Słoje drzew ujawniają starożytne burze słoneczne, pomagając naukowcom przewidywać przyszłe zdarzenia, które mogą zakłócać pracę satelitów i technologię oraz przygotowywać się na nie.
Badacz z Uniwersytetu Wirginii Zachodniej sugeruje, że surowa pogoda kosmiczna może pozostawiać ślady w słojach drzew, dostarczając cennych dowodów, które mogą pomóc nam przygotować się na przyszłe katastrofalne wydarzenia, które mogą zagrozić satelitom komunikacyjnym i astronautom.
Amy Hessl, profesor geografii w WVU Eberly College of Arts and Sciences, powiedziała, że istnieje wiele rodzajów nieprzewidywalnej pogody kosmicznej – w tym burze geomagnetyczne powodujące zorze w pobliżu biegunów – a starożytne słoje drzew ujawniły kilka rzadkich i ekstremalnych zjawisk w przestrzeni kosmicznej. odległa przeszłość.
„Gdyby jedno z tych wydarzeń miało miejsce dzisiaj i leciałbyś samolotem do Norwegii na dużej szerokości geograficznej, prawdopodobnie otrzymałbyś w samolocie życiową dawkę promieniowania” – powiedział Hessl. „A gdybyś był w kosmosie, potencjalnie mógłby cię zabić”.
Hessl zarobił niedawno ponad 202 000 dolarów od Narodowej Fundacji Nauki na dalsze zgłębianie tego tematu.
Radiowęgiel w słojach drzew i zdarzeniach Miyake
Niektóre zdarzenia powodują powstanie cząstek energii słonecznej, które poprzez kaskadę reakcji w atmosferze tworzą radiowęgiel. Ponieważ drzewa wykorzystują węgiel z powietrza do produkcji drewna, roczne słoje drzew rejestrują historię wcześniejszej aktywności słonecznej, powiedział Hessl. Długie zapisy słojów drzew, datowane na wieki, dostarczyły dowodów na istnienie niezwykle silnych burz, zwanych „zdarzeniami Miyake”, charakteryzujących się gwałtownym wzrostem ilości radiowęgla w atmosferze. Pierwsze zdarzenia Miyake, które miały miejsce w latach 774 i 993 n.e., odkryto 12 lat temu. Od tego czasu społeczność badawcza odkryła siedem kolejnych wydarzeń w ciągu ostatnich 14 000 lat.
„Niektóre z tych zdarzeń były naprawdę ekstremalne i mogłyby obecnie niesamowicie zakłócić nasz system telekomunikacyjny” – powiedział Hessl. „To bardzo rzadkie wydarzenie, ale nie jest wykluczone. Jesteśmy uzależnieni od satelitów i gdyby taka sytuacja się powtórzyła, prawdopodobnie zniszczyłaby większość naszej telekomunikacji, a odbudowa trwałaby 15 lat. To takie potężne.”
Rozbłyski słoneczne powodują większość energetycznych zdarzeń cząsteczkowych, które uderzają w Ziemię, ale cząstki mogą również pochodzić z galaktycznych promieni kosmicznych spoza Układu Słonecznego, często rozpoczynanych przez eksplozje takie jak supernowe. Chociaż większość dowodów wskazuje na Słońce jako źródło wydarzeń w Miyake, Hessl wyraziła nadzieję, że zapisy słojów drzew z lokalizacji na całym świecie pomogą społeczności naukowej w określeniu przyczyn i ustaleniu, jak poważne były te zdarzenia.
Wyzwania związane z interpretacją danych słojów drzew
Problem w tym, że dane zapisane w słojach drzew mogą nie być tak proste, jak kiedyś sądzili badacze.
„Do niedawna naukowcy zakładali, że drzewa pochłaniają radiowęgiel równomiernie” – powiedział Hessl. „Traktujemy drzewa tak, jakby były instrumentami naukowymi. Ale tak nie jest. Są potencjalnie bardzo stronniczy w sposobie pochłaniania radiowęgla. Badaliśmy więc, dlaczego jest inaczej gatunek drzew lub drzew znajdujących się w oddzielnych lokalizacjach nie pochłaniają radiowęgla w ten sam sposób. Kiedy spojrzysz na dane, lepiej zrozumiesz, jak niezawodny jest ten rejestrator”.
Dowody z wydarzeń w Miyake sugerują również, że niektóre drzewa magazynują węgiel, który wykorzystają później, co czyni je mniej wiarygodnymi rejestratorami chemii atmosfery. Aby zrozumieć dlaczego, Hessl i jej współpracownicy — Maria Carbone z Uniwersytetu Północnej Arizony i Rachael Filwett ze stanu Montana — badają, jak konsekwentnie różne drzewa rejestrują radiowęgiel atmosferyczny w skali roku. Znaleźli trzy lokalizacje w USA, gdzie drewno pochodzi z co najmniej jednego z trzech ostatnich głównych wydarzeń w Miyake i gdzie można badać fizjologię tych samych gatunków w żywych drzewach.
Badanie różnych gatunków drzew
„Przyglądamy się trzem gatunkom, które mają bardzo różne strategie fizjologiczne dotyczące produkcji drewna” – powiedział Hessl. „Wiecznie zielone drzewo iglaste z Utah, sosna szczeciniasta, jest najdłużej żyjącym gatunkiem drzewa na świecie. Żyją przez kilka tysięcy lat i stanowią podstawę naszej wiedzy o przeszłych radiowęglach w atmosferze. Dzięki temu wiemy, jak wyglądały te poziomy w przeszłości i to właśnie one były najczęściej badane”.
Zespół będzie mógł porównać sosny szczeciniaste z Utah z liściastymi cyprysami łysymi w Północnej Karolinie i dębami zachowanymi w korytach rzek Missouri. Po pobraniu próbki rdzenia wielkości ołówka – lub przekroju poprzecznego, jeśli drzewo jest martwe – datują każdy słoj na rok za pomocą datowania krzyżowego – niezależnej techniki datowania, która pozwala naukowcom potwierdzić rok powstania każdego słoju. Każde drzewo, które żyło podczas jednego z wydarzeń w Miyake, zarejestrowałoby te wydarzenia w chemii pierścieni. Hessl stwierdziła jednak, że spodziewa się, że nie wszystkie drzewa zrobią to w ten sam sposób.
„Próbujemy określić, jak ekstremalne były te zdarzenia” – powiedział Hessl. „Kiedy dokładnie one miały miejsce? Jak długo radiowęgiel utrzymywał się w atmosferze? Musimy mieć pewność, że używamy niezawodnych rejestratorów i właśnie to staramy się ustalić. Jak naprawdę te drzewa są wiarygodne w rejestrowaniu poziomu radiowęglowego w atmosferze?”
Badając sposób, w jaki różne drzewa rejestrują przeszłe zdarzenia i jak obecnie pochłaniają radiowęgiel, Hessl stwierdziła, że ma nadzieję lepiej zrozumieć, jak przygotować się na przyszłe zdarzenia, w tym te na tyle intensywne, aby zagrozić infrastrukturze technologicznej. Chociaż powiedziała, że wydarzenie w Miyake jest ekstremalne i mało prawdopodobne, kluczem jest zaawansowane przygotowanie.
„Niektóre rzeczy są nieco przesadzone, ale widzieliśmy, co wydarzyło się podczas pandemii, w postaci początkowej paniki. Dlatego bardzo rozsądnie jest spróbować dowiedzieć się, jakie są najważniejsze cechy tych rzeczy, a następnie przekazać to społeczności IT, aby zapewnić ochronę naszych technologii.
Badania sfinansowała amerykańska Narodowa Fundacja Nauki.
