В поисках планет и изучении их звезд я имел честь пользоваться одними из величайших телескопов мира. Однако недавно наша команда обратилась к еще более крупной системе изучения космоса: земным лесам.
Мы проанализировали радиоактивные следы, оставленные в кольцах деревьев по всему миру, чтобы изучить загадочные «радиационные бури», которые за последние 10,000 XNUMX лет пронеслись по Земле полдюжины раз.
Наши результаты, недавно опубликованные в Труды Королевского общества A, исключают «солнечные супервспышки» как виновника, но истинная причина остается неизвестной.
История, записанная в кольцах деревьев
Когда высокоэнергетическое излучение достигает верхних слоев атмосферы, оно превращает атомы азота в радиоактивный углерод-14, или радиоуглерод. Затем радиоуглерод просачивается через воздух и океаны, попадает в отложения и болота, попадает в вас и меня, в животных и растения, включая твердые породы деревьев с их годичными кольцами.
Для археологов радиоуглерод — это находка. После своего создания углерод-14 медленно и неуклонно распадается обратно на азот, что означает, что его можно использовать в качестве часов для измерения возраста органических образцов, что называется радиоуглеродное датирование.
Для астрономов это одинаково ценно. Годовые кольца деревьев дают ежегодный отчет о высокоэнергетических частицах, называемых «космическими лучами». возвращаясь на тысячелетия назад.
Магнитные поля Земли и Солнца защищают нас от космических лучей, пронизывающих галактику. Больше космических лучей достигает Земли, когда эти магнитные поля слабее, и меньше, когда поля сильнее.
Это означает, что повышение и понижение уровня углерода-14 в годичных кольцах деревьев кодирует историю 11-летний цикл солнечного динамо (который создает магнитное поле Солнца) и инверсии Магнитное поле Земли.
События Мияке
Но кольца деревьев также фиксируют события, которые мы пока не можем объяснить. В 2012 году японский физик Фуса Мияке обнаружил шип в содержании радиоуглерода годичных колец деревьев с 774 г. н.э. Оно было настолько большим, что количество космических лучей должно было достигать нескольких обычных лет одновременно.
По мере того, как к поискам присоединялось все больше команд, были обнаружены годичные кольца деревьев, подтверждающие дальнейшие «события Мияке»: от 993 AD и 663 до н.э.и доисторические события в 5259 до н.э., 5410 до н.э.качества 7176 до н.э..
Они уже привели к революции в археологии. Нахождение одного из этих коротких острых шипов в древнем образце привязывает свою дату к одному году, вместо десятилетий или столетий неопределенности от обычного радиоуглеродного датирования.
Среди прочего, наши коллеги использовали событие 993 года нашей эры. указать точный год первого европейского поселения в Америке, деревни викингов в Л'Анс-о-Медоуз в Ньюфаундленде: 1021 г. н.э.
Могут ли снова произойти огромные импульсы радиации?
В физике и астрономии эти события Мияке остаются загадкой.
Как вы получаете такой огромный импульс радиации? Шквал статей обвинял сверхновые, гамма-всплески, взрывы замагниченных нейтронных звезд, И даже кометы.
Однако наиболее распространенное объяснение заключается в том, что события Мияке — это «солнечные супервспышки». Эти гипотетические извержения на Солнце, возможно, будут в 50-100 раз более мощными, чем самые большие зарегистрированные в современную эпоху извержения. Кэррингтон Мероприятие из 1859.
Если бы подобное событие произошло сегодня, разрушать электрические сети, телекоммуникации и спутники. Если они происходят случайным образом, примерно раз в тысячу лет, это составляет 1 процент вероятности за десятилетие — серьезный риск.
Зашумленные данные
Наша команда в UQ решила просмотреть все доступные данные годичных колец и определить интенсивность, время и продолжительность событий Мияке.
Для этого нам пришлось разработать программное обеспечение для решения система уравнений модель того, как радиоуглерод фильтруется через весь глобальный углеродный цикл, чтобы выяснить, какая часть в какие годы попадает в деревья, в отличие от океанов, болот или вас и меня.
Работая с археологами, мы только что выпустили первое воспроизводимое, систематическое исследование все 98 деревьев опубликованных данных на мероприятиях Мияке. Мы также выпустили программное обеспечение для моделирования с открытым исходным кодом как платформу для будущей работы.
Бури солнечных вспышек
Наши результаты подтверждают, что каждое событие дает за один раз радиацию от одного до четырех обычных лет. Предыдущие исследования предполагаемые деревья ближе к полюсам Земли зафиксировали больший всплеск — чего мы и ожидали бы, если бы виноваты солнечные супервспышки, — но наша работа, рассматривающая большую выборку деревьев, показывает, что это не так.
Мы также обнаружили, что эти события могут произойти в любой момент 11-летнего цикла активности Солнца. Солнечные вспышки, наоборот, иметь тенденцию происходить около пик цикла.
Больше всего озадачивает то, что пара всплесков, кажется, занимает больше времени, чем можно объяснить медленным прохождением нового радиоуглерода через углеродный цикл. Это говорит о том, что либо события иногда могут длиться дольше года, что не ожидается при гигантской солнечной вспышке, либо вегетационные периоды деревьев не такие равномерные, как считалось ранее.
На мой взгляд, солнце по-прежнему является наиболее вероятным виновником событий Мияке. Однако наши результаты показывают, что мы наблюдаем нечто большее, похожее на бурю солнечных вспышек, а не на одну огромную супервспышку.
Чтобы точно определить, что именно происходит в этих событиях, нам потребуется больше данных, чтобы дать нам лучшее представление о событиях, о которых мы уже знаем. Чтобы получить эти данные, нам понадобится больше колец деревьев, а также другие источники, такие как ледяные керны из Арктики и Антарктики.
Это действительно междисциплинарная наука. Обычно я думаю о прекрасно чистых, точных телескопах: гораздо труднее понять сложную, взаимосвязанную Землю.
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Изображение Фото: НАСА/SDO/AIA
