Căutând planete și studiind stelele lor, am avut privilegiul de a folosi unele dintre cele mai mari telescoape ale lumii. Cu toate acestea, echipa noastră a apelat recent la un sistem și mai mare pentru a studia cosmosul: pădurile Pământului.
Am analizat semnăturile radioactive rămase în inelele copacilor din întreaga lume pentru a studia „furtunile de radiații” misterioase care au măturat Pământul de o jumătate de duzină de ori în ultimii 10,000 de ani și ceva.
Rezultatele noastre, publicate recent în Procesul Societății Regale A, exclude „superflacurile solare” drept vinovate – dar adevărata cauză rămâne necunoscută.
O istorie scrisă în inelele copacilor
Când radiația de înaltă energie lovește atmosfera superioară, transformă atomii de azot în carbon radioactiv-14 sau radiocarbon. Radiocarbonul se filtrează apoi prin aer și oceane, în sedimente și mlaștini, în tine și în mine, în animale și plante, inclusiv în lemn de esență tare cu inelele lor anuale de copac.
Pentru arheologi, radiocarbonul este o mană cerească. După ce este creat, carbonul 14 se descompune încet și constant înapoi în azot - ceea ce înseamnă că poate fi folosit ca un ceas pentru a măsura vârsta probelor organice, în ceea ce se numește datarea cu radiocarbon.
Pentru astronomi, acest lucru este la fel de valoros. Inelele copacilor oferă o înregistrare de la an la an al particulelor de înaltă energie numite „raze cosmice” mergând în urmă cu milenii.
Câmpurile magnetice ale Pământului și ale soarelui ne protejează de razele cosmice care trec prin galaxie. Mai multe raze cosmice ajung pe Pământ atunci când aceste câmpuri magnetice sunt mai slabe și mai puține când câmpurile sunt mai puternice.
Aceasta înseamnă că creșterea și scăderea nivelurilor de carbon-14 din inelele copacilor codifică o istorie a ciclul de 11 ani al dinamului solar (care creează câmpul magnetic al soarelui) și inversările de Câmpul magnetic al Pământului.
Evenimente Miyake
Dar inelele copacilor înregistrează și evenimente pe care nu le putem explica în prezent. În 2012, fizicianul japonez Fusa Miyake a descoperit un vârf în conținutul de radiocarbon al inelelor copacilor din 774 d.Hr. Era atât de mare încât razele cosmice de câțiva ani obișnuiți trebuie să fi ajuns dintr-o dată.
Pe măsură ce mai multe echipe s-au alăturat căutării, au fost descoperite dovezi ale inelului de copaci ale altor „evenimente Miyake”: de la 993 AD și 663 BC, și evenimentele preistorice în 5259 BC, 5410 BC, și 7176 BC.
Acestea au dus deja la o revoluție în arheologie. Găsirea unuia dintre aceste vârfuri scurte și ascuțite într-un eșantion antic fixează data acesteia la un singur an, în loc de deceniile sau secolele de incertitudine din datarea obișnuită cu radiocarbon.
Printre altele, colegii noștri au folosit evenimentul 993 d.Hr pentru a dezvălui anul exact a primei așezări europene din America, satul viking de la L'Anse aux Meadows din Newfoundland: 1021 d.Hr.
Ar putea să se întâmple din nou impulsuri uriașe de radiații?
În fizică și astronomie, aceste evenimente Miyake rămân un mister.
Cum obții un puls atât de mare de radiații? Un val de ziare au dat vina pe supernove, izbucniri de raze gamma, explozii de la stele neutronice magnetizate, Și chiar comete.
Cu toate acestea, explicația cea mai larg acceptată este că evenimentele Miyake sunt „superflacții solare”. Aceste erupții ipotetice de la Soare ar fi poate de 50-100 de ori mai energice decât cele mai mari înregistrate în epoca modernă, Evenimentul Carrington din 1859.
Dacă un eveniment ca acesta ar avea loc astăzi, ar fi devasta rețelele electrice, telecomunicațiile și sateliții. Dacă acestea apar aleatoriu, aproximativ o dată la o mie de ani, aceasta este o șansă de 1% pe deceniu - un risc serios.
Date zgomotoase
Echipa noastră de la UQ și-a propus să cerceteze toate datele disponibile despre inelele arborelui și să scoată intensitatea, momentul și durata evenimentelor Miyake.
Pentru a face acest lucru, a trebuit să dezvoltăm software pentru a rezolva a sistem de ecuații care modelează modul în care radiocarbonul filtrează prin întreg ciclul global al carbonului, pentru a afla ce fracție ajunge în copaci în ce ani, spre deosebire de oceane, mlaștini sau tu și cu mine.
Lucrând cu arheologi, tocmai am lansat primul studiu sistematic reproductibil al toți cei 98 de arbori de date publicate la evenimentele Miyake. Am eliberat și noi software de modelare open source ca platformă pentru lucrări viitoare.
Furtuni de erupții solare
Rezultatele noastre confirmă că fiecare eveniment furnizează radiații în valoare de între unu și patru ani obișnuiți dintr-o singură mișcare. Cercetări anterioare a sugerat că copacii mai aproape de polii Pământului au înregistrat un vârf mai mare - ceea ce ne-am aștepta dacă superflacurile solare sunt responsabile - dar munca noastră, analizând un eșantion mai mare de copaci, arată că nu este cazul.
De asemenea, am descoperit că aceste evenimente pot ajunge în orice moment al ciclului de activitate de 11 ani al Soarelui. Pe de altă parte, erupțiile solare tind să se întâmple în jurul vârful ciclului.
Cel mai surprinzător, câteva dintre vârfuri par să dureze mai mult decât poate fi explicat prin trecerea lentă a noilor radiocarboni prin ciclul carbonului. Acest lucru sugerează că fie evenimentele pot dura uneori mai mult de un an, ceea ce nu este de așteptat pentru o erupție solară gigantică, fie anotimpurile de creștere a copacilor nu sunt chiar așa cum se credea anterior.
Pentru banii mei, soarele este încă cel mai probabil vinovat pentru evenimentele Miyake. Cu toate acestea, rezultatele noastre sugerează că vedem ceva mai degrabă ca o furtună de erupții solare, mai degrabă decât o superflare uriașă.
Pentru a stabili ce se întâmplă exact în aceste evenimente, vom avea nevoie de mai multe date pentru a ne oferi o imagine mai bună a evenimentelor despre care știm deja. Pentru a obține aceste date, vom avea nevoie de mai multe inele de copac și, de asemenea, de alte surse, cum ar fi nuclee de gheață din Arctica și Antarctica.
Aceasta este o știință cu adevărat interdisciplinară. În mod normal, mă gândesc la telescoape frumos curate și precise: este mult mai greu de înțeles Pământul complex, interconectat.
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
Credit imagine: NASA/SDO/AIA
