树木的年轮里，藏着太阳辐射风暴的历史

科学家分析了世界各地树木年轮中的放射性特征，研究过去一万年，席卷地球六次的辐射风暴。

历史的记录者

当太阳辐射的高能粒子撞击到地球高处大气层时，会将氮原子转为放射性的碳14或称放射性碳，经由空气和海洋，进入到沉积物和沼泽、生态圈，到动物和植物，其中也包含了树木的年轮。

对考古学家而言，放射性碳14的发现与运用真是一大福音，碳14的衰变时间缓慢且稳定，让科学家能测得样品的年代，即所谓的放射性碳14定年法（radiocarbon dating）。

对天文学家来说，也同样有价值，因为树木的年轮记录了数千年前的高能粒子：宇宙射线。

地球的磁场保护我们，免受宇宙射线穿透银河系造成的伤害， 当地球磁场强度较弱时，宇宙射线也就来得多，反之亦然。

这也表示年轮中碳14的多寡，不仅反应了太阳11年周期的太阳活动，还有地磁反转的历史。

无法解释的事件

但年轮也记录了我们目前无法解释的事件。

2012年，日本物理学家三宅芙沙（Fusa Miyake）发现在公元774年，树木年轮中有大量的放射性碳14，也被称为三宅事件。

随着更多科学家投入相关的研究，还发现了其他年代的事件： 公元993年、公元前663年，和史前时代的公元前5259年、公元前5410年、公元前7176年。

这么高强度的辐射脉冲会再发生吗？

若发生在现代，将会摧毁太空中的卫星、地球上的电信与电网， 瞬间瘫痪现今社会所依赖的通讯和供电设备。

三宅事件对于物理学和天文学一直是个谜。宇宙里是如何产生这么大的辐射？许多科学研究认为可能是超新星、伽玛射线爆、爆炸的磁化中子星，甚至连彗星都纳入考虑。

解释三宅事件的成因，目前较被接受的推断是因为太阳的超级耀斑，但其能量是目前的最高纪录1859年卡灵顿事件（Carrington Event）的50-100倍。

太阳耀斑风暴

研究团队着手进行大量树木的年轮采样与分析，找出三宅事件的强度、发生时间点、和事件持续的时间，碳14如何进入全球的碳循环，计算出何时会显现在树木年轮中。

研究团队公开了本次使用的资料，包含有三宅事件的98棵树木资料、和开源软件，提供后续与考古学家的合作研究。

初步的调查结果发现，一次的三宅事件相当于平常1～4年的辐射量，而且靠近地球两极的树木，年轮上的辐射特征明显。

但这却不是太阳超级耀斑所造成。更多的样本显示，它可在太阳11年活跃周期的任何时间点发生（但太阳耀斑常发生在太阳活动最活跃的时候）。

更令人费解的是，有些碳14在进入碳循环里所花费的时间，似乎比后发生的事件还来得久。与预期有所落差，点醒我们对大型的太阳耀斑或树木生长季节等等的认知，仍有细节待探讨。

以作者的观点，太阳仍是三宅事件的推手。从年轮的研究结果，推测可能来自太阳耀斑的风暴，倒不是巨大的超级耀斑。

为了厘清这些谜团，还需要更多的太阳观测资料、树木年轮的调查，和其他来源做多方验证，例如南北极的冰芯。

这是货真价实的跨领域科学。本以为会清晰明了，没想到， 要理解这错综复杂的地球史，还真是不容易。

• 参考：
  • https://phys.org/news/2022-10-radioactive-tree-reveal-earth-history.html
  • https://www.tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=DBD796C440B8A061