Ledtråde om 1.000 år af solens turbulente aktivitet er skjult i jordens træer

(Robert Murray/Unsplash)

Solen har en masse rytme og gennemgår forskellige aktivitetscyklusser. Den mest kendte cyklus kan være Schwabe cyklus , som har en 11-årig kadence. Men hvad med cyklusser med meget længere tidsskalaer? Hvordan kan videnskabsmænd forstå dem?

Som det viser sig, har Solen efterladt nogle skjulte spor i træringene.

For omkring 400 år siden begyndte astronomer at se Solen med deres nyopfundne teleskoper. De bemærkede solpletter, der kom og gik og begyndte at registrere deres udseende og forsvinden. De anede ikke, hvad de betød.

Disse observationer har lært os meget om Solens aktivitet. Jo flere solpletter der er, jo mere foregår der inde i Solen.

Men der er andre cyklusser af længere varighed, som har en effekt på Jorden og dens klima. Og en rekord på 400 år, selvom den er stor i nogle henseender, kan ikke fortælle os meget om de længerevarende cyklusser.

(Robert A. Rohde/Global Warming Act/CC BY-SA 3.0)

Den 11-årige Schwabe-cyklus er i sig selv en del af disse endnu længere cyklusser. Et team af videnskabsmænd ønskede at rekonstruere Schwabe-cyklussen tilbage i tiden ud over 400 år for at forstå, hvordan det hele hænger sammen. For at gøre det var de nødt til at afsløre spor efterladt af Solen inde i træer. Disse spor er i form af radionuklider skabt af kosmiske stråler.

Holdet af forskere ledes af Hans-Arno Synal og Lukas Wacker fra Laboratory of Ion Beam Physics ved ETH Zürich. De sporede Schwabe-cyklussen tilbage så langt som til år 969 ved at måle koncentrationer af radioaktivt kulstof i træringe.

De offentliggjorde deres resultater i et papir med titlen 'Elleveårige solcyklusser i løbet af det sidste årtusinde afsløret af radiocarbon i træringe'. Det er offentliggjort i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Det fantastiske ved træer er, at de vokser i en årlig cyklus. Så hvert år, når de dyrker endnu en ring, er det et øjebliksbillede af Solens output for det år. At samle alle disse ringe giver et nøjagtigt billede af solaktiviteten. I denne undersøgelse kiggede forskerne på træringarkiver fra England og Schweiz.

Hver ring indeholder en lille mængde radioaktivt kulstof - så lidt som et atom af kulstof 14 pr. 1000 milliarder atomer. Da forskerne ved, at C14's halveringstid er omkring 5700 år, kan de beregne koncentrationen af ​​C14-atomer i atmosfæren, når hver ring blev dyrket.

Det er her, det bliver endnu mere fascinerende: Det radioaktive kulstof i træringene kommer ikke fra Solen. Det kommer fra kosmiske stråler som når Jorden langt uden for vores solsystem.

Men Solens magnetfelt hjælper med at forhindre disse kosmiske stråler i at nå Jorden. Jo kraftigere Solens magnetfelt er, jo færre C14-isotoper når Jorden for at blive optaget af trævækst. Så lavere mængder af C14 i træringe korrelerer med perioder med større solaktivitet.

Men at måle disse minimale mængder af C14-isotoper i træringene er ikke let, og det er heller ikke at opdage forskelle fra år til år.

'De eneste målinger af den slags blev foretaget i 80'erne og 90'erne,' siger Lukas Wacker, 'men kun i de sidste 400 år og med den ekstremt besværlige tællemetode.'

Tællemetoden brugte en geigertæller til at måle henfaldshændelsen for hver isotop. Den metode tager meget materiale og meget tid.

Holdet fandt på en anden metode: accelerator massespektrometri . Denne type spektrometri blev udviklet i midten af ​​det tyvende århundrede og er især nyttig til at detektere radioisotoper med lang levetid, som C14.

'Ved brug af moderne acceleratormassespektrometri var vi nu i stand til at måle C14-koncentrationen til inden for 0,1 procent på blot et par timer med træringprøver, der var tusind gange mindre', sagde ph.d.-studerende Nicolas Brehm i en pressemeddelelse , der var ansvarlig for disse analyser.

Træringprøverne indeholder to typer kulstof. Ved siden af ​​den radioaktive C14 isotop er C12, den mest udbredte af de to typer stabile kulstofisotoper.

Et acceleratormassespektrometer accelererer begge disse isotoper, før de sendes gennem et magnetfelt. Feltet leder en type kulstof den ene vej og den anden isotop i en anden retning på grund af deres forskellige masser. Resultaterne af denne måling analyseres derefter statistisk.

(Af Hah/BioMed Central Ltd/CC BY 2.0)

BILLEDE: Et simpelt skema af et acceleratormassespektrometer. På grund af deres forskellige vægt er C13 og C14 adskilt fra hinanden, og C14 kan måles.

Som et resultat var holdet af videnskabsmænd i stand til at rekonstruere registreringen af ​​Solens aktivitet hele vejen fra år 969 til 1933. Deres rekonstruktion bekræftede Solens 11-årige Schwabe-cyklus helt tilbage til 969 e.Kr.

Det viste også, at amplituden af ​​den cyklus, eller hvor meget solaktiviteten går op og ned, er mindre under langvarige solminima.

Deres genopbygning bekræftede også noget andet. I 993 var der en udtalt solprotonbegivenhed, der skabte en top i atmosfærisk C14. Disse begivenheder sker, når protoner udsendt af Solen accelereres nok til at trænge ind i Jordens magnetfelt og forårsage ionisering i atmosfæren. Der har været debat omkring begivenheden i 993, men dette arbejde bekræfter dens eksistens.

Faktisk gik resultaterne længere end at bekræfte begivenheden i år 993. Forskerne fandt også bevis for yderligere to protonhændelser: en i 1052 og en i 1279. Det er første gang, disse hændelser er blevet opdaget, og det kan tyde på at de sker hyppigere end antaget.

Dette er meget interessant, da disse begivenheder kan udgøre en fare for elektronik på Jorden og satellitter.

Jorden har nogle meget langlivede træer. En af dem, et børstekoglefyrtræ i Californien ved navn Methuselah, menes at være omkring 5.000 år gammelt. Men for denne undersøgelse var der ingen grund til at forstyrre gamle levende træer. I stedet undersøgte forskerne gammelt tømmer, der blev brugt i bygninger, der stadig stod, som f Abbey Church of St Alban , St. Albans, Hertfordshire, Storbritannien.

Dens konstruktion går tilbage til det ellevte århundrede. Holdet undersøgte 13 forskellige tømmer fra 11 forskellige bygninger i Storbritannien og Schweiz.

Denne type analyse har potentialet til at lære os endnu mere om Solen. Der er træringarkiver, der går 14.000 år tilbage i sub-fossiliseret træ, som stadig er rigt på kulstof.

Forskerne håber at kunne bruge deres metode til at måle C14-koncentrationerne i det træ, hvilket vil hjælpe dem med at rekonstruere solaktiviteten tilbage til slutningen af ​​sidste istid.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet af Universet i dag . Læs original artikel .

Populære Kategorier: Ukategoriseret , Plads , Sundhed , Forklarer , Fysik , Natur , Mening , Samfund , Mennesker , Tech ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.