Радиоактивные следы в кольцах деревьев раскрывают историю Земли в «радиационных бурях»

Фото: Габриэль Хименес/Unsplash

• Подъем и падение уровня углерода-14 в годичных кольцах деревьев символизируют историю 11-летнего цикла солнечного динамо и инверсии магнитного поля Земли.
• Таким образом, с помощью радиоуглеродного датирования годичные кольца деревьев дают астрономам год за годом отчет о высокоэнергетических частицах, называемых космическими лучами, которые уходят в прошлое на тысячи лет.
• Кольца деревьев также фиксируют события, которые мы пока не можем объяснить. В 2012 году Фуса Мияке обнаружил значительный всплеск содержания углерода-14 в 774 году нашей эры, что указывает на загадочную «радиационную бурю».

В поисках планет и изучении их звезд я имел честь пользоваться одними из самых больших в мире телескопов. Однако недавно наша команда обратилась к более крупной системе изучения Вселенной: лесам Земли.

Мы проанализировали радиоактивные сигналы, оставленные в кольцах деревьев по всему миру, чтобы изучить таинственные радиоактивные бури, которые шесть раз прокатились по Земле за последние 10 000 лет или около того.

наш Полученные результаты Сверхсолнечные планеты исключены как виновники, но истинная причина остается неизвестной.

История, написанная в кольцах деревьев

Когда высокоэнергетическое излучение попадает в верхние слои атмосферы, оно превращает атомы азота в радиоактивный углерод-14, или радиоуглерод. Затем радиоуглерод перемещается по воздуху и океанам, в отложения и болота, к нам с вами, к животным и растениям, включая твердые породы деревьев с годовыми кольцами.

Для археологов радиоуглерод — это находка. После своего создания углерод-14 медленно и неуклонно разлагается на азот, а это значит, что его можно использовать в качестве часов для измерения возраста органических образцов, что называется радиоуглерод.

Для астрономов это имеет равную ценность. Кольца деревьев год за годом фиксируют количество высокоэнергетических частиц, называемых космическими лучами. Назад тысячи лет.

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 символизирует дату 11-летний цикл Солнечное динамо (которое создает магнитное поле Солнца) и отражения магнитное поле Земли.

события Мияке

Но кольца деревьев также фиксируют события, которые мы пока не можем объяснить. В 2012 году японский физик Фуса Мияке Найдите высоту В содержании радиоуглерода годичных колец деревьев с 774 г. н.э. Оно было настолько большим, что космические лучи проникали сквозь него одновременно.

По мере того, как все больше команд присоединяются к поискам, появляются подсказки годичных колец для новых «событий Мияки»: от 993 г. н.э. И 663 г. до н.э.и доисторические события в 5259 г. до н.э.И 5410 г. до н.э.И 7176 г. до н.э..

Это уже привело к революции в археологии. Найдите один из этих коротких острых гвоздей в древнем образце Это датируется одним годома не десятилетия или столетия неопределенности от обычного радиоуглеродного датирования.

Среди прочего, наши коллеги использовали событие 993 года нашей эры. Обнаружить Точный год для первого европейского поселения в Америке, деревни викингов Л’Анс-о-Медоуз в Ньюфаундленде: 1021 год нашей эры.

Могут ли снова произойти массивные радиоактивные импульсы?

В физике и астрономии эти события Мияке остаются загадкой.

Как вы получаете такой массивный импульс радиации? Волна газет обвиняла сверхновые, Гамма-всплескивзрывы замагниченные нейтронные звезды даже кометы.

Тем не менее Широко Принятая интерпретация состоит в том, что события Мияке являются «сверхсолнечными». Эти гипотетические извержения на Солнце, вероятно, в 50-100 раз более активны, чем самая большая активность, когда-либо зарегистрированная. Кэррингтон событие с 1859 года.

Если такой день случится, он случится Разрушение электроснабжения, связи и спутниковых сетей. Если это происходит случайным образом, примерно раз в тысячу лет, то это вероятность 1% за десятилетие — серьезный риск.

зашумленные данные

Наша команда из Университета Квинсленда решила изучить все доступные данные годичных колец и собрать воедино информацию об интенсивности, сроках и продолжительности событий Мияке.

Для этого нам пришлось разработать программу для решения задачи система уравнений Эта модель того, как фильтровать радиоактивный углерод через весь Глобальный углеродный циклчтобы увидеть, какие поломки заканчиваются у деревьев в любой год, в отличие от океанов, болот или нас с вами.

Работая с археологами, мы только что выпустили первое систематическое, воспроизводимое исследование Все 98 деревьев Из данных, опубликованных по событиям Мияке. Мы также выпустили с открытым исходным кодом программное обеспечение для моделирования Как платформа для будущей работы.

Солнечные вспышки бури

Наши результаты подтверждают, что каждое событие дает от одного до четырех нормальных лет радиации одновременно. предыдущий поиск Предложенные деревья, расположенные ближе к полюсам Земли, зафиксировали большую высоту — чего можно было бы ожидать, если бы виноваты суперсолнечные планеты — 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 о пиковый цикл.

Еще больше озадачивает то, что некоторые из выпуклостей, по-видимому, занимают больше времени, чем можно объяснить медленным прохождением нового радиоуглерода через углеродный цикл. Это указывает на то, что иногда события могут длиться дольше года, что неожиданно, если происходит гигантская солнечная вспышка, или вегетационный период деревьев не соответствует тому, что считалось ранее.

На мой взгляд, солнце по-прежнему является наиболее вероятным виновником событий в Мияке. Однако наши результаты показывают, что мы наблюдаем нечто большее, похожее на бурю солнечных вспышек, а не на массивное сверхизвержение.

Чтобы точно определить, что происходит в этих событиях, нам потребуется больше данных, чтобы дать нам более четкое представление об уже известных нам событиях. Чтобы получить эти данные, нам понадобится больше годичных колец, а также другие источники, такие как ледяное сердце От Северного полюса и Антарктиды.

Это действительно междисциплинарная наука. Я обычно думаю о красивых, аккуратных и чистых телескопах: сложную и взаимосвязанную Землю очень трудно понять.

Бенджамин Поуп является научным сотрудником ARC DECRA Университета Квинсленда.

Эта статья была переиздана с Беседа.