Antik Uzay Süper Fırtınalarının Gizemi Derinleşiyor

Hydro-Québec elektrik şebekesi 13 Mart 1989’da çöktüğünde, kesinti Quebec’in tamamını – altı milyondan fazla insanı – birkaç saat karanlığa gömdü. Olay şiddetli bir fırtına tarafından tetiklendi, ancak fırtına Dünya’nın eseri değildi. Bunun yerine kaynak güneşti: En yakın yıldızımız, teknolojik altyapımıza zarar veren yüksek enerjili parçacıklar ve radyasyon sürüsü salmıştı.

Yine de bu olay bir şans değildi, bilim adamları artık biliyor. Özellikle güçlü de değildi. Ağaç halkalarından toplanan kanıtların dikkatli bir analizi, benzer ancak çok daha büyük barajların nispeten yakın geçmişte Dünya’yı defalarca vurduğunu gösteriyor. Araştırmacılar uzun zamandır yıldızımızın bazen aşırı aktivitesinin bu daha büyük olayların suçlusu olduğunu düşünüyorlar, ancak ağaç fizyolojisinden ve gezegenimizin karbon döngüsünden elde edilen içgörüleri birleştiren yeni çalışma, güneş fırtınalarının sorumlu olduğu fikrine meydan okuyor.

Bu düşünce değişikliği yaklaşık on yıl önce, kozmik ışın fizikçisi Fusa Miyake’nin Japonya’nın Yaku Adası’na kesilen uzun ömürlü sedir ağaçlarını incelemeye başlamasıyla başladı. O zamanlar Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi olan Miyake, karbon açısından zengin selülozu ağaçların halkalarından titizlikle ayıklıyordu; Amacı, arkeolojik eserleri tarihlendirmek için yaygın olarak kullanılan bir radyoaktif karbon izotopu olan karbon 14 miktarını ölçmekti.

Radyokarbon olarak da bilinen Karbon 14, güneş, diğer yıldızlar ve çeşitli kozmik felaketler tarafından yayılan yüksek enerjili radyasyon ve parçacıklar, Dünya’nın üst atmosferindeki atomlarla, özellikle de nitrojenle etkileşime girdiğinde gezegenimizde doğal olarak üretilir. Radyokarbon aynı zamanda insan faaliyetinin bir yan ürünüdür – izotopun atmosferik konsantrasyonu, ABD ve diğer ulusların atmosferde yüzlerce nükleer bomba patlattığı soğuk savaş dönemi atom silahları testlerinin yapıldığı 20. yüzyılın ortalarında iki katına çıktı.

Radyokarbon, gezegenimizin havasında, suyunda ve kayasında karbon döngüsünün yalnızca kaybolan bir kısmını, yaklaşık bir trilyonda bir kısmını oluşturur. Ancak bu, maddenin algılanabilir izlerinin ağaçlarda ve diğer fotosentez yapan bitkilerde birikmesi ve onu radyoizotop bağcıklı karbondioksit olarak havadan emmesi için fazlasıyla yeterli. Bu, bir ağacın yıllık büyüme halkalarını, yerel çevre koşullarının ve hakim atmosfer kimyasının yıldan yıla kaydını yapar ve bilim adamlarının, binlerce yıl öncesini araştırmak için eski, iyi korunmuş ahşabı kullanmalarına izin verir.

1950’lerden beri araştırmacılar, ağaç halkalarındaki radyokarbon konsantrasyonunun zamanla değiştiğini biliyorlardı. Ancak yakın zamana kadar, radyokarbon analizleri için nispeten büyük miktarlarda selüloz gerekliydi, bu nedenle ölçümlerin çoğu beş hatta 10 yıllık ağaç halkalarına dayanıyordu. Miyake, sekizinci yüzyılın sonlarında atmosferik karbon 14’te belirgin bir artış olduğunu öne süren daha önceki araştırmalardan bilgi alarak CE 750’den 820’ye uzanan tek tek ağaç halkalarını incelemeye başladı. Çok küçük miktarlarda radyokarbonu saptamak için hızlandırıcı kütle spektrometrisi olarak bilinen hassas bir teknik kullandı , böyle bir olayın ne zaman ve neden gerçekleşmiş olabileceğine ışık tutacağını umdu.

Danimarka’daki Aarhus Üniversitesi’nde araştırmaya dahil olmayan bir fizikçi olan Jesper Olsen, birçok insanın bu çalışmanın amacını görmediğini söylüyor. “Kimse buna değdiğini gerçekten düşünmedi” diyor.

Bununla birlikte, veriler tam olarak CE 775 yılında karbon 14 konsantrasyonunda anormal derecede büyük bir artışı ortaya çıkardığında Miyake’nin çabaları sonuç verdi. O ve meslektaşları keşfi bildirdiler. Doğa 2012’de. O zamandan beri araştırmacılar, diğer ağaç halkası kayıtlarında ek “Miyake olayları” ortaya çıkardılar. En eskisi MÖ 7176’ya dayanan altı olay özellikle iyi incelendi ve Miyake olayları, Vikinglerin Amerika’ya gelişi gibi çeşitli tarihsel olayların zamanlamasını sınırlamak için kullanıldı. Ancak Miyake olaylarının kökenleri gizemini koruyor. Bazı astrofiziksel süreçlerden kaynaklandıklarına dair genel bir fikir birliği dışında, değişken olarak güneş aktivitesine, yakındaki bir süpernovadan veya nötron yıldızından gelen emisyonlara veya nötron yıldızına atfedildiler. hatta Dünya’nın bir kuyruklu yıldızla yakın karşılaşması.

Arizona Üniversitesi’nde yerbilimci olan ve araştırmaya dahil olmayan Tim Jull, Miyake olaylarını açıklamak için tipik olarak muazzam güneş patlamalarına başvurulduğunu söylüyor. Bu tür elektromanyetik radyasyon patlamaları, güneşte düzenli olarak meydana gelir ve genellikle yüksek enerjili parçacıkların patlamalarıyla ilişkilendirilir. Ancak güneş aktivitesi ile Dünya’nın dalgalanan radyokarbon kaydı arasındaki bu bağlantı, güneşimizin aynı zamanda savunma rolü oynaması gerçeğiyle bulanıklaşıyor: manyetik alanı, Dünya’yı güneş sisteminin ötesinden akan yüksek enerjili parçacıklardan korumaya yardımcı oluyor ve potansiyel olarak onu artırmak yerine azaltıyor. kozmik kaynaklardan üretilen radyokarbon miktarı. Bu koruma, güneşin manyetik alanının en güçlü olduğu 11 yıllık güneş döngüsünün zirvesinde özellikle belirgindir.

Avustralya’daki Queensland Üniversitesi’nden astronom Benjamin Pope, Miyake olayları hakkında kesin olarak bilinen bir gerçeğin olduğunu söylüyor. “Bunlar, Dünya’ya ulaşan büyük bir radyasyon patlamasının tespiti” diyor. Araştırmacılar artık biliyor ki, bu patlamalar 1989’da Hydro-Québec elektrik şebekesini felce uğratan barajı aştı. Pope ve meslektaşları yakın zamanda, bu gizemli ve endişe verici sinyallerin doğasını ve olası kaynağını araştırmak için dört kıtaya yayılmış 60’tan fazla ağacın radyokarbon kayıtlarını analiz ettiler. Takımlar şaşırtıcı sonuçlarMiyake olaylarının zaten belirsiz olan anlayışını bulandıran , geçen yılın sonlarında yayınlandı. Royal Society A Bildirileri.

Zamanın bir fonksiyonu olarak bir dizi radyokarbon ölçümü çizin ve bir Miyake olayı, bir yüzü neredeyse dikey, diğer yüzü çok daha kademeli olarak eğimli olan bir uçurum gibi görünecektir. Miyake olaylarının çoğu çok hızlı bir şekilde yükselir – genellikle tek bir ağaç halkası içinde – ve ardından 10 ila 20 yıl içinde kaybolur. Ancak bu sonuç, izotopun onlarca yıl yerine bin yılda meydana gelen radyoaktif bozunması nedeniyle değil. Pope, bunun yerine, radyoaktif olsun ya da olmasın, Dünya’nın karbonunun sürekli olarak çevrede dolaşmasının bir sonucu olduğunu söylüyor. “Karbon döngüsü boyunca dolaşıyor” diye ekliyor. Atmosferde bir radyokarbon patlaması oluştuktan sonra, sonunda okyanusun dibindeki tortulara gömülür.

Pope ve meslektaşları, Miyake olaylarının zamanlaması ve süresinin daha iyi anlaşılmasının, küresel karbon döngüsü boyunca hareket eden radyokarbonun daha iyi hesaplanmasını gerektirdiğini fark etti. Araştırmacılar, karbonun atmosfer, biyosfer, okyanuslar ve Dünya üzerindeki diğer rezervuarlar boyunca nasıl yayıldığını dikte eden diferansiyel denklem sistemlerinden oluşan karbon kutusu modellerine yöneldiler. Pope, bu modellerin hepsinin temel bir soruyu yanıtlamaya çalıştığını söylüyor. “Atmosfere biraz radyokarbon koyarsanız, nereye ve ne zaman gidiyor?”

Pope ve ekibi, her biri başlangıç ​​tarihi, süresi ve gücü bakımından biraz farklı olan bir dizi simüle edilmiş Miyake olayı oluşturarak işe başladı. Daha sonra, bu simüle edilmiş verileri birkaç farklı karbon kutusu modeliyle beslediler ve çıktıyı, her bir Miyake olayı için en uygun parametreler kümesinde birleştirmek üzere ağaç halkalarından elde edilen gerçek dünyadaki radyokarbon ölçümleriyle karşılaştırdılar.

Bu analize dayanarak, çoğu Miyake olayının radyokarbon üretimindeki kısa, neredeyse anlık “ani yükselmeler” ile tutarlı olduğu görüldü. Bununla birlikte, iki olay zaman içinde uzamış gibi görünüyordu. Araştırmacılar, özellikle MÖ 663’te meydana gelen bir tanesinin yaklaşık üç yıl sürdüğü sonucuna vardı. Pope, bunun kafa karıştırıcı olduğunu söylüyor çünkü güneş patlamaları, koronal kütle püskürmeleri ve güneşten gelen diğer püskürmeler tipik olarak yalnızca birkaç gün veya hafta sürüyor. Göreceli olarak kısa bir yüksek enerjili parçacık patlaması, muhtemelen bir yıl boyunca bir araya getirilen tek bir ağaç halkasında yakalanacaktı, diyor. O halde, çok yıllı bir sinyalin kanıtını bulmak oldukça kafa karıştırıcı. Pope, “Neler olduğunu Tanrı bilir,” diye alay ediyor.

Ancak Millersville Üniversitesi’nde bir güneş fizikçisi olan ve araştırmaya dahil olmayan Tamitha Skov, belki de güneşten gelen hızlı patlamalardan vazgeçmeyi içermeyen bir açıklama var diyor. Cevap, Dünya’nın manyetik alanının inceliklerinde yatıyor olabilir, diyor. Yüksek enerjili parçacıklar, atmosferin büyük kısmının binlerce kilometre yukarısında, aşağı damlayıp radyokarbon oluşturmak için birkaç yıl alacak kadar yüksek olan yerlerde sıkışabilir. Skov, bu, bazı Miyake etkinliklerinin neden zaman içinde bu kadar uzun göründüğünü açıklayabilir, diyor. Belki de “bu daha uzun süreli olaylardan bazıları daha kısa süreli bir kaynak olabilir” diyor.

Jull, uzun süreli Miyake olaylarının başka bir açıklamasının ağaç fizyolojisi olabileceğini söylüyor. Ağaçlar ilkbaharda büyümeye başladığında, bazı durumlarda zaten hücrelerinde depolanmış olan besinlere güvendiklerini söylüyor. Bu, bir radyokarbon darbesi gibi görünüşte kısa süreli bir olayın ağaç halkalarına bakıldığında zamanla lekelenmiş görünmesine neden olabilir. Jull, “Yeni sinyal ile eski sinyal arasında bir miktar karışım var” diyor.

Elbette, çok yıllı Miyake olaylarının zaman içinde gerçekten uzama olasılığı her zaman vardır, Pope ve meslektaşları bunu kabul ediyor. 2020’de Fusa Miyake de dahil olmak üzere başka bir araştırma ekibi şunu önerdi: birkaç yıl boyunca tekrar tekrar meydana gelen bir dizi güneş patlaması sorumlu olabilir.

Pope ve ekibi, Miyake olaylarının güneş döngüsüne göre kesin zamanlaması ile de ilgilendiler. Araştırmacılar, güneş patlamalarının güneş enerjisi maksimumu çevresinde meydana gelme olasılığının güneş enerjisi minimumu civarında meydana gelme olasılığının yaklaşık dört kat daha fazla olduğunu gösterdi, bu nedenle Miyake olaylarının güneş döngüsünün zirvesi etrafında kümelenmesinin mantıklı olacağını söylüyor Pope. “Yapmayı umduğum şey, bunların hepsinin solar maksimumda gerçekleştiğini söylemekti” diye ekliyor. Ancak ekip bunun yerine, olayların hiçbirinin güneş döngüsünün zirvesiyle senkronize olmadığını buldu.

Bununla birlikte, diğer araştırmacılar hala Miyake olaylarının güneşle bağlantılı olduğuna bahse giriyor. Araştırmaya dahil olmayan Colorado Boulder Üniversitesi’nden bir jeofizikçi olan Delores Knipp, “Güneş döngüsünün zirvesiyle aynı hizada olmamaları benim için hiç şaşırtıcı değil” diyor. Ne de olsa, güneşin yüksek enerjili parçacıkları güneş maksimumu dışındaki zamanlarda Dünya’ya doğru mükemmel bir şekilde fırlatma yeteneğine sahip olduğunu belirtiyor. Knipp, “Güneş enerjili parçacık olaylarının tipik olarak büyük itici güçleri olan Dünya’ya ulaşan koronal kütle fırlatmalarının çoğunun güneş döngüsünün zirvesini geçme eğiliminde olduğunu biliyoruz” diyor.

Başka bir fikir, Miyake olaylarının ortalamadan daha zayıf bir güneş döngüsü ile bir ilgisi olduğu, Pope ve meslektaşlarının hipotezine göre. Bilim adamları, MÖ 5480 dolaylarına tarihlenen ağaç halkalarında radyokarbonda on yıllık bir artış tespit ettiler. diğer araştırmacılar önerdi. Güneşin ortalamadan daha zayıf olan manyetik alanı, bu süre zarfında yıldızlararası uzaydan daha fazla yüksek enerjili parçacığın Dünya’ya ulaşmasına izin verebilirdi.

Ağaç halkaları da Miyake olayları hakkında cevap aranacak tek yer değil. Bazı araştırmacılar buz çekirdeği kayıtlarına döndü berilyum 10 ve klor 36’yı aramak için – radyokarbon gibi atmosferde yüksek enerji olayları tarafından üretilen iki izotop. Avustralya Nükleer Bilim ve Teknoloji Örgütü’nde fizikçi olan Andrew Smith, Antarktika buz çekirdeklerinde bu tür izotopları inceliyor. Bir buzulun veya buz tabakasının derinliklerinden delinmiş olan bu buz çekirdeklerinden birkaç on santimetre, geçmiş bir yılı yakalayabilir ve araştırmacılara eski olayların zamanlamasını saptamak için üzerinde çalışacakları daha fazla malzeme sunar. Bu, ağaç halkalarının yıllık zamansal çözünürlüğü ile karşılaştırıldığında, ayların zaman ölçeklerinde ölçümlere izin verir. Smith ve meslektaşları şu anda buz çekirdeklerinden gelen verileri Miyake olaylarını göz önünde bulundurarak analiz ediyorlar.

Miyake olayları ve kökenleri hala gizemlidir ve bilimsel araçlarla nihayet kaydedilene kadar bu şekilde kalabilir. Ama belki de bu, dilememiz gereken bir gelecek değil, diyor Pope. Ne de olsa, ağaç halkalarında ortaya çıkacak kadar yoğun bir kozmik baraj, gezegeni çevreleyen binlerce uydu için muhtemelen bir felaket olacaktır. Pope, hassas elektronik aksamlarının esasen kızartılacağını ve bunun modern toplumda hafife aldığımız teknolojiler olan navigasyon ve iletişim alanlarında dalgalanma etkileri olabileceğini söylüyor. Bir sonraki Miyake olayı gerçekleşirse veya ne zaman olursa, “telekomünikasyona iyi şanslar” diyor.