Trong tìm kiếm các hành tinh và nghiên cứu về các ngôi sao, kính thiên văn đóng vai trò chủ đạo, tuy nhiên, để nghiên cứu vũ trụ – “Rừng” trên Trái đất, kỹ thuật bức xạ lại mang lại những lợi thế và hiệu quả vượt trội hơn. Các nhà khoa học đã phân tích các dấu vết phóng xạ còn sót lại trên các vòng thân cây khắp thế giới để nghiên cứu “bão bức xạ” quét qua Trái đất nhiều lần trong 10.000 năm qua. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Proceedings of the Royal Society A số tháng 10/2022 và khẳng định “siêu Hành tinh – mặt trời” là thủ phạm chính.
Lịch sử được viết trên vòng cây
Khi bức xạ năng lượng cao chiếu vào tầng trên của bầu khí quyển, nó biến các nguyên tử nitơ thành carbon phóng xạ C-14. Sau đó, carbon phóng xạ lọc qua không khí và đại dương lắng xuống trầm tích và đầm lầy, vào cơ thể con người, động vật và thực vật bao gồm cả những loại cây gỗ đại thụ với vòng thân cây phát triển theo năm. Đối với các nhà khảo cổ, carbon phóng xạ là một “món quà trời cho”. Sau khi được tạo ra, C-14 phân rã chậm và trở thành nitơ – có nghĩa là có thể được sử dụng như đồng hồ đo tuổi của các mẫu hữu cơ, được gọi là xác định niên đại carbon phóng xạ. Đối với các nhà thiên văn học, điều này cũng có giá trị rất lớn. Vòng thân cây phát triển hàng năm và mang các hạt năng lượng cao được gọi là “tia vũ trụ” qua nhiều thiên niên kỷ. Từ trường của Trái đất và mặt trời che chắn chúng ta khỏi các tia vũ trụ bắn qua Thiên hà. Nhiều tia vũ trụ đến Trái đất hơn khi từ trường này yếu đi và ít tia vũ trụ hơn khi từ trường mạnh lên. Điều này có nghĩa là sự tăng và giảm của mức C-14 trong các vòng thân cây mã hóa lịch sử theo chu kỳ năng lượng mặt trời (tạo ra từ trường mặt trời) và sự đảo ngược của từ trường Trái đất.
“Siêu Hành tinh – Mặt trời” có thể là nguyên nhân gây ra các gai carbon phóng xạ
(Nguồn: NASA/GSFC/Đài quan sát động lực học mặt trời)
Sự kiện Miyake
Những vòng thân cây ghi lại những sự kiện mà hiện nay chúng ta không thể giải thích được. Vào năm 2012, nhà vật lý người Nhật Fusa Miyake đã phát hiện ra sự gia tăng đột biến về hàm lượng carbon phóng xạ trên các vòng thân cây từ năm 774 sau Công nguyên. Nó lớn đến nỗi như các tia vũ trụ xuất hiện trong vài năm thông thường đều đến cùng một lúc. Sau đó đã có nhiều nhóm nhà khoa học tiến hành khảo sát, bằng chứng vòng thân cây cũng được phát hiện về các “sự kiện Miyake” tiếp theo: từ năm 993 sau Công nguyên và 663 trước Công nguyên; các sự kiện thời tiền sử vào năm 5259 trước Công nguyên, 5410 trước Công nguyên và 7176 trước Công nguyên. Những điều này đã dẫn đến một cuộc cách mạng trong ngành khảo cổ học. Việc tìm thấy một trong những chiếc gai nhọn và ngắn này trong một mẫu vật cổ đại ghi nhận niên đại của nó xuống còn một năm, thay vì hàng thập kỷ hoặc thế kỷ không chắc chắn so với niên đại của carbon phóng xạ thông thường. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đã sử dụng sự kiện năm 993 sau Công nguyên để tiết lộ năm chính xác nơi định cư đầu tiên của người châu Âu ở châu Mỹ, ngôi làng Viking tại L’Anse aux Meadows ở Newfoundland là năm 1021 sau Công nguyên.
Trong vật lý và thiên văn học, những sự kiện Miyake này vẫn còn là một bí ẩn. Làm thế nào để có được một xung bức xạ lớn như vậy? Một loạt các bài báo cho rằng do các siêu tân tinh, vụ nổ tia gamma, vụ nổ từ các sao neutron từ hóa và thậm chí cả sao chổi gây ra. Tuy nhiên, lời giải thích được chấp nhận rộng rãi nhất về các sự kiện Miyake là “siêu hành tinh – mặt trời”. Những vụ phun trào giả định này từ mặt trời có năng lượng gấp 50-100 lần so với vụ phun trào lớn nhất được ghi nhận trong kỷ nguyên hiện đại “Sự kiện Carrington năm 1859”. Nếu một sự kiện như thế này xảy ra ngày hôm nay, nó sẽ tàn phá lưới điện, viễn thông và vệ tinh. Nếu những điều này xảy ra ngẫu nhiên, khoảng nghìn năm một lần, thì đó là 1% cơ hội mỗi thập kỷ có rủi ro nghiêm trọng.
Nghiên cứu vòng than cây vì chúng lưu lại hồ sơ về các sự kiện và thay đổi khí hậu
(Nguồn: Rbreidbrown / Wikimedia Commons, CC BY-SA)
Nhóm các nhà khoa học tại UQ bắt đầu sàng lọc tất cả dữ liệu trên vòng thân cây hiện có và rút ra cường độ, thời gian và thời lượng của các sự kiện Miyake. Để làm được điều này, họ đã phát triển phần mềm giải một hệ thống phương trình mô hình hóa cách carbon phóng xạ lọc qua toàn bộ chu trình carbon toàn cầu, để tìm ra phần nào kết thúc ở cây trong năm, trái ngược với đại dương, đầm lầy, hoặc trên các cơ thể sống. Họ cũng công bố nghiên cứu có thể tái tạo tất cả 98 cây dữ liệu về các sự kiện ở Miyake.
Bão mặt trời
Kết quả nghiên cứu vừa công bố xác nhận rằng mỗi sự kiện mang lại giá trị bức xạ từ một đến bốn năm bình thường mỗi lần. Nghiên cứu trước đó cho thấy những cây gần các cực của Trái đất đã ghi nhận mức tăng đột biến lớn hơn, xác định nguyên nhân do mặt trời gây ra nhưng nghiên cứu mới này xem xét một mẫu cây lớn cho thấy điều này không đúng. Họ cũng nhận thấy những sự kiện này có thể đến bất kỳ thời điểm nào trong chu kỳ hoạt động 11 năm của mặt trời. Mặt khác, các hiện tượng bùng nổ mặt trời có xu hướng xảy ra xung quanh đỉnh của chu kỳ. Khó hiểu nhất, một vài lần tăng đột biến trong thời gian dài hơn có thể được giải thích là do sự di chuyển chậm của carbon phóng xạ mới trong chu trình carbon. Điều này cho thấy rằng các sự kiện đôi khi có thể kéo dài hơn một năm và không được mong đợi đối với mỗi đợt bùng nổ mặt trời. Nhìn chung, mặt trời vẫn là thủ phạm có khả năng cao nhất gây ra các sự kiện Miyake. Tuy nhiên, kết quả của nghiên cứu đã cho thấy chúng ta đang nhìn thấy một cái gì đó giống như một cơn bão mặt trời hơn là một vụ nổ.
Từ khóa: TRACER; C-14; kỹ thuật bức xạ; xác định tuổi; bão mặt trời;
– CMD&DND –
