حلقات الشجرة تؤرخ لعاصفة كونية غامضة تضرب كل ألف عام: ScienceAlert

تاريخ قصف الأرض بالإشعاع الكوني مكتوب على الأشجار.

على وجه التحديد ، عندما يصطدم الإشعاع بالغلاف الجوي للأرض ، يمكن أن يغير أي ذرات نيتروجين يصطدم بها لإنتاج شكل من الكربون ، والذي تمتصه النباتات بدوره. يمكن أن يمنحنا ربط المسامير في نظير الكربون هذا بحلقات النمو في الأشجار سجلاً موثوقًا به للعواصف الإشعاعية التي تعود إلى آلاف السنين.

يوضح لنا هذا السجل أن أضخم هذه الأحداث ، والمعروفة باسم أحداث مياكي (بعد العالم الذي اكتشفهم) ، تحدث مرة كل ألف عام تقريبًا. ومع ذلك ، لا نعرف ما الذي يسببها – وتشير الأبحاث الجديدة إلى أن نظريتنا الرائدة ، التي تتضمن التوهجات الشمسية العملاقة ، يمكن أن تكون بعيدة عن الطاولة.

بدون طريقة سهلة للتنبؤ بهذه الأحداث المدمرة المحتملة ، تبقى لدينا مشكلة خطيرة.

“نحتاج إلى معرفة المزيد ، لأنه إذا حدث أحد هذه الأمور اليوم ، فسيؤدي إلى تدمير التكنولوجيا بما في ذلك الأقمار الصناعية وكابلات الإنترنت وخطوط الطاقة والمحولات لمسافات طويلة” يقول عالم الفيزياء الفلكية بنجامين بوب من جامعة كوينزلاند في أستراليا.

“سيكون التأثير على البنية التحتية العالمية لا يمكن تصوره”.

إن تاريخ مواجهات الأرض مع عواصف الإشعاع الكوني موجود لفك شفرته إذا كنت تعرف كيف تنظر. الدليل الرئيسي هو نظير مشع للكربون يسمى الكربون 14 ، وغالبًا ما يشار إليه باسم الكربون المشع. بالمقارنة مع نظائر الكربون الأخرى الموجودة بشكل طبيعي على الأرض ، فإن الكربون المشع نادر نسبيًا. يتشكل فقط في الغلاف الجوي العلوي ، عندما تصطدم الأشعة الكونية بذرات النيتروجين ، مما يؤدي إلى تفاعل نووي ينتج عنه الكربون المشع.

نظرًا لأن الأشعة الكونية تتصادم باستمرار مع غلافنا الجوي ، فلدينا مخزون ثابت ولكنه ضئيل جدًا من المواد التي تمطر على السطح. يعلق بعضها في حلقات الأشجار. نظرًا لأن الأشجار تضيف حلقة نمو جديدة كل عام ، يمكن تتبع ترسب الكربون المشع عبر الزمن ، مما يعطي سجلاً للنشاط الإشعاعي على مدى عشرات الآلاف من السنين.

الارتفاع الكبير في الكربون المشع الموجود في الأشجار حول العالم يعني زيادة طفيفة في الإشعاع الكوني. هناك العديد من الآليات التي يمكن أن تسبب هذا ، والتوهجات الشمسية كبيرة. لكن هناك بعض المصادر المحتملة الأخرى للعواصف الإشعاعية التي لم يتم استبعادها بشكل قاطع. كما لم يتم التحكم بشكل قاطع في التوهجات الشمسية.

نظرًا لأن تفسير بيانات حلقات الشجرة يستلزم فهمًا شاملاً لدورة الكربون العالمية ، فقد بدأ فريق من الباحثين بقيادة عالم الرياضيات تشينغيوان زانج من جامعة كوينزلاند بإعادة بناء دورة الكربون العالمية ، بناءً على كل قطعة من بيانات الكربون المشع لحلقات الأشجار التي يمكنهم الحصول عليها. تشابك الايدى.

“عندما يضرب الإشعاع الغلاف الجوي ، فإنه ينتج الكربون المشع 14 ، الذي يرشح الهواء والمحيطات والنباتات والحيوانات ، وينتج سجلًا سنويًا للإشعاع في حلقات الأشجار”. يشرح تشانغ.

“لقد صممنا دورة الكربون العالمية لإعادة بناء العملية على مدى 10000 عام ، لاكتساب نظرة ثاقبة على حجم وطبيعة أحداث مياكي.”

أعطت نتائج هذه النمذجة الفريق صورة مفصلة للغاية لعدد من الأحداث الإشعاعية – بما يكفي لاستنتاج أن التوقيت والملف الشخصي لا يتوافقان مع التوهجات الشمسية. لا ترتبط الطفرات في الكربون المشع بنشاط البقع الشمسية ، والذي يرتبط في حد ذاته بنشاط التوهج. استمرت بعض الارتفاعات عبر عدة سنوات.

وكان هناك تناقض في ملامح الكربون المشع بين المناطق لنفس الحدث. بالنسبة لحدث رئيسي واحد ، تم تسجيله في عام 774 م ، أظهرت بعض الأشجار في بعض أجزاء العالم ارتفاعات حادة ومفاجئة في الكربون المشع لمدة عام واحد ، بينما أظهر البعض الآخر ارتفاعًا أبطأ على مدار عامين إلى ثلاثة أعوام.

“بدلاً من انفجار أو توهج فوري واحد ، ما قد ننظر إليه هو نوع من” العاصفة “الفيزيائية الفلكية أو الانفجار ،” يقول تشانغ.

لا يعرف الباحثون ، في هذه المرحلة ، ما الذي يمكن أن يكون سببًا لتلك الانفجارات ، لكن هناك عددًا من المرشحين. أحد هذه الأحداث هو مستعر أعظم ، يمكن للإشعاع المنبعث منه أن ينفجر عبر الفضاء. ربما حدث سوبرنوفا عام 774 م، وقد أقام العلماء روابط بين طفرات الكربون المشع و أحداث مستعر أعظم أخرى محتملة، لكننا عرفنا المستعرات الأعظمية بدون طفرات كربونية مشعة ، ومسامير بدون مستعرات عظمى مرتبطة.

تشمل الأسباب المحتملة الأخرى الكواكب الشمسية الفائقة ، ولكن من غير المرجح أن يكون انفجار قوي بما يكفي لإنتاج ارتفاع الكربون المشع 774 CE من شمسنا. ربما كان هناك بعض النشاط الشمسي غير المسجل سابقًا. لكن الحقيقة هي أنه لا يوجد تفسير بسيط يشرح بدقة أسباب أحداث مياكي.

وهذا ، وفقًا للباحثين ، مصدر قلق. العالم البشري لديه تغيرت بشكل كبير منذ عام 774 م ؛ قد يتسبب حدث مياكي الآن في ما يسميه العلماء “نهاية العالم عبر الإنترنت” حيث تتضرر البنية التحتية وتضر بصحة المسافرين جواً ، بل وتستنفد الأوزون طبقة.

“استنادًا إلى البيانات المتاحة ، هناك فرصة بنسبة 1٪ تقريبًا لرؤية واحدة أخرى خلال العقد القادم ،” يقول البابا.

“لكننا لا نعرف كيف نتنبأ به أو ما قد يسببه من ضرر. هذه الاحتمالات مقلقة للغاية ، وتضع الأساس لمزيد من البحث.”

تم نشر البحث في وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية.