作者:理查德·A·洛維特,來自自然雜誌
研究樹木年輪資料的科學家發現,就在1200多年前,地球曾遭受一次極其強烈的、原因不明的高能輻射爆發的襲擊。
透過觀察北半球公元775年生長季形成的樹木年輪中放射性同位素碳-14的含量,科學家探測到了這次輻射爆發,爆發時間似乎發生在公元774年至公元775年之間。碳-14水平的增加非常明顯,以至於由日本名古屋大學的宇宙射線物理學家宮宅芙紗(Fusa Miyake)領導的科學家們得出結論,大氣中碳-14的水平一定在不超過一年的時間內躍升了1.2%,大約是正常變化率的20倍。他們的研究於6月3日線上發表在《自然》雜誌上。
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科羅拉多州博爾德市科羅拉多大學大氣與空間物理實驗室的空間物理學家丹尼爾·貝克(Daniel Baker)說:“這項工作看起來非常可靠,大約在公元775年發生了一些非常高能量的事件。”
然而,究竟是什麼事件,更難確定。
C-14同位素是在來自外太空的高能輻射撞擊高層大氣中的原子,產生中子時形成的。這些中子與氮-14碰撞,然後衰變為C-14。(這種現象由於背景輻射而持續發生,因此產生了用於放射性碳定年的持續C-14來源。)
宇宙謎題
唯一已知的可以產生C-14峰值的事件是超新星爆炸或巨型太陽耀斑產生的γ射線洪流或質子風暴。但宮宅說,這兩種情況都不太可能,因為每種情況都應該足夠大,以至於會產生其他在當時應該被觀察到的影響。
例如,一次巨大的超新星應該足夠明亮,以至於產生一顆即使在白天也能看到的“新”星,就像公元1006年和公元1054年的兩次已知超新星那樣。宮宅說,這樣的爆炸需要比這兩次事件更明亮,因為這些事件不足以在C-14記錄中留下痕跡。
他說,可能的解釋是,擬議的事件可能發生在遙遠的南半球天空,當時的的天文學家無法看到它。但即便如此,他說,如果真的發生了,今天的X射線和射電天文學家應該已經找到了“極其明亮”的爆炸殘骸的跡象。
至於太陽耀斑,他說,任何能夠產生所需數量的超高能質子的事件都將大大超過有史以來記錄的最強烈的太陽爆發。應該有關於非凡極光的歷史記錄——更不用說如此巨大的耀斑可能會破壞臭氧層,造成災難性的生態後果。
然而,貝克認為,宮宅的團隊可能過快地排除了太陽耀斑的可能性。耀斑有時與日冕物質拋射(CME)有關——日冕物質拋射是從太陽大氣中噴射出的大量帶磁性等離子體,將帶電粒子流送向地球。他說,CME有可能伴隨著一些條件,在這些條件下,即使耀斑本身不是“極其強烈”,也可能將異常數量的質子加速到超高能量。
貝克說:“我們現在對質子加速在CME結構向地球傳播時其前方衝擊波陣面上的重要性瞭解得更多了。我想考慮一下,一個直接朝向地球的強CME是否可能產生影響地球大氣層的強烈質子群。”
貝克補充說:“如果在同一時間在中國或中東的某些記錄中報告了強烈的極光或其他類似事件,那將非常有趣,與觀察到的C-14增加相吻合。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於2012年6月3日首次發表。