godovi drveća
© Sveučilište u QueenslanduKompozitna slika godova i plamena - istraživači UQ-a analizirali su podatke iz godova kako bi izmjerili povijesne kozmičke događaje
Povijest bombardiranja Zemlje kozmičkim zračenjem zapisana je u drveću.

Točnije, kada zračenje udari u Zemljinu atmosferu, ono može promijeniti sve atome dušika u koje udari da proizvede oblik ugljika, koji zauzvrat apsorbiraju biljke. Povezivanje šiljaka u ovom izotopu ugljika s godovima rasta u drveću može nam dati pouzdanu evidenciju radijacijskih oluja tisućama godina unatrag.

Ovaj nam zapis pokazuje da je najkolosalniji od ovih događaja, poznatih kao Miyake događaji (prema znanstveniku koji ih je otkrio), pojavljuju se otprilike jednom u tisuću godinu. Međutim, ne znamo što ih uzrokuje - a nova istraživanja pokazuju da bi naša vodeća teorija, koja uključuje goleme solarne baklje, mogla biti odbijena.

Bez jednostavnog načina predviđanja ovih potencijalno razornih događaja, imamo ozbiljan problem.

"Moramo znati više, jer da se nešto od ovoga dogodilo danas, uništilo bi tehnologiju uključujući satelite, internetske kabele, dalekovode i transformatore", kaže astrofizičar Benjamin Pope sa Sveučilišta Queensland u Australiji.

"Učinak na globalnoj infrastrukturi bio bi nezamisliv."

Povijest Zemljinih susreta s olujama kozmičkog zračenja je tu da se dešifriraju ako znate kako gledati. Glavni trag je radioaktivni izotop ugljika nazvan ugljik-14, koji se često naziva i radiougljikom. U usporedbi s drugim prirodnim izotopima ugljika na Zemlji, radioaktivni ugljik je relativno rijedak. Nastaje samo u gornjoj atmosferi, kada se kozmičke zrake sudare s atomima dušika, pokrećući nuklearnu reakciju koja stvara radioaktivni ugljik.

Budući da se kozmičke zrake neprestano sudaraju s našom atmosferom, imamo stalnu, ali vrlo malo zalihu stvari koje padaju na površinu. Dio toga biva uhvaćen u godovima. Budući da stabla svake godine dodaju novi prsten rasta, taloženje radioaktivnog ugljika može se pratiti unatrag kroz vrijeme, dajući zapis o radijacijskoj aktivnosti tijekom desetaka tisućljeća.

Veliki porast radioaktivnog ugljika pronađen u drveću diljem svijeta znači porast kozmičkog zračenja. Postoji nekoliko mehanizama koji to mogu uzrokovati, a veliki su mehanizam sunčeve baklje. Ali postoje neki drugi mogući izvori radijacijskih oluja koji nisu konačno isključeni. Niti su solarne baklje konačno presuđene.

Budući da tumačenje podataka o prstenovima drveća zahtijeva sveobuhvatno razumijevanje globalnog ciklusa ugljika, tim istraživača pod vodstvom matematičara Qingyuan Zhanga sa Sveučilišta u Queenslandu krenuo je u rekonstrukciju globalnog ciklusa ugljika, na temelju svakog djelića radiokarbonskih podataka o prstenovima drveća do kojih su mogli doći.

"Kada radijacija udari u atmosferu, ona proizvodi radioaktivni ugljik-14, koji se filtrira kroz zrak, oceane, biljke i životinje, i stvara godišnji rekord radijacije u godovima drveća", objašnjava Zhang.

"Modelirali smo globalni ciklus ugljika kako bismo rekonstruirali proces u razdoblju od 10.000 godina, kako bismo stekli uvid u razmjere i prirodu događaja u Miyakeu."

Rezultati ovog modeliranja dali su izuzetno detaljnu sliku brojnih događaja zračenja - dovoljno da se zaključi da vrijeme i profil nisu u skladu sa solarnim bakljama. Šiljci radioaktivnog ugljika nisu u korelaciji s aktivnošću sunčevih pjega, koja je sama po sebi povezana s aktivnošću baklje. Neki skokovi trajali su više godina.

Postojala je nedosljednost u profilima radiokarbona između regija za isti događaj. Za jedan veliki događaj, zabilježen 774. godine naše ere, neka su stabla u nekim dijelovima svijeta pokazala oštra, iznenadna povećanja radioaktivnog ugljika tijekom jedne godine, dok su drugi pokazali sporiji skok tijekom dvije do tri godine.

"Umjesto jedne trenutne eksplozije ili baklje, ono što možda gledamo je vrsta astrofizičke 'oluje' ili ispada," kaže Zhang .

Istraživači u ovom trenutku ne znaju što bi moglo uzrokovati te ispade, ali postoji niz kandidata. Jedan od njih su događaji supernove, čije zračenje može eksplodirati svemirom. Supernova se vjerojatno dogodila 774. godine a znanstvenici su uspostavili veze između radiokarbonskih šiljaka i drugog mogućeg događaja supernove ali poznajemo supernove bez radiokarbonskih šiljaka i šiljke bez povezanih supernova.

Ostali potencijalni uzroci uključuju solarne superbaklje, ali baklja dovoljno snažna da proizvede radiokarbonski šiljak iz 774. CE vjerojatno nije izbila iz našeg Sunca. Možda postoji neka dosad nezabilježena solarna aktivnost. Ali činjenica je da ne postoji jednostavno objašnjenje koje uredno objašnjava što uzrokuje Miyake događaje.

I to je, prema istraživačima, zabrinjavajuće. Ljudski svijet dramatično se promijenio od 774. godine; događaj Miyake sada bi mogao uzrokovati ono što znanstvenici nazivaju "internetskim apokalipsom" jer se infrastruktura ošteti, naškodi zdravlju putnika, pa čak i iscrpi ozonski sloj.

"Na temelju dostupnih podataka, postoji otprilike jedna posto šanse da se vidi još jedna u sljedećem desetljeću", kaže Papa.

"Ali ne znamo kako to predvidjeti ili kakvu štetu može uzrokovati. Ovi izgledi su prilično alarmantni i postavljaju temelje za dalja istraživanja."

Istraživanje je objavljeno u Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical, and Engineering Sciences.