Pri iskanju planetov in preučevanju njihovih zvezd sem imel privilegij uporabljati nekaj največjih svetovnih teleskopov. Vendar se je naša ekipa nedavno obrnila na še večji sistem za preučevanje vesolja: zemeljske gozdove.
Analizirali smo radioaktivne podpise, ki so ostali v drevesnih obročih po vsem svetu, da bi preučili skrivnostne "sevalne nevihte", ki so Zemljo preplavile pol ducata v zadnjih približno 10,000 letih.
Naši rezultati, nedavno objavljeni v Zbornik kraljevega društva A, kot krivca izključijo "sončne superizbruhe", vendar pravi vzrok ostaja neznan.
Zgodovina, zapisana v drevesnih obročih
Ko visokoenergetsko sevanje zadene zgornjo atmosfero, spremeni atome dušika v radioaktivni ogljik-14 ali radiokarbon. Radioogljik nato filtrira skozi zrak in oceane, v sedimente in močvirja, v vas in mene, v živali in rastline – vključno s trdim lesom z letnimi drevesnimi obroči.
Za arheologe je radiokarbon božji dar. Ko je ustvarjen, ogljik-14 počasi in vztrajno razpada nazaj v dušik, kar pomeni, da ga je mogoče uporabiti kot uro za merjenje starosti organskih vzorcev, tako imenovanega radiokarbonski zmenki.
Za astronome je to enako dragoceno. Drevesni obroči iz leta v leto beležijo visokoenergijske delce, imenovane "kozmični žarki". segajo tisočletja nazaj.
Magnetna polja Zemlje in sonca nas ščitijo pred kozmičnimi žarki, ki streljajo skozi galaksijo. Več kozmičnih žarkov doseže Zemljo, ko so ta magnetna polja šibkejša, in manj, ko so polja močnejša.
To pomeni, da dvig in padec ravni ogljika-14 v drevesnih kolobarjih kodira zgodovino 11-letni cikel sončnega dinama (ki ustvarja sončevo magnetno polje) in obračanja Zemeljsko magnetno polje.
Miyake dogodki
Toda drevesni obroči beležijo tudi dogodke, ki jih trenutno ne moremo pojasniti. Leta 2012 japonski fizik Fusa Miyake odkril konico v vsebnosti radioaktivnega ogljika v drevesnih obročih iz leta 774 n. Bil je tako velik, da je moralo naenkrat prispeti nekaj običajnih let kozmičnih žarkov.
Ker se je več ekip pridružilo iskanju, so bili drevesni obroči odkriti dokazi o nadaljnjih "dogodkih Miyake": od 993 AD in 663 BC, in prazgodovinski dogodki v 5259 BC, 5410 BCin 7176 BC.
Ti so že pripeljali do revolucije v arheologiji. Iskanje enega od teh kratkih, ostrih konic v starodavnem vzorcu pripne datum na eno leto, namesto desetletij ali stoletij negotovosti zaradi običajnega radiokarbonskega datiranja.
Naši kolegi so med drugim uporabili dogodek 993 AD razkriti točno leto prve evropske naselbine v Ameriki, vikinške vasi pri L'Anse aux Meadows v Novi Fundlandiji: 1021 AD.
Bi se lahko ogromni radiacijski impulzi znova zgodili?
V fiziki in astronomiji ti dogodki Miyake ostajajo skrivnost.
Kako dobite tako velik utrip sevanja? Množica člankov je krivila supernove, izbruhi gama žarkov, eksplozije magnetiziranih nevtronskih zvezdIn celo kometi.
Vendar najbolj splošno sprejeta razlaga je, da so dogodki Miyake "sončni superizbruhi". Ti hipotetični izbruhi Sonca bi bili morda 50- do 100-krat močnejši od največjih, zabeleženih v moderni dobi, Carrington dogodek 1859.
Če bi se takšen dogodek zgodil danes, bi opustošijo električna omrežja, telekomunikacije in satelite. Če se ti zgodijo naključno, približno enkrat na tisoč let, je to 1-odstotna možnost na desetletje – resno tveganje.
Hrupni podatki
Naša ekipa pri UQ se je odločila prebrskati vse razpoložljive podatke o drevesnih obročih in ugotoviti intenzivnost, čas in trajanje dogodkov Miyake.
Za to smo morali razviti programsko opremo za reševanje a sistem enačb ki modelira, kako radiokarbonski filter filtrira skozi celotno globalni ogljikov cikel, da bi ugotovili, kakšen del konča v drevesih v katerem letu, v nasprotju z oceani, barji ali vami in mano.
V sodelovanju z arheologi smo pravkar objavili prvo ponovljivo, sistematično študijo vseh 98 dreves objavljenih podatkov na dogodkih Miyake. Izdali smo tudi odprtokodna programska oprema za modeliranje kot platformo za prihodnje delo.
Nevihte sončnih izbruhov
Naši rezultati potrjujejo, da vsak dogodek naenkrat povzroči sevanje v vrednosti od enega do štirih običajnih let. Prejšnje raziskave je predlagal, da so drevesa bližje Zemljinim polom zabeležila večji skok - kar bi pričakovali, če so odgovorni sončni superizbruhi -, vendar naše delo, ob pogledu na večji vzorec dreves, kaže, da temu ni tako.
Ugotovili smo tudi, da lahko ti dogodki pridejo na kateri koli točki v 11-letnem ciklu aktivnosti Sonca. Sončni izbruhi pa na drugi strani se ponavadi zgodijo okoli vrhunec cikla.
Najbolj begajoče je, da nekaj konic traja dlje, kot je mogoče razložiti s počasnim polzenjem novega radioaktivnega ogljika skozi ogljikov cikel. To nakazuje, da lahko dogodki včasih trajajo dlje kot eno leto, kar ni pričakovano za velikanski sončni izbruh, ali pa rastne dobe dreves niso tako enakomerne, kot so mislili prej.
Za moj denar je sonce še vedno najverjetnejši krivec za Miyake dogodke. Vendar pa naši rezultati kažejo, da vidimo nekaj bolj podobnega nevihti sončnih izbruhov in ne enemu ogromnemu superizbruhu.
Da bi natančno določili, kaj se točno zgodi v teh dogodkih, bomo potrebovali več podatkov, ki nam bodo dali boljšo sliko dogodkov, o katerih že vemo. Za pridobitev teh podatkov bomo potrebovali več drevesnih obročev—in tudi druge vire, kot je npr ledena jedra z Arktike in Antarktike.
To je resnično interdisciplinarna znanost. Običajno razmišljam o čudovito čistih, natančnih teleskopih: veliko težje je razumeti kompleksno, med seboj povezano Zemljo.
Ta članek je ponovno objavljen Pogovor pod licenco Creative Commons. Preberi Originalni članek.
Kreditno slike: NASA/SDO/AIA
