Когда высокоэнергетическое излучение попадает в верхние слои атмосферы, оно превращает атомы азота в радиоактивный углерод-14 или радиоуглерод. Затем радиоуглерод фильтруется через воздух и океаны, в отложения и болота, в нас с вами, в животных и растения, включая лиственные породы с их годовыми кольцами деревьев, сообщает «phys.org».
Для археологов радиоуглерод является находкой. После того, как он создан, углерод-14 медленно и неуклонно распадается обратно в азот, что означает, что его можно использовать в качестве часов для измерения возраста органических образцов в так называемом радиоуглеродном датировании.
Для астрономов это не менее ценно. Кольца деревьев дают ежегодную запись высокоэнергетических частиц, называемых «космическими лучами», начиная с тысячелетий.
Магнитные поля Земли и Солнца защищают нас от космических лучей, пролетающих через Галактику. Больше космических лучей достигает Земли, когда эти магнитные поля слабее, и меньше, чем когда поля сильнее.
Это означает, что повышение и падение уровня углерода-14 в кольцах деревьев кодирует историю цикла (которое создает магнитное поле Солнца) и разворотов магнитных полей Земли.
В поисках планет и изучении их звезд ученые использовать некоторые из величайших телескопов мира. Тем не менее, одна команда недавно обратилась к еще большей системе для изучения космоса: лесам Земли.
Ученые проанализировали радиоактивные сигнатуры, оставленные в кольцах деревьев по всему миру, чтобы изучить таинственные «радиационные бури», которые пронеслись над Землей полдюжины раз за последние 10 000 лет или около того.
По мере того, как все больше команд присоединялись к поискам, были обнаружены свидетельства о дальнейших «событиях Мияке»: с 993 г. н.э. и 663 г. до н.э., а также доисторические события в 5259 г. до н.э., 5410 г. до н.э. и 7176 г. до н.э.
Это уже привело к революции в археологии. Обнаружение одного из этих коротких, резких всплесков в древнем образце связывает его дату с одним годом, а не с десятилетиями или столетиями неопределенности от обычного радиоуглеродного датирования.
Среди прочего, наши коллеги использовали событие 993 года нашей эры, чтобы выявить точный год первого европейского поселения в Северной и Южной Америке, деревни викингов в L'Anse aux Meadows в Ньюфаундленде: 1021 год нашей эры.
В физике и астрономии эти события Мияке остаются загадкой. Мияке – это феномены земной истории планетарного характера, вследствие которых были отмечены существенные скачки атмосферной концентрации радиоактивного изотопа углерода, в частности, в 774 и 993 годах.
Как получить такой огромный импульс радиации? Шквал статей обвинил сверхновые, гамма-всплески, взрывы намагниченных нейтронных звезд и даже кометы.
Тем не менее, наиболее широко принятое объяснение заключается в том, что события Мияке являются «солнечными супервспышками». Эти гипотетические извержения солнца были бы, возможно, в 50-100 раз более энергичными, чем самое большое зарегистрированное в современную эпоху событие Каррингтона 1859 года.
Если бы подобное событие произошло сегодня, оно опустошило бы электросети, телекоммуникации и спутники. Если они происходят случайным образом, примерно раз в тысячу лет, это 1% шанс за десятилетие — серьезный риск.
Ученые решили просеять все доступные данные о кольцах деревьев и вытащить интенсивность, время и продолжительность событий Мияке.
Для этого им пришлось разработать программное обеспечение для решения системы уравнений, которые моделируют, как радиоуглерод фильтруется через весь глобальный углеродный цикл, чтобы выяснить, какая фракция попадает в деревья в какие годы, в отличие от океанов, болот или нас с вами.
Их результаты подтверждают, что каждое событие обеспечивает от одного до четырех обычных лет радиации за один раз. Более ранние исследования предполагали, что деревья ближе к полюсам Земли зафиксировали больший всплеск — что мы ожидаем, если солнечные супервспышки будут ответственны за это, но их работа, глядя на большую выборку деревьев, показывает, что это не так.
Они также обнаружили, что эти события могут произойти в любой точке 11-летнего цикла активности Солнца. Солнечные вспышки, с другой стороны, как правило, происходят вокруг пика цикла.
Самое загадочное, что пара всплесков, кажется, занимает больше времени, чем можно объяснить медленным ползанием нового радиоуглерода через углеродный цикл. Это говорит о том, что либо события иногда могут занять больше года, что не ожидается для гигантской солнечной вспышки, либо вегетационные периоды деревьев не такие даже, как считалось ранее.
Тем не менее, их результаты показывают, что мы видим что-то больше похожее на бурю солнечных вспышек, а не на один огромный супервсплеск.
Чтобы определить, что именно происходит в этих событиях, ученым понадобится больше данных, чтобы дать лучшую картину событий, о которых мы уже знаем. Чтобы получить эти данные, понадобится больше колец деревьев, а также другие источники, такие как ледяные керны из Арктики и Антарктики.
Это действительно междисциплинарная наука. Обычно я думаю о красиво чистых, точных телескопах: гораздо труднее понять сложную, взаимосвязанную Землю, говорит один из авторов исследования.