Los rastros radiactivos en los anillos de los árboles revelan la historia de las ‘tormentas de radiación’ en la Tierra

Foto: Gabriel Jiménez/Unsplash

• El aumento y la caída de los niveles de carbono-14 en los anillos de los árboles codifica la historia del ciclo de 11 años de la dínamo solar y las reversiones en el campo magnético de la Tierra.
• De esta manera, a través de la datación por radiocarbono, los anillos de los árboles brindan a los astrónomos un registro año tras año de partículas de alta energía llamadas rayos cósmicos que se remontan a milenios.
• Los anillos de los árboles también registran eventos que actualmente no podemos explicar. En 2012, Fusa Miyake descubrió un fuerte aumento en su contenido de carbono-14 desde el año 774 dC, lo que indica una misteriosa “tormenta de radiación”.

Buscando planetas y estudiando sus estrellas, he tenido el privilegio de utilizar algunos de los telescopios más grandes del mundo. Sin embargo, nuestro equipo recurrió recientemente a un sistema aún más grande para estudiar el cosmos: los bosques de la Tierra.

Hemos analizado las firmas radiactivas que quedan en los anillos de los árboles de todo el mundo para estudiar las misteriosas tormentas de radiación que han barrido la Tierra media docena de veces durante los últimos 10.000 años aproximadamente.

Nuestro resultados descartar las súper erupciones solares como culpables, pero la verdadera causa sigue siendo desconocida.

Una historia escrita en los anillos de los árboles

Cuando la radiación de alta energía golpea la atmósfera superior, convierte los átomos de nitrógeno en carbono-14 radiactivo o radiocarbono. Luego, el radiocarbono se filtra a través del aire y los océanos, en los sedimentos y las turberas, en usted y en mí, en los animales y las plantas, incluidas las maderas duras con sus anillos anuales.

Para los arqueólogos, el radiocarbono es una bendición. Después de su creación, el carbono 14 se descompone lenta y constantemente en nitrógeno, lo que significa que puede usarse como un reloj para medir la edad de las muestras orgánicas, en lo que se llama datación por radiocarbono.

Para los astrónomos, es igual de valioso. Los anillos de los árboles dan un registro año tras año de partículas de alta energía llamadas rayos cósmicos. volver milenios.

Los campos magnéticos de la Tierra y el Sol nos protegen de los rayos cósmicos que atraviesan la galaxia. Más rayos cósmicos llegan a la Tierra cuando estos campos magnéticos son más débiles y menos cuando los campos son más fuertes.

Esto significa que el aumento y la disminución de los niveles de carbono-14 en los anillos de los árboles codifica una historia de la ciclo de 11 años de la dínamo solar (que crea el campo magnético del Sol) y las inversiones de campo magnético de la tierra.

Eventos de Miyake

Pero los anillos de los árboles también registran eventos que actualmente no podemos explicar. En 2012, el físico japonés Fusa Miyake descubrió un pico en el contenido de radiocarbono de los anillos de los árboles desde el 774 d.C. Era tan grande que varios años ordinarios de rayos cósmicos debieron llegar todos a la vez.

A medida que más equipos se unieron a la búsqueda, se descubrió evidencia de anillos de árboles para otros “eventos de Miyake”: desde 993 dC y 663 aCy los acontecimientos prehistóricos de 5259 aC, 5410 aCy 7176 aC.

Estos ya han llevado a una revolución en la arqueología. Encuentra una de estas puntas cortas y puntiagudas en una muestra antigua. establece su fecha en un solo añoen lugar de las décadas o siglos de incertidumbre de la datación por radiocarbono ordinaria.

Entre otras cosas, nuestros colegas utilizaron el evento 993 AD revelar el año exacto del primer asentamiento europeo en América, el pueblo vikingo de L’Anse aux Meadows en Terranova: 1021 d.C.

¿Podrían reproducirse enormes pulsos de radiación?

En física y astronomía, estos eventos de Miyake siguen siendo un misterio.

¿Cómo se obtiene tal pulso de radiación? Una ráfaga de artículos culpó a las supernovas, estallidos de rayos gammaexplosiones de estrellas de neutrones magnetizadas e incluso cometas.

sin embargo, el más ampliamente la explicación aceptada es que los eventos de Miyake son “súper erupciones solares”. Estas erupciones hipotéticas del Sol serían quizás de 50 a 100 veces más energéticas que la más grande registrada en la era moderna, la Evento Carrington de 1859.

Si algo así sucediera hoy, es devastar redes eléctricas, telecomunicaciones y satélites. Si esto sucede al azar, aproximadamente una vez cada mil años, hay una probabilidad del 1% por década, un riesgo grave.

datos ruidosos

Nuestro equipo de UQ se dispuso a filtrar todos los datos de anillos de árboles disponibles y extraer la intensidad, el momento y la duración de los eventos de Miyake.

Para hacer esto, tuvimos que desarrollar un software para resolver un sistema de ecuaciones ese modelo de cómo el radiocarbono se filtra a través del conjunto ciclo mundial del carbonopara determinar qué fracción termina en los árboles en qué años, a diferencia de los océanos, los pantanos o tú y yo.

En colaboración con arqueólogos, acabamos de publicar el primer estudio reproducible y sistemático de los 98 arboles datos publicados sobre los eventos de Miyake. También hemos lanzado el código abierto software de modelado como plataforma de trabajo futuro.

Tormentas de llamaradas solares

Nuestros resultados confirman que cada evento genera entre uno y cuatro años ordinarios de radiación a la vez. Investigación previa Los árboles sugeridos más cerca de los polos de la Tierra registraron un pico más grande, lo que esperaríamos si las súper erupciones solares fueran las responsables, pero nuestro trabajo, al observar una muestra más grande de árboles, muestra que no es así.

También descubrimos que estos eventos pueden ocurrir en cualquier punto del ciclo de actividad de 11 años del Sol. Las erupciones solares, por otro lado, tienden a ocurrir alrededor de pico de ciclo.

Más confuso aún, algunos picos parecen tardar más de lo que puede explicarse por el lento avance del nuevo radiocarbono a través del ciclo del carbono. Esto sugiere que los eventos a veces pueden durar más de un año, lo que no se espera para una llamarada solar gigante, o que las temporadas de crecimiento de los árboles no son tan regulares como se pensaba anteriormente.

Por mi dinero, el Sol sigue siendo el culpable más probable de los eventos de Miyake. Sin embargo, nuestros resultados sugieren que estamos viendo más una tormenta de erupciones solares que una enorme superllamarada.

Para determinar exactamente qué sucede en estos eventos, necesitaremos más datos que nos den una mejor imagen de los eventos que ya conocemos. Para obtener estos datos, necesitaremos más anillos de árboles, y también otras fuentes como helado de zanahorias del Ártico y la Antártida.

Realmente es una ciencia interdisciplinaria. Normalmente pienso en telescopios maravillosamente limpios y precisos: comprender la Tierra compleja e interconectada es mucho más difícil.

Benjamin Pope es miembro de ARC DECRA, Universidad de Queensland.

Este artículo fue republicado de La conversación.