У пошуках планет і вивченні їхніх зірок я мав честь користуватися деякими з найвидатніших телескопів світу. Однак нещодавно наша команда звернулася до ще більшої системи для вивчення космосу: лісів Землі.
Ми проаналізували радіоактивні сигнатури, залишені в кільцях дерев по всьому світу, щоб вивчити таємничі «радіаційні бурі», які охоплювали Землю півдюжини разів за останні 10,000 XNUMX років або близько того.
Наші результати, нещодавно опубліковані в Proceedings of the Royal Society A, виключають «сонячні суперспалахи» як винуватця, але справжня причина залишається невідомою.
Історія, написана в кільцях дерев
Коли високоенергетичне випромінювання потрапляє на верхні шари атмосфери, воно перетворює атоми азоту на радіоактивний вуглець-14 або радіовуглець. Радіовуглець потім фільтрується через повітря та океани, у відкладення та болота, у вас і мене, у тварин та рослини, включно з листяною деревиною з її річними кільцями.
Для археологів радіовуглець — це знахідка. Після створення вуглець-14 повільно й стабільно розпадається назад на азот, що означає, що його можна використовувати як годинник для вимірювання віку органічних зразків, що називається радіовуглецеве датування.
Для астрономів це однаково цінно. Кільця дерев дають рік за роком записи високоенергетичних частинок, які називаються «космічними променями» повертаючись у минуле на тисячоліття.
Магнітні поля Землі та Сонця захищають нас від космічних променів, що проходять через галактику. Більше космічних променів досягає Землі, коли ці магнітні поля слабші, і менше, коли поля сильніші.
Це означає, що зростання та падіння рівня вуглецю-14 у кільцях дерев кодує історію 11-річний цикл сонячного динамо (що створює магнітне поле Сонця) і інверсії Магнітне поле Землі.
Події Miyake
Але кільця дерев також записують події, які ми зараз не можемо пояснити. У 2012 році японський фізик Фуса Міяке виявив шип у вмісті радіовуглецю в кільцях дерев з 774 року нашої ери. Воно було настільки великим, що кількість космічних променів за кілька звичайних років, мабуть, прибула відразу.
У міру того, як до пошуку приєдналося більше команд, були виявлені докази подальших «подій Міяке» в кільцях дерев: 993 AD та 663 до н.е., і доісторичні події в 5259 до н.е., 5410 до н.е. та 7176 до н.е..
Це вже призвело до революції в археології. Знайти один із цих коротких гострих шипів у стародавньому зразку прикріплює свою дату до одного року, замість десятиліть або століть невизначеності звичайного радіовуглецевого датування.
Крім іншого, наші колеги використали подію 993 року нашої ери щоб визначити точний рік першого європейського поселення в Америці, села вікінгів у Л'Анс-о-Медоуз на Ньюфаундленді: 1021 рік нашої ери.
Чи можуть величезні імпульси радіації статися знову?
У фізиці та астрономії ці події Міяке залишаються загадкою.
Як отримати такий величезний імпульс випромінювання? Шквал статей звинувачує наднові, сплески гамма-променів, вибухи намагнічених нейтронних зірок, І навіть комет.
Однак найбільш широко прийняте пояснення полягає в тому, що події Міяке є «сонячними суперспалахами». Ці гіпотетичні виверження Сонця були б, мабуть, у 50-100 разів потужнішими за найбільші, зареєстровані в сучасну епоху, Подія в Керрінгтоні з 1859.
Якби подібна подія сталася сьогодні, це було б зруйнувати електромережі, телекомунікації та супутники. Якщо вони відбуваються випадково, приблизно раз на тисячу років, це становить 1 відсоток шансів на десятиліття — серйозний ризик.
Шумні дані
Наша команда в UQ вирішила просіяти всі доступні дані про кільця дерев і визначити інтенсивність, час і тривалість подій Miyake.
Для цього нам довелося розробити програмне забезпечення для вирішення a система рівнянь які моделюють, як радіовуглецевий фільтр проходить через усе глобальний цикл вуглецю, щоб визначити, яка частка потрапляє на дерева в які роки, на відміну від океанів, боліт чи нас із вами.
Працюючи з археологами, ми щойно випустили перше відтворюване систематичне дослідження всі 98 дерев опублікованих даних на події Miyake. Ми теж випустили програмне забезпечення для моделювання з відкритим кодом як майданчик для майбутньої роботи.
Бурі сонячних спалахів
Наші результати підтверджують, що кожна подія одноразово забезпечує радіацію від одного до чотирьох звичайних років. Більш ранні дослідження припустили, що дерева, розташовані ближче до полюсів Землі, зафіксували більший сплеск — і саме цього ми й очікували б, якщо причиною є сонячні суперспалахи, — але наша робота, розглядаючи більшу вибірку дерев, показує, що це не так.
Ми також виявили, що ці події можуть відбуватися в будь-який момент 11-річного циклу активності Сонця. Сонячні спалахи, з іншого боку, мають тенденцію траплятися навколо пік циклу.
Найбільш загадковим є те, що кілька спалахів, здається, займають більше часу, ніж це можна пояснити повільним повзунням нового радіовуглецю через вуглецевий цикл. Це свідчить про те, що або події іноді можуть тривати довше року, чого не очікується для гігантського сонячного спалаху, або періоди вегетації дерев не такі рівні, як вважалося раніше.
Для моїх грошей сонце все ще є найімовірнішим винуватцем подій Miyake. Однак наші результати показують, що ми бачимо щось більше схоже на бурю сонячних спалахів, а не на один величезний суперспалах.
Щоб точно визначити, що саме відбувається в цих подіях, нам знадобиться більше даних, щоб краще уявити події, про які ми вже знаємо. Щоб отримати ці дані, нам знадобиться більше кілець дерев, а також інші джерела, наприклад керни льоду з Арктики та Антарктики.
Це дійсно міждисциплінарна наука. Зазвичай я думаю про чудово чисті, точні телескопи: набагато важче зрозуміти складну, взаємопов’язану Землю.
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Зображення Фото: NASA/SDO/AIA
