Ao procurar planetas e estudar suas estrelas, tive o privilégio de usar alguns dos maiores telescópios do mundo. No entanto, nossa equipe recentemente se voltou para um sistema ainda maior para estudar o cosmos: as florestas da Terra.
Analisamos assinaturas radioativas deixadas em anéis de árvores ao redor do mundo para estudar as misteriosas “tempestades de radiação” que varreram a Terra meia dúzia de vezes nos últimos 10,000 anos.
Nossos resultados, publicados recentemente na Proceedings da Royal Society A, excluem “superflares solares” como o culpado, mas a verdadeira causa permanece desconhecida.
Uma história escrita em anéis de árvore
Quando a radiação de alta energia atinge a atmosfera superior, ela transforma os átomos de nitrogênio em carbono-14 radioativo, ou radiocarbono. O radiocarbono então se filtra através do ar e dos oceanos, em sedimentos e pântanos, em você e em mim, em animais e plantas – incluindo madeiras duras com seus anéis anuais de árvores.
Para os arqueólogos, o radiocarbono é uma dádiva de Deus. Depois de criado, o carbono-14 decai lenta e constantemente de volta ao nitrogênio – o que significa que pode ser usado como um relógio para medir a idade de amostras orgânicas, no que é chamado de datação por radiocarbono.
Para os astrônomos, isso é igualmente valioso. Os anéis das árvores fornecem um registro ano a ano de partículas de alta energia chamadas “raios cósmicos” voltando milênios.
Os campos magnéticos da Terra e do Sol nos protegem dos raios cósmicos que atravessam a galáxia. Mais raios cósmicos atingem a Terra quando esses campos magnéticos são mais fracos e menos quando os campos são mais fortes.
Isso significa que a ascensão e queda dos níveis de carbono-14 nos anéis das árvores codifica uma história de o ciclo de 11 anos do dínamo solar (que cria o campo magnético do sol) e as inversões de Campo magnético da terra.
Eventos Miyake
Mas os anéis das árvores também registram eventos que não podemos explicar atualmente. Em 2012, o físico japonês Fusa Miyake descobriu um pico no conteúdo de radiocarbono de anéis de árvores de 774 AD. Era tão grande que vários anos comuns de raios cósmicos devem ter chegado de uma só vez.
À medida que mais equipes se juntaram à busca, evidências de anéis de árvores foram descobertas de outros “eventos Miyake”: de 993 AD e 663 BC, e eventos pré-históricos em 5259 BC, 5410 BC e 7176 BC.
Estes já levaram a uma revolução na arqueologia. Encontrar um desses picos curtos e afiados em uma amostra antiga fixa sua data em um único ano, em vez das décadas ou séculos de incerteza da datação por radiocarbono comum.
Entre outras coisas, nossos colegas usaram o evento 993 AD para revelar o ano exato do primeiro assentamento europeu nas Américas, a vila Viking em L'Anse aux Meadows na Terra Nova: 1021 DC.
Enormes pulsos de radiação podem acontecer novamente?
Na física e na astronomia, esses eventos de Miyake permanecem um mistério.
Como você consegue um pulso tão grande de radiação? Uma enxurrada de artigos culpou as supernovas, explosões de raios gama, explosões de estrelas de nêutrons magnetizadas, e até mesmo cometas.
No entanto, a explicação mais aceita é que os eventos de Miyake são “supererupções solares”. Essas erupções hipotéticas do Sol seriam talvez 50-100 vezes mais energéticas do que a maior registrada na era moderna, a Evento Carrington de 1859.
Se um evento como este ocorresse hoje, seria devastar redes elétricas, telecomunicações e satélites. Se ocorrerem aleatoriamente, cerca de uma vez a cada mil anos, há uma chance de 1% por década – um risco sério.
Dados barulhentos
Nossa equipe da UQ decidiu vasculhar todos os dados de anéis de árvores disponíveis e extrair a intensidade, o tempo e a duração dos eventos de Miyake.
Para isso tivemos que desenvolver um software para resolver um sistema de equações que modelam como o radiocarbono filtra através de todo o ciclo global de carbono, para descobrir qual fração acaba nas árvores em que anos, em oposição aos oceanos, pântanos ou você e eu.
Trabalhando com arqueólogos, acabamos de lançar o primeiro estudo reprodutível e sistemático de todas as 98 árvores de dados publicados nos eventos de Miyake. Nós também lançamos software de modelagem de código aberto como plataforma para trabalhos futuros.
Tempestades de Explosões Solares
Nossos resultados confirmam que cada evento fornece entre um e quatro anos comuns de radiação de uma só vez. Pesquisa anterior sugeriram que as árvores mais próximas dos pólos da Terra registraram um pico maior – que é o que esperaríamos se as supererupções solares fossem as responsáveis – mas nosso trabalho, observando uma amostra maior de árvores, mostra que esse não é o caso.
Também descobrimos que esses eventos podem ocorrer em qualquer ponto do ciclo de atividade de 11 anos do Sol. As explosões solares, por outro lado, tendem a acontecer por aí o auge do ciclo.
O mais intrigante é que alguns dos picos parecem demorar mais do que pode ser explicado pelo lento avanço do novo radiocarbono através do ciclo do carbono. Isso sugere que os eventos às vezes podem levar mais de um ano, o que não é esperado para uma explosão solar gigante, ou as estações de crescimento das árvores não são tão uniformes quanto se pensava anteriormente.
Pelo meu dinheiro, o sol ainda é o culpado mais provável pelos eventos de Miyake. No entanto, nossos resultados sugerem que estamos vendo algo mais como uma tempestade de erupções solares do que uma enorme supererupção.
Para definir o que exatamente acontece nesses eventos, precisaremos de mais dados para nos dar uma imagem melhor dos eventos que já conhecemos. Para obter esses dados, precisaremos de mais anéis de árvores – e também de outras fontes, como núcleos de gelo do Ártico e da Antártida.
Esta é uma ciência verdadeiramente interdisciplinar. Normalmente penso em telescópios perfeitamente limpos e precisos: é muito mais difícil entender a Terra complexa e interconectada.
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
Crédito de imagem: NASA/SDO/AIA
