قصة قصف الأرض بالإشعاع الكوني مكتوبة في الأشجار.
على وجه التحديد ، عندما يضرب الإشعاع الغلاف الجوي للأرض ، فإنه يمكن أن يغير أي ذرات نيتروجين يصطدم بها لإنتاج شكل من الكربون ، والذي تأخذه النباتات بدوره. يمكن أن يمنحنا ربط قمم نظير الكربون هذا بحلقات الأشجار سجلاً موثوقًا به للعواصف الإشعاعية التي يعود تاريخها إلى آلاف السنين.
يوضح لنا هذا السجل أن أضخم هذه الأحداث ، والمعروفة باسم أحداث مياكي (بعد العالم الذي اكتشفهم) ، تحدث مرة كل ألف عام تقريبًا. ومع ذلك ، لا نعرف ما الذي يسببها – وتشير الأبحاث الجديدة إلى أن نظريتنا الرائدة ، التي تتضمن التوهجات الشمسية العملاقة ، قد يتم استبعادها.
بدون طريقة سهلة للتنبؤ بهذه الأحداث المدمرة المحتملة ، نواجه مشكلة خطيرة.
وأضاف “نحتاج إلى معرفة المزيد لأنه إذا حدث أي منها اليوم فسوف يدمر التكنولوجيا بما في ذلك الأقمار الصناعية وكابلات الإنترنت وخطوط الكهرباء بعيدة المدى والمحولات”. قال عالم الفيزياء الفلكية بنيامين بوب من جامعة كوينزلاند في أستراليا.
“سيكون التأثير على البنية التحتية العالمية لا يمكن تصوره”.
قصة مواجهات الأرض مع عواصف الإشعاع الكوني موجودة هناك ليتم فكها إذا كنت تعرف كيف تنظر. الدليل الرئيسي هو نظير مشع للكربون يسمى الكربون 14 ، وغالبًا ما يشار إليه باسم الكربون المشع. بالمقارنة مع نظائر الكربون الطبيعية الأخرى على الأرض ، فإن الكربون المشع نادر نسبيًا. يتشكل فقط في الغلاف الجوي العلوي ، عندما تصطدم الأشعة الكونية بذرات النيتروجين ، مما يؤدي إلى تفاعل نووي ينتج عنه الكربون المشع.
نظرًا لأن الأشعة الكونية تتصادم باستمرار مع غلافنا الجوي ، فلدينا كمية ثابتة ولكن صغيرة جدًا من الأشياء التي تمطر على السطح. يتم صيد بعضها في حلقات الشجرة. نظرًا لأن الأشجار تضيف حلقة جديدة من النمو كل عام ، يمكن تتبع ترسب الكربون المشع في الوقت المناسب ، مما يعطي سجلاً للنشاط الإشعاعي على مدى عشرات الآلاف من السنين.
يشير ارتفاع الكربون المشع الكبير الموجود في الأشجار حول العالم إلى زيادة في الإشعاع الكوني. يمكن أن يكون السبب عدة آليات ، والتوهجات الشمسية جزء مهم منه. لكن هناك مصادر أخرى محتملة للعواصف الإشعاعية لم يتم استبعادها نهائيًا. كما لم يتم استبعاد التوهجات الشمسية بشكل نهائي.
نظرًا لأن تفسير بيانات حلقات الشجرة يتطلب فهمًا شاملاً لدورة الكربون العالمية ، فإن فريقًا من الباحثين بقيادة عالم الرياضيات تشينغيوان زانج من جامعة كوينزلاند شرع في إعادة بناء دورة الكربون العالمية ، بناءً على كل قطعة من بيانات الكربون المشع التي يمكن الحصول عليها. أيديهم عليها.
“عندما يضرب الإشعاع الغلاف الجوي ، فإنه ينتج الكربون المشع 14 ، الذي يرشح الهواء والمحيطات والنباتات والحيوانات ، وينتج سجلًا سنويًا للإشعاع في حلقات الأشجار ،” يشرح تشانغ.
“لقد صممنا دورة الكربون العالمية لإعادة بناء العملية على مدى فترة 10000 عام ، لفهم حجم وطبيعة أحداث مياكي بشكل أفضل.”
أعطت نتائج هذه النمذجة الفريق صورة مفصلة للغاية لعدد من الأحداث الإشعاعية – بما يكفي لاستنتاج أن التوقيت والنمط لا يتوافقان مع التوهجات الشمسية. لا ترتبط طفرات الكربون المشع بنشاط البقع الشمسية ، والذي يرتبط في حد ذاته بنشاط التوهج. استمرت بعض القمم لعدة سنوات.
وكان هناك تناقضات في ملامح الكربون المشع بين المناطق لنفس الحدث. بالنسبة لحدث كبير ، تم تسجيله في عام 774 م ، أظهرت بعض الأشجار في بعض أجزاء العالم زيادات حادة ومفاجئة في الكربون المشع على مدار عام ، بينما أظهر البعض الآخر ذروة أبطأ على مدار عامين إلى ثلاثة أعوام.
وأضاف “بدلا من انفجار أو انفجار فوري واحد ، ما يمكننا ملاحظته هو نوع من” العاصفة “أو انفجار فيزيائي فلكي”. يقول تشانغ.
لا يعرف الباحثون في هذه المرحلة ما الذي يمكن أن يكون سببًا لهذه الانفجارات ، لكن هناك عددًا من المرشحين. إحداها هي أحداث المستعرات الأعظمية ، والتي يمكن أن ينفجر منها الإشعاع في الفضاء. ربما حدث انفجار مستعر أعظم عام 774 موقد أقام العلماء روابط بين طفرات الكربون المشع و أحداث مستعر أعظم أخرى محتملةلكننا عرفنا المستعرات الأعظمية بدون طفرات ومسامير كربونية مشعة دون المستعرات الأعظمية ذات الصلة.
تشمل الأسباب المحتملة الأخرى التوهجات الشمسية الفائقة ، ولكن من غير المحتمل أن يكون انفجار قوي بما يكفي لإنتاج ذروة الكربون المشع 774 CE من شمسنا. ربما كان هناك نشاط شمسي غير مسجل سابقًا. لكن الشيء هو أنه لا يوجد تفسير بسيط يوضح بوضوح سبب الأحداث في مياكي.
وهذا ، وفقًا للباحثين ، مصدر قلق. العالم البشري لديه لقد تغير بشكل جذري منذ عام 774 م ؛ يمكن أن يتسبب حدث مياكي الآن في ما يسميه العلماء “نهاية العالم عبر الإنترنت” حيث تتلف البنية التحتية ، مما يضر بصحة المسافرين جواً بل ويستنفد الأوزون طبقة.
“استنادًا إلى البيانات المتاحة ، هناك احتمال بنسبة 1٪ تقريبًا لرؤية فرصة أخرى في العقد القادم ،” يقول البابا.
“لكننا لا نعرف كيف نتنبأ به أو بالضرر الذي قد يسببه. هذه الاحتمالات مقلقة للغاية وتضع الأساس لمزيد من البحث.”
تم نشر البحث في وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية.
