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

Al buscar planetas y estudiar sus estrellas, he tenido el privilegio de utilizar algunos de los mejores telescopios del mundo. Sin embargo, nuestro equipo ha recurrido recientemente a un sistema aún más grande para estudiar el cosmos: los bosques de la Tierra.

Analizamos 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 en los últimos 10.000 años.

Nuestros resultados, publicados hoy en Actas de la Royal Society Adescartan las «superllamaradas 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 sedimentos y ciénagas, en usted y en mí, en animales y plantas, incluidas las maderas duras con sus anillos de árboles anuales.

Para los arqueólogos, el radiocarbono es una bendición. Una vez que se crea, 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, esto es igualmente valioso. Los anillos de los árboles dan un registro año tras año de partículas de alta energía llamadas «rayos cósmicos» retrocediendo 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 caída de los niveles de carbono-14 en los anillos de los árboles codifica una historia de el 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 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 los rayos cósmicos de varios años ordinarios debieron llegar de una sola vez.

A medida que más equipos se han unido a la búsqueda, se ha descubierto evidencia de anillos de árboles de más «eventos de Miyake»: desde 993 dC y 663 aCy eventos prehistóricos en 5259 aC, 5410 aCy 7176 aC.

Estos ya han llevado a una revolución en la arqueología. Encontrar uno de estos picos cortos y afilados en una muestra antigua fija su fecha a un solo añoen lugar de las décadas o siglos de incertidumbre de la datación por radiocarbono ordinaria.

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

¿Podrían volver a ocurrir enormes pulsos de radiación?

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

¿Cómo se obtiene un pulso de radiación tan grande? Una ráfaga de documentos han culpado a las supernovas, estallidos de rayos gamma, explosiones de estrellas de neutrones magnetizadase incluso cometas.

sin embargo, el explicación más aceptada es que los eventos de Miyake son «superllamaradas solares». Estas erupciones hipotéticas del sol serían quizás de 50 a 100 veces más enérgicas que la más grande registrada en la era moderna, la Evento Carrington de 1859.

Si un evento como este ocurriera hoy, sería devastar redes eléctricas, telecomunicaciones y satélites. Si esto ocurre al azar, alrededor de una vez cada mil años, es una probabilidad del 1% por década, un riesgo grave.

datos ruidosos

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

Para ello tuvimos que desarrollar un software para resolver un sistema de ecuaciones que modelan cómo el radiocarbono se filtra a través de todo el ciclo mundial del carbonopara calcular qué fracción termina en los árboles en qué años, a diferencia de los océanos, los pantanos o tú y yo.

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

Tormentas de erupciones solares

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

También encontramos que estos eventos pueden llegar en cualquier punto del ciclo de actividad de 11 años del sol. Las erupciones solares, por otro lado, tienden a suceder alrededor el pico del ciclo.

Lo más desconcertante es que un par de 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 estaciones de crecimiento de los árboles no son tan uniformes 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 algo más parecido a una tormenta de erupciones solares que a una enorme superllamarada.

Para precisar qué sucede exactamente 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 núcleos de hielo del Ártico y la Antártida.

Esto es verdaderamente ciencia interdisciplinaria. Normalmente pienso en telescopios bellamente limpios y precisos: es mucho más difícil entender la Tierra compleja e interconectada.

Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.