Los rastros radiactivos en los anillos de los árboles revelan la historia de la Tierra de ‘tormentas de radiación’ inexplicables
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 los sedimentos y las turberas, en usted y en mí, en los animales y las plantas, incluidas las maderas duras con sus anillos anuales.
Para los arqueólogos, el radiocarbono es una bendición. Después de su creación, 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, es igual de valioso. Los anillos de los árboles dan un registro año tras año de partículas de alta energía llamadas «rayos cósmicos» que datan de 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 la historia del ciclo de 11 años de la dínamo solar (que crea el campo magnético del Sol) y las reversiones en el campo magnético de la Tierra.
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 en el año 774 d.C. Era tan grande que varios años ordinarios de rayos cósmicos debieron llegar todos a la vez.
A medida que más equipos se unieron a la búsqueda, se descubrió evidencia de anillos de árboles de otros «eventos de Miyake»: del 993 d. C. y 663 a. C., y de eventos prehistóricos en 5259 a. C. JC, 5410 a. C. y 7176 a.
Estos ya han llevado a una revolución en la arqueología. Encontrar uno de estos puntos cortos y afilados en una muestra antigua fija su fecha en un solo año, en lugar de las décadas o siglos de incertidumbre de la datación por radiocarbono ordinaria.
Entre otras cosas, nuestros colegas utilizaron el evento del 993 d. C. para revelar el año exacto del primer asentamiento europeo en las Américas, el pueblo vikingo de L’Anse aux Meadows en Terranova: 1021 d. C.
¿Podrían reproducirse enormes pulsos de radiación?
En física y astronomía, estos eventos de Miyake siguen siendo un misterio.
¿Cómo se obtiene tal pulso de radiación? Una multitud de artículos han implicado supernovas, estallidos de rayos gamma, explosiones de estrellas de neutrones magnetizadas e incluso cometas.
Sin embargo, la explicación más aceptada es que los eventos de Miyake son «súper erupciones solares». Estas erupciones hipotéticas del Sol serían posiblemente de 50 a 100 veces más energéticas que la más grande registrada en la era moderna, el evento Carrington de 1859.
Si un evento como este ocurriera hoy, devastaría las redes eléctricas, las telecomunicaciones y los satélites. Si esto sucede al azar, aproximadamente una vez cada mil años, eso es un uno por ciento de probabilidad por década, un riesgo grave.
Nuestro equipo de UQ se dispuso a filtrar todos los datos de anillos de árboles disponibles y extraer la intensidad, el momento y la duración de los eventos de Miyake.
Para hacer esto, tuvimos que desarrollar un software para resolver un sistema de ecuaciones que modela cómo el radiocarbono se filtra a través de todo el ciclo global del carbono, para determinar qué fracción termina en los árboles en qué años, por oposición a los océanos, pantanos o tú y yo.
En colaboración 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 un software de modelado de código abierto como plataforma para el trabajo futuro.
Nuestros resultados confirman que cada evento genera entre uno y cuatro años ordinarios de radiación a la vez. Investigaciones anteriores han sugerido que los árboles más cercanos a los polos de la Tierra registran 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 ese no es el caso.
También descubrimos que estos eventos pueden ocurrir en cualquier punto del ciclo de actividad de 11 años del Sol. Las erupciones solares, por otro lado, tienden a ocurrir en el apogeo del ciclo.
Más confuso aún, algunos 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 temporadas de crecimiento de los árboles no son tan regulares como se pensaba anteriormente.
Dos gotas azules brillantes capturadas flotando sobre el sudeste asiático
Por mi dinero, el Sol sigue siendo el culpable más probable de los eventos de Miyake. Sin embargo, nuestros resultados sugieren que estamos viendo más una tormenta de erupciones solares que una enorme superllamarada.
Para determinar exactamente qué sucede 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.
Realmente es una ciencia interdisciplinaria. Normalmente pienso en telescopios maravillosamente limpios y precisos: comprender la Tierra compleja e interconectada es mucho más difícil.
