Сплеск вуглецю-14 у 774 році

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Сплеск вуглецю-14 у 774—775 роках — це зафіксоване збільшення на 1,2 % концентрації ізотопу вуглецю-14 (14C) у кільцях дерев, датованих 774—775 роками, що приблизно у 20 разів перевищує звичайний фоновий рівень. Сплеск був виявлений під час дослідження дерев японського кедра, а його датування було здійснено за допомогою дендрохронології[1]. Сплеск ізотопу берилію-10, виявлений в антарктичних кернах льоду, теж був пов'язаний із подією 774—775 років[2]. Це прояви так званої події Міяке або події Карла Великого, яка призвела до найбільшого й найшвидшого зростання рівня вуглецю-14 із зареєстрованих за всю історію[3][4].

Судячи з усього, ця подія була глобальною: аналогічні залишки вуглецю-14 виявлені в кільцях дерев у Німеччині, Росії, Сполучених Штатах, Фінляндії та Новій Зеландії[2][5]. Для пояснення такого різкого зростання необхідне одномоментне внесення в атмосферу (9,6 ± 0,5) × 1026 атомів вуглецю-14. Це більш ніж утричі (3,2 ± 0,2) перевищує його кількість, яка в середньому утворюється в атмосфері за рік.

Спочатку точність вимірювань була недостатньою, і датування події коливалося між 774 або 775 роками. Проте уточнені виміри, опубліковані у 2018 році, що посилаються на зразки деревини, узяті на всій земній кулі від Ямалу до Нової Зеландії, показали, що подія сталася в липні 774 року (±1 місяць із 95-відсотковою довірчою ймовірністю)[6].

Рис. 1. Сплеск вуглецю-14 бл. 774 року. Кольорові крапки — виміри в деревах Японії (M12) й Німеччини (дуб); чорні лінії — змодельований профіль, який відповідає миттєвому утворенню вуглецю-14.

Сигнал показує різке збільшення рівня приблизно на 1,2 %, а після нього — повільне зниження (див. рис. 1). Такий профіль є типовим для миттєвого утворення вуглецю-14 в атмосфері[2] і вказує на те, що подія була короткотривалою. Усереднене глобальне утворення вуглецю-14 для цієї події становить 1,3×108 ± 0,2×108 атомів/см2[2][7][8].

Гіпотези

[ред. | ред. код]

Проаналізовано кілька можливих причин події.

Рік Господній 774-й. Цього року нортумбрійці вигнали свого короля Альреда з Йорка на Великдень; і обрали собі за володаря Етельреда, сина Мулла, який правив чотири зими. Цього ж року також з'явилося на небі червоне розп'яття після заходу сонця; мерсійці та кентці билися під Отфордом; а в землі південних саксів бачили дивовижних змій. (Annus Domini (the year of the Lord) 774. This year the Northumbrians banished their king, Alred, from York at Easter-tide; and chose Ethelred, the son of Mull, for their lord, who reigned four winters. This year also appeared in the heavens a red crucifix, after sunset; the Mercians and the men of Kent fought at Otford; and wonderful serpents were seen in the land of the South-Saxons[9].)

«Червоний хрест», згадуваний в Англосаксонській хроніці, за різними гіпотезами, був надновою або полярним сяйвом[10][11].

У китайських джерелах знайдено лише одну чітку згадку про полярне сяйво в середині 770-х років, а саме 12 січня 776 року[12][13]. Натомість у 775 році зафіксували аномальну «грозу»[14].

За сучасними уявленнями, подія була наслідком сонячно-протонного шторму (СПШ) або послідовністю подій, які час від часу трапляються, — дуже сильного сонячного спалаху, можливо, найсильнішого з усіх відомих, але все ж у межах можливостей Сонця[2][7][15][16][17]. Сукупність даних, отриманих під час радіовуглецевого датування, здійсненого у 2020 році, указує на те, що сплеск був спричинений екстремальним за потужністю сонячно-протонним штормом[3].

Інший запропонований сценарій виникнення події — гамма-спалах[8][18] — видається малоймовірним, оскільки подія супроводжувалася нехарактерним для нього збільшенням рівня ізотопів бериллію-10 і хлору-36[17]. Відкинуто також можливе зіткнення з кометою[19]. Якби подія була зумовлена сонячним спалахом і супутнім викидом протонів, які досягли Землі, то енергетичний спектр протонів був украй жорстким[2][20]. Кількість космогенних ізотопів, що виникли в атмосфері під дією космічних променів, була в 40—50 разів більшою, ніж під час найбільшої безпосередньо спостережуваної події 23 лютого 1956 року, і максимальною за всі 11 тисячоліть голоцену[21]. Атмосферні моделі для такої події пророкують глобальне зниження вмісту озону в озоновому шарі на 8,5 % і певний вплив на погодні умови (зміна середньомісячної поверхневої температури до ±4 °C у деяких районах)[21].

У 2022 році дослідження частинок надзвичайно потужної сонячної бурі, яка сталася поблизу сонячного мінімуму в 7176 р. до н. е. виявило один із найбільших стрибків ізотопу 10
Be у кернах льоду. Подальша реконструкція стрибка співвідношення 36
Cl/10
Be свідчить про те, що ця СПШ-подія була порівнянною з подією 774 року з погляду енергії (понад 30 МеВ) або навіть потужнішою. Це означає, що масштаби й частота потенційно найгіршого сценарію для СПШ-подій збільшуються. Крім того, дослідження свідчить про те, що подія 7176 року до н. е. сталася поблизу сонячного мінімуму[22].

Інше дослідження 2022 року з використанням радіовуглецевого аналізу деревних кілець, зокрема, дійшло висновку, що події Міяке не пов'язані із циклами сонячної активності (тобто із сонячними спалахами), як вважалося раніше, і тривалість досить довго. Вони трапляються в середньому кожні 1000 років і здатні загрожувати глобальним технологіям нашого століття[23][24].

Частота подібних подій

[ред. | ред. код]
Рис. 2. Подія 774 року з огляду на ізотопи 10
Be, 14
C і 36
Cl.

Подія 774 року є найсильнішим сплеском за останні 11 000 років у наявних даних космогенних ізотопів[15], але вона не унікальна. Подібна подія сталася в 993—994 роках, але її потужність становила лише 60 % від події 774 року[25]. Ще одна подібна подія сталася та інший прибл. в 660 році до н. е.[26][27] Вважається, що кілька інших таких подій сталися в епоху голоцену[15].

Наявні дані свідчать, що такі потужні сплески відбуваються раз на десятки тисячоліть, тоді як слабші — раз на тисячоліття чи навіть століття. Подія 774 року не супроводжувалася катастрофічними наслідками для життя на Землі[16][28], але якби вона сталася в наш час, вона могла б завдати катастрофічної шкоди сучасним технологіям, зокрема системам зв'язку та космічної навігації. Крім того, сонячний спалах, здатний спричинити спостережуваний ізотопний ефект, становив би значну загрозу для космонавтів[29].

Станом на 2017 рік існують лише «напрацювання ідей»[30] щодо попередніх варіацій рівня вуглецю-14, оскільки вимірювання по роках доступні лише для кількох періодів (зокрема, для 774—775 років). У 2017 році ще один «надзвичайно різкий» сплеск вуглецю-14 (2,0 %) вдалося прив'язати до 5480 року до н. е., але, оскільки він має досить велику тривалість, він пов'язаний не із сонячною подією, а скоріше з надзвичайно швидким великим мінімумом сонячної активності[30]. Аналіз ускладнюється відсутністю щорічних вимірів рівня радіоактивного вуглецю за попередні дати[31].

Див. також

[ред. | ред. код]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. ↑ Miyake, Fusa; Nagaya, Kentaro; Masuda, Kimiaki; Nakamura, Toshio (1 червня 2012). A signature of cosmic-ray increase in AD 774-775 from tree rings in Japan. Nature. Т. 486. с. 240—242. doi:10.1038/nature11123. ISSN 0028-0836. Процитовано 8 лютого 2023.
  2. ↑ а б в г д е Usoskin, I. G.; Kromer, B.; Ludlow, F.; Beer, J.; Friedrich, M.; Kovaltsov, G. A.; Solanki, S. K.; Wacker, L. (2013-04). The AD775 cosmic event revisited: the Sun is to blame. Astronomy & Astrophysics. Т. 552. с. L3. doi:10.1051/0004-6361/201321080. ISSN 0004-6361. Процитовано 8 лютого 2023.
  3. ↑ а б Reimer, Paula та ін. (August 2020). The IntCal20 Northern Hemisphere Radiocarbon Age Calibration Curve (0–55 cal kBP). Radiocarbon. 62 (4): 725—757. doi:10.1017/RDC.2020.41. {{cite journal}}: |hdl-access= вимагає |hdl= (довідка)
  4. ↑ University of Kansas (30 листопада 2012). Researcher points to Sun as likely source of eighth-century 'Charlemagne event'.
  5. ↑ Jull, A. J. Timothy; Panyushkina, Irina P.; Lange, Todd E.; Kukarskih, Vladimir V.; Myglan, Vladimir S.; Clark, Kelley J.; Salzer, Matthew W.; Burr, George S.; Leavitt, Steven W. (1 квітня 2014). Excursions in the 14C record at A.D. 774-775 in tree rings from Russia and America. Geophysical Research Letters. Т. 41. с. 3004—3010. doi:10.1002/2014GL059874. ISSN 0094-8276. Процитовано 8 лютого 2023.
  6. ↑ Büntgen, Ulf; Wacker, Lukas; Galván, J. Diego; Arnold, Stephanie; Arseneault, Dominique; Baillie, Michael; Beer, Jürg; Bernabei, Mauro; Bleicher, Niels (6 вересня 2018). Tree rings reveal globally coherent signature of cosmogenic radiocarbon events in 774 and 993 CE. Nature Communications (англ.). Т. 9, № 1. с. 3605. doi:10.1038/s41467-018-06036-0. ISSN 2041-1723. Процитовано 8 лютого 2023.
  7. ↑ а б Melott, Adrian L.; Thomas, Brian C. (2012-11). Causes of an AD 774-775 14C increase. Nature. Т. 491, № 7426. с. E1—E2. doi:10.1038/nature11695. ISSN 0028-0836. Процитовано 8 лютого 2023.
  8. ↑ а б Pavlov, A. K.; Blinov, A. V.; Konstantinov, A. N.; Ostryakov, V. M.; Vasilyev, G. I.; Vdovina, M. A.; Volkov, P. A. (11 листопада 2013). AD 775 Pulse of Cosmogenic Radionuclides Production as Imprint of a Galactic Gamma-Ray Burst. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Т. 435, № 4. с. 2878—2884. doi:10.1093/mnras/stt1468. ISSN 1365-2966. Процитовано 8 лютого 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  9. ↑ Owano, Nancy; Phys.org. Red Crucifix sighting in 774 may have been supernova. phys.org (англ.). Процитовано 8 лютого 2023.
  10. ↑ Hayakawa, H. (2019). The Celestial Sign in the Anglo-Saxon Chronicle in the 770s: Insights on Contemporary Solar Activity. Solar Physics. 294 (4): 42. arXiv:1903.03075. Bibcode:2019SoPh..294...42H. doi:10.1007/s11207-019-1424-8.
  11. ↑ Hayakawa, Hisashi; Stephenson, F. Richard; Uchikawa, Yuta; Ebihara, Yusuke; Scott, Christopher J.; Wild, Matthew N.; Wilkinson, Julia; Willis, David M. (2019-04). The Celestial Sign in the Anglo-Saxon Chronicle in the 770s: Insights on Contemporary Solar Activity. Solar Physics. Т. 294, № 4. с. 42. doi:10.1007/s11207-019-1424-8. ISSN 0038-0938. Процитовано 8 лютого 2023.
  12. ↑ Stephenson, F.R. (2015). Astronomical evidence relating to the observed 14C increases in A.D. 774–5 and 993–4 as determined from tree rings. Advances in Space Research. 55 (6): 1537—45. Bibcode:2015AdSpR..55.1537S. doi:10.1016/j.asr.2014.12.014.
  13. ↑ Stephenson, F.R. (2019). Do the Chinese Astronomical Records Dated AD 776 January 12/13 Describe an Auroral Display or a Lunar Halo? A Critical Re-examination (PDF). Solar Physics. 294 (4): 36. arXiv:1903.06806. Bibcode:2019SoPh..294...36S. doi:10.1007/s11207-019-1425-7.
  14. ↑ Ya-Ting Chai & Yuan-Chuan Zou (2015). Searching for events in Chinese ancient records to explain the increase in 14C from 774–775 CE and 993–994 AD. Research in Astronomy and Astrophysics. 15 (9): 1504. arXiv:1406.7306. doi:10.1088/1674-4527/15/9/007.
  15. ↑ а б в Usoskin, I. G.; Kovaltsov, G. A. (20 вересня 2012). Occurrence of extreme solar particle events: Assessment from historical proxy data. The Astrophysical Journal. Т. 757, № 1. с. 92. doi:10.1088/0004-637X/757/1/92. ISSN 0004-637X. Процитовано 8 лютого 2023.
  16. ↑ а б Thomas, Brian C.; Melott, Adrian L.; Arkenberg, Keith R.; Snyder II, Brock R. (28 березня 2013). Terrestrial effects of possible astrophysical sources of an AD 774-775 increase in 14C production. Geophysical Research Letters. Т. 40, № 6. с. 1237—1240. doi:10.1002/grl.50222. Процитовано 8 лютого 2023.
  17. ↑ а б Mekhaldi та ін. (2015). Multiradionuclide evidence for the solar origin of the cosmic-ray events of ᴀᴅ 774/5 and 993/4. Nature Communications. 6: 8611. Bibcode:2015NatCo...6.8611M. doi:10.1038/ncomms9611. PMC 4639793. PMID 26497389.
  18. ↑ Hambaryan, V. V.; Neuhaeuser, R. (21 березня 2013). A Galactic short gamma-ray burst as cause for the 14C peak in AD 774/5. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Т. 430, № 1. с. 32—36. doi:10.1093/mnras/sts378. ISSN 1365-2966. Процитовано 8 лютого 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  19. ↑ Liu, Yi; Zhang, Zhao-feng; Peng, Zi-cheng; Ling, Ming-xing; Shen, Chuan-Chou; Liu, Wei-guo; Sun, Xiao-chun; Shen, Cheng-de; Liu, Ke-xin (16 січня 2014). Mysterious abrupt carbon-14 increase in coral contributed by a comet. Scientific Reports (англ.). Т. 4, № 1. с. 3728. doi:10.1038/srep03728. ISSN 2045-2322. Процитовано 8 лютого 2023.
  20. ↑ Mekhaldi, Florian; Muscheler, Raimund; Adolphi, Florian; Aldahan, Ala; Beer, Jürg; McConnell, Joseph R.; Possnert, Göran; Sigl, Michael; Svensson, Anders (26 жовтня 2015). Multiradionuclide evidence for the solar origin of the cosmic-ray events of ᴀᴅ 774/5 and 993/4. Nature Communications. Т. 6. с. 8611. doi:10.1038/ncomms9611. ISSN 2041-1723. PMC 4639793. PMID 26497389. Процитовано 8 лютого 2023.
  21. ↑ а б Sukhodolov, Timofei; Usoskin, Ilya; Rozanov, Eugene; Asvestari, Eleanna; Ball, William T.; Curran, Mark A. J.; Fischer, Hubertus; Kovaltsov, Gennady; Miyake, Fusa (28 березня 2017). Atmospheric impacts of the strongest known solar particle storm of 775 AD. Scientific Reports (англ.). Т. 7, № 1. с. 45257. doi:10.1038/srep45257. ISSN 2045-2322. Процитовано 8 лютого 2023.
  22. ↑ Paleari, Chiara I.; Mekhaldi, F.; Adolphi, F.; Christl, M.; Vockenhuber, C.; Gautschi, P.; Beer, J.; Brehm, N.; Erhardt, T. (11 січня 2022). Cosmogenic radionuclides reveal an extreme solar particle storm near a solar minimum 9125 years BP. Nature Communications. 13 (214): 214. Bibcode:2022NatCo..13..214P. doi:10.1038/s41467-021-27891-4. PMC 8752676. PMID 35017519. Процитовано 8 лютого 2022.
  23. ↑ Huge solar storms may not explain shadows of radiation in trees. Science News. 7 листопада 2022. Процитовано 20 листопада 2022.
  24. ↑ Zhang, Qingyuan; Sharma, Utkarsh; Dennis, Jordan A.; Scifo, Andrea; Kuitems, Margot; Büntgen, Ulf; Owens, Mathew J.; Dee, Michael W.; Pope, Benjamin J. S. (26 жовтня 2022). Modelling cosmic radiation events in the tree-ring radiocarbon record. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 478 (2266): 20220497. arXiv:2210.13775. Bibcode:2022RSPSA.47820497Z. doi:10.1098/rspa.2022.0497.
  25. ↑ Miyake, Fusa; Masuda, Kimiaki; Nakamura, Toshio (23 квітня 2013). Another rapid event in the carbon-14 content of tree rings. Nature Communications (англ.). Т. 4, № 1. с. 1748. doi:10.1038/ncomms2783. ISSN 2041-1723. Процитовано 8 лютого 2023.
  26. ↑ O'Hare, Paschal та ін. (2019). Multiradionuclide evidence for an extreme solar proton event around 2,610 B.P. (~660 BC). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (13): 5961—6. Bibcode:2019PNAS..116.5961O. doi:10.1073/pnas.1815725116. PMC 6442557. PMID 30858311.
  27. ↑ Hayakawa, Hisashi; Mitsuma, Yasuyuki; Ebihara, Yusuke; Miyake, Fusa (2019). The Earliest Candidates of Auroral Observations in Assyrian Astrological Reports: Insights on Solar Activity around 660 BCE. The Astrophysical Journal. 884 (1): L18. arXiv:1909.05498. Bibcode:2019ApJ...884L..18H. doi:10.3847/2041-8213/ab42e4.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  28. ↑ Sukhodolov, Timofei та ін. (28 березня 2017). Atmospheric impacts of the strongest known solar particle storm of 775 AD. Scientific Reports. 7 (1): 45257. Bibcode:2017NatSR...745257S. doi:10.1038/srep45257. ISSN 2045-2322. PMC 5368659. PMID 28349934.
  29. ↑ Townsend, L. W.; Porter, J. A.; deWet, W. C; Smith, W. J.; McGirl, N. A.; Heilbronn, L. H.; Moussa, H. M. (1 червня 2016). Extreme solar event of AD775: Potential radiation exposure to crews in deep space. Acta Astronautica. Special Section: Selected Papers from the International Workshop on Satellite Constellations and Formation Flying 2015. 123: 116—120. Bibcode:2016AcAau.123..116T. doi:10.1016/j.actaastro.2016.03.002.
  30. ↑ а б Miyake, F.; Jull, A. J.; Panyushkina, I. P.; Wacker, L.; Salzer, M.; Baisan, C. H.; Lange, T.; Cruz, R.; Masuda, K. (2017). Large 14C excursion in 5480 BC indicates an abnormal sun in the mid-Holocene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (5): 881—4. Bibcode:2017PNAS..114..881M. doi:10.1073/pnas.1613144114. PMC 5293056. PMID 28100493.
  31. ↑ Neocleous, A.; Azzopardi, G.; Dee, M. W. (2019). Identification of possible δ14C anomalies since 14 ka BP: A computational intelligence approach (PDF). Science of the Total Environment. 663: 162—9. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.01.251. PMID 30711582.

Посилання

[ред. | ред. код]
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Сплеск_вуглецю-14_у_774_році&oldid=43218446