Baumringe bieten Einblick in Ausbrüche kosmischer Strahlung

In Baumringen lassen sich Informationen über potenziell verheerende astrophysikalische Ereignisse ablesen. Ein Forschungsteam rund um Benjamin Pope von der School of Mathematics and Physics an der University of Queensland hat anhand von Daten von Jahrtausende alten Bäumen die sogenannten Miyake-Ereignisse in Augenschein genommen. 

„Diese riesigen Ausbrüche kosmischer Strahlung (...) sind etwa alle tausend Jahre einmal aufgetreten, aber was sie verursacht, ist unklar“, sagt Pope. Die bisher verbreitete Theorie war, dass Miyake-Ereignisse riesige Sonneneruptionen sind. Die neuen Ergebnisse stellen diese Theorie nun allerdings in Frage. 

Historische kosmische Ereignisse beobachten

Um alle verfügbaren Daten über Baumringe zu analysieren, hat der Erstautor Qingyuan Zhang eine spezielle Software entwickelt. „Da man die Jahresringe eines Baumes zählen kann, um sein Alter zu bestimmen, kann man auch historische kosmische Ereignisse beobachten, die Tausende von Jahren zurückreichen, so Zhang.

Wenn kosmische Strahlung in die Erdatmosphäre einschlägt, kann sie Stickstoffatome verändern, sodass eine Art von radioaktiven Kohlenstoff (C-14) erzeugt wird, der von den Bäumen absorbiert wird. Da Bäume jedes Jahr einen neuen Wachstumsring hinzufügen, kann die Ablagerung an C-14 zeitlich zurückverfolgt werden, was eine Aufzeichnung der Strahlungsaktivität über Zehntausende von Jahren liefert. 

Womöglich keine Sonneneruption

Das Team hat den globalen Kohlenstoffkreislauf modelliert, um Strahlungsereignisse über einen Zeitraum von 10.000 Jahren zu rekonstruieren. Aufgrund der Ergebnisse dieser Modellierung kam das Team zu dem Schluss, dass der Zeitpunkt und das Profil nicht mit Sonneneruptionen übereinstimmen. 

Bei einem großen Ereignis, das 774 n. Chr. aufgezeichnet wurde, zeigten einige Bäume in einigen Teilen der Welt ein Jahr lang einen starken plötzlichen Anstieg von C-14, wiederum andere zeigten einen langsameren Anstieg über 2 bis 3 Jahre. „Eher als eine einzelne augenblickliche Explosion oder ein Aufflackern sehen wir vielleicht eine Art astrophysikalischen ,Sturm’ oder Ausbruch“, sagt Zhang.

Ursache könnte Supernova sein

Was diese Ausbrüche verursachen könnte, ist unklar – denkbar sei unter anderem eine Supernova, deren Strahlung den Weltraum durchdringen kann. Laut Pope bestehe basierend auf den verfügbaren Daten eine Chance von etwa 1 Prozent, dass innerhalb des nächsten Jahrzehnts ein Myake-Ereignis stattfindet. „Aber wir wissen nicht, wie wir es vorhersagen sollen oder welche Schäden es verursachen kann“, sagt er.

Diese Chancen sind ziemlich alarmierend und legen den Grundstein für weitere Forschung. „Wir müssen mehr wissen, denn wenn eines davon heute passieren würde, würde es Technologien wie Satelliten, Internetkabel, Fernstromleitungen und Transformatoren zerstören“, sagt er weiter. Die Auswirkungen auf die globale Infrastruktur wären ihm zufolge unvorstellbar. 

Die Studie wurde in Proceedings of The Royal Society A veröffentlicht.