美国留学

由赫尔辛基大学协调的一个研究小组测量到卡林顿耀斑后拉普兰树木中放射性碳浓度的峰值，这一发现可能有助于为危险的太阳风暴做好准备。 1859 年的卡林顿事件是过去两个世纪有记录的最大太阳风暴之一。它表现为巨大太阳黑子团发出的白光耀斑、地面电报站的火灾、地磁测量的中断，甚至热带地区的极光。

赫尔辛基大学、芬兰自然资源研究所和奥卢大学的一项联合研究中，首次在树木年轮中发现了卡灵顿风暴过后放射性碳浓度增加的迹象。到目前为止，只有在更强烈的太阳风暴中才能检测到放射性碳的痕迹。

当太阳释放的强磁化带电粒子云（称为太阳等离子体流）与地球地磁场相遇时，就会发生地磁风暴。地磁场主要通过两极引导太阳风暴粒子进入大气层。这种现象最明显的后果就是极光。

在高层大气中，足够高能的粒子通过核反应也可以产生放射性碳（14C），一种碳的放射性同位素。经过数月和数年，放射性碳最终到达低层大气，成为大气二氧化碳的一部分，并最终通过光合作用进入植物。光合作用的过程将二氧化碳的信息保存在树木的年轮中。

拉普兰的树木是研究太阳过去行为的独特自然档案。 Markku Oinonen 正在钻探一个样本，其中包含有关19 世纪事件的有趣信息。照片来源：Joonas Uusitalo

为了获得放射性碳保存的信息，需要用生长了数年的木质材料雕刻样品。样品通过燃烧和化学还原处理成纤维素，然后再加工成纯碳。使用粒子加速器测量纯碳中放射性碳的比例。

领导这项研究的赫尔辛基大学年代学实验室主任马库·奥伊诺宁(Markku Oinonen) 表示：“放射性碳就像一个宇宙标记，描述与地球、太阳系和外太空有关的现象。 \'

在现代，如果发生与卡林顿事件相对应的太阳风暴，电力和移动网络将会中断，卫星和导航系统也会出现重大问题，导致空中交通等问题。因此，准确地了解太阳活动将对社会产生巨大的好处。

现在可以使用测量设备和卫星来研究比卡林顿风暴更小、更常见的太阳风暴，而更大的太阳风暴可以通过测量树木年轮中放射性碳浓度等方法来研究。

到目前为止，还无法利用传统的放射性碳技术来专门研究像卡灵顿事件这样的中型太阳风暴，因为这样的风暴在现代还没有发生过。最近的这项研究开辟了一种研究卡灵顿风暴频率的潜在新方法，这可能有助于更好地应对未来的威胁。

使用奥卢大学研究人员开发的放射性碳生成和传输数值模型解释了这些发现。

奥卢大学博士后研究员Kseniia Golubenko 表示：“动态大气碳传输模型是专门为描述大气中放射性碳分布的地理差异而开发的。” \'

在最近发表的一项研究中，了解拉普兰树木的放射性碳含量与低纬度地区树木的放射性碳含量有何不同具有重要意义。第一次测量是在赫尔辛基大学加速器实验室进行的，而在另外两个实验室的重复测量则显着降低了之前的不确定性。

这一发现有助于更好地了解人类排放化石燃料之前的大气动力学和碳循环，从而可以开发越来越详细的碳循环模型。

年代学实验室的博士研究员乔纳斯·乌西塔洛（Joonas Uusitalo）表示：“太阳耀斑中多余的放射性碳有可能主要通过北部地区被输送到低层大气中，这与对其运动的普遍理解是一致的。”认识到相反的情况。 \'

乌斯塔罗补充道：“太阳活动的变化导致高层大气中放射性碳产生的周期性变化，这也可能导致我们的结果中看到的地面局部差异。 \'

放射性碳的主要部分是由来自太阳系外部的银河宇宙射线产生的，尽管异常强烈的太阳风暴可以在大气中产生单独的放射性碳同位素爆发。宇宙射线反过来又被太阳风减弱，太阳风是源自太阳的连续粒子流，以11 年为一个周期在强弱之间波动。

这个问题需要进一步研究。历史记录显示，1730年和1770年也发生过重大地磁风暴，因此追踪它们可能是下一个焦点。

编译自/scitechdaily