצטרך עוד טבעות עצים - וגם מקורות אחרים כגון ליבות קרח מהארקטיקה והאנטארקטיקה.
זה באמת מדע בין-תחומי. בדרך כלל אני חושב על טלסקופים נקיים ומדויקים להפליא: הרבה יותר קשה להבין את כדור הארץ המורכב והמקושר זה לזה.
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
תמונת אשראי: נאס"א/SDO/AIA
