研究人员研究古代木材寻找太阳风暴线索

2025-08-17 12:32来源:本站

  今年,北极光比往年更靠南,各种色彩的照片充斥着社交媒体。现在,想象一下一个比它亮数百倍的极光——除了没有人能抓拍到它,因为从太阳冲进来的粒子的冲击会立即把智能手机变成砖头。

  这种极端的太阳风暴是罕见的——在过去的14500年里,已知只有6次在地球上留下了痕迹,而且自近2700年前亚述帝国鼎盛时期以来,还没有出现过这样的太阳风暴。由亚利桑那大学树木年轮研究实验室的Irina Panyushkina和亚利桑那大学地球科学系的Timothy Jull领导的一个研究小组现在已经确定了上一次宇宙辐射爆发的时间,这种辐射如此强大,如果发生在今天,它将对全球的电网、卫星和通信网络造成严重破坏。

  研究小组在《通讯、地球与环境》杂志上发表了他们的研究结果。

  通过分析树木年轮中的碳-14(一种自然产生的碳的放射性变体),研究小组发现了一个可以追溯到公元前664年的峰值,精确地指出了唯一一次长期以来研究人员一直不知道时间的极端太阳风暴事件。

  该研究的主要作者、树木年轮研究实验室的树木年代学研究副教授Panyushkina说。赛义德说,确定大规模太阳喷发事件的精确时间为研究和开发太阳活动模型的科学家提供了重要的数据。

  panushkina说,由于宇宙辐射,碳-14在大气中不断形成。最终,碳-14与氧反应生成二氧化碳。

  “几个月后,碳-14将从平流层到达低层大气,在那里它被树木吸收,并在它们生长的过程中成为木材的一部分,”Panyushkina说。

  直到2012年,人们才知道存在被称为三宅事件的极端太阳风暴。那一年,日本物理学家、潘尤什金娜团队的合作者三宅福(Fusa Miyake)发表了一篇论文,报告了风暴的明显特征:树木年轮中放射性碳同位素的峰值。

  三宅事件发生时,太阳的电磁场减弱,使得太阳表面的等离子体逃逸到太空中。随着太阳活动的增加,质子轰击地球大气层,引发化学反应,导致放射性同位素激增。

  “多亏了树木年轮中的放射性碳,我们现在知道在过去的14500年里发生了六次三宫生事件,”panushkina说。“如果发生在今天,它们将对通信技术产生灾难性的影响。”

  Panyushkina和她的团队使用手术刀解剖古代木材样本中的单个树木年轮,包括埋在河岸上的死树样本和考古挖掘中挖掘的木材样本。然后,研究人员燃烧了木材的主要成分纤维素,以确定放射性碳的含量。

  为了确定太阳风暴是否导致了放射性碳峰值,研究人员将树木年轮数据与其他研究人员在另一种同位素铍-10中发现的峰值进行了比较,铍-10被锁在冰川和冰盖的冰芯中。与碳-14很像,铍-10在大气中形成是由于来自太阳的粒子的冲击。雨和雪捕获这种同位素并将其锁在冰原中,类似于树木吸收碳14的方式。

  “如果北极和南极的冰芯在某一年显示出同位素铍-10的峰值,对应于树木年轮中放射性碳的增加,我们就知道有一次太阳风暴,”Panyushkina说。

  panushkina说,虽然树木年轮可以像“档案保管员”一样记录三宅时代的事件,但研究人员迄今为止还没有找到这些事件的模式的证据。

  她说:“树木年轮让我们了解了这些大规模风暴的强度,但我们无法探测到任何类型的模式,所以我们不太可能预测到这种事件何时发生。”“尽管如此,我们相信我们的论文将改变我们搜索和理解树木年轮中极端太阳质子事件的碳-14尖峰信号的方式。”

  “这类事件产生的能量不仅改变了大气中的放射性碳含量,还改变了大气的化学成分,”她补充说。“我们正试图弄清楚这些短暂而强大的事件是如何影响整个地球系统的。”

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