Международный научный консорциум COSMIC, в состав которого входят дендрохронологи из Екатеринбурга и Красноярска, опубликовал в журнале Nature Communications результаты масштабного исследования, показавшего, что два больших скачка содержания радиоуглерода в атмосфере Земли, в 774 и 993 годах н.э., носят глобальный характер и зафиксированы в годичных кольцах росших тогда деревьев по всему миру. Подробнее об этом исследовании, подводящем итог глобальной корреляции древесно-кольцевых хронологий и не оставляющем сомнений в их точности, для нашего сайта рассказал один из соавторов – ведущий научный сотрудник лаборатории дендрохронолоии Рашит Хантемиров.
О чем эта статья?
Немного предыстории. Шесть лет назад появилась новая область исследований – анализ быстрых (в течение года-двух) подъемов содержания радиоактивного изотопа углерода (С-14) в атмосфере Земли. Начало положила статья в журнале Nature, опубликованная 14 июня 2012 г. под авторством практически никому не известных четырех сотрудников университета Нагойи в Японии. При этом первым автором была уж точно никому не известная Фуса Мияке (Fusa Miyake), в то время аспирантка третьего года обучения. Изучая С-14 в отдельных годичных кольцах японского кедра они обнаружили резкий скачок активности радиоуглерода в кольцах, которые образовались в 775 году н.э. Этот рост был настолько высоким, что авторы заявили о невозможности объяснения такого скачка радиоуглерода в атмосфере ни крупной солнечной вспышкой, ни появлением сверхновой.
Эта статья вызвала большой резонанс в среде исследователей разных направлений. Астрономы и радиобиологи стали выдвигать версии о причинах такого скачка, геофизики взялись пересчитывать мощность воздействия, которое привело к такому росту радиоактивности, дендрохронологи пытались воспроизвести эти результаты с помощью анализа годичных колец деревьев из других регионов, историки – искать сведения и необычном явлении в летописях, гляциологи – искать следы события в ледовых колонках из Гренландии и Антарктиды и т.д. Очень быстро, в течение нескольких месяцев, дендрохронологи убедились, что данные воспроизводятся. Такой же скачок в тот же год был обнаружен в годичных кольцах дуба из Германии, лиственницы с Ямала (работа была выполнена на нашем материале), сосны из Калифорнии и, позже, у деревьев из нескольких других регионов. Физики показали, что скачок такой интенсивности все-таки может быть объяснен солнечной вспышкой. Вероятно, это была самая сильная вспышка на Солнце за последние тысячи лет. Версии о вспышке сверхновой или падении на Землю кометы были отвергнуты. Гляциологи, проведя анализ аномалий в содержании изотопов бериллия-10, который как и С-14 является космогенным, подтвердили реальность события и смогли внести поправки в датировки ледовых колонок.
Вскоре, в 2013 году, вышла еще одна статья Ф.Мияке (все еще аспирантки) с двумя соавторами с сообщением об обнаружении аналогичного, но чуть меньшего, скачка радиоуглерода в 994 г. н.э. Позднее были обнаружены еще несколько подобных событий в более далеком прошлом. Их открыли группы исследователей из США и Китая. Тем не менее, все они теперь называются «Miyake events» (события Мияке).
А в чем же особенность только что вышедшей статьи?
В только что опубликованной статье проведен анализ событий 775 и 994 года в глобальном масштабе. Из разных точек земного шара, почти из всех мест, где вообще построены древесно-кольцевые хронологии длительностью не менее 1100 лет были предоставлены для радиоуглеродного анализа годичные кольца деревьев, датированных дендрохронологическим методом.
Что нового позволил выявить такой масштабный эксперимент?
1) Впервые в глобальном масштабе показана надежность древесно-кольцевых датировок. Дело в том, что дендрохронологичекая датировка, в отличие от большинства других естественнонаучных методов датирования, имеет субъективную составляющую. Нет определенных пороговых значений статистических показателей сходства двух древесно-кольцевых рядов, при которых можно точно сказать, что ряды перекрестно датируются. Окончательное решение принимает человек. Поэтому достоверность датировки в некоторой степени зависит от опыта исследователя. Это всегда вызывало определенный скепсис у некоторых представителей наук о прошлом, например у геологов. В нашей работе показано, что 40 хронологий по разным видам деревьев (всего было 27 видов), построенных разными авторами для совершенно разных районов Земли, не датируемых между собой, т.к. прирост деревьев зависит от региональных особенностей климата и биологических особенностей древесного вида, воспроизводят общий для планеты сигнал внеземного происхождения совершенно синхронно.
2) Датировка двух событий Мияке была выполнена с точностью до одного-двух месяцев. Как это стало возможно? Разные виды деревьев в разных районах Земли имеют отличия в сроках вегетации. Например, лето в южном полушарии соответствует периоду покоя у деревьев северного полушария. Но основе таких особенностей рассчитано, что первое из событий произошло в июле 774 года, а второе в апреле 993 года.
3) На мой взгляд, наиболее интересный результат – обнаружение снижения содержания радиоуглерода в северном полушарии от полюса к экватору. Но однозначного объяснения для этого феномена пока нет.
Какие перспективы открывает ваша работа?
Если говорить в целом об исследованиях событий Мияке, то самые многообещающие перспективы открываются для наук о прошлом, которые используют радиоуглеродные датировки, то есть для археологии, палеогеографии, палеоэкологии, палеоклиматологии, геологии.
Точность радиоуглеродного метода обычно составляет плюс-минус сотни лет. Даже при использовании самых прогрессивных методик неопределенность составляет нескольких десятков лет. А теперь появляется возможность датирования радиоуглеродным методом с точностью до года! И такая возможность уже реализована в нескольких работах. Например, с помощью события 774 года была определена точная дата извержения вулкана Чанбайшань (Changbaishan) на границе нынешних КНР и КНДР. По радиоуглеродным датировкам древесины 264-летней лиственницы, погибшей при извержении вулкана, было известно, что это событие произошло в X веке. Оставался вопрос о том, было ли это извержение причиной гибели государства Бохай в 926 году. Некоторые историки склонялись именно к этой версии. Но даже использование гибрида радиоуглеродного и дендрохронологического датирования – метода wiggle matching – не дало определенного ответа, т.к была получена дата в интервале 920-950 гг. После открытия событий Мияке была предпринята еще одна попытка – выполнен радиоуглеродный анализ отдельных центральных колец лиственницы, которые образовались в VIII веке. В результате исследователи обнаружили всплеск радиоуглерода в одном из колец, который был очевидным проявлением события Мияке. С помощью этой метки были точно определены даты образования всех колец и дата гибели дерева – осень 946 года.
Мне трудно судить о том, насколько важны данные о датах и мощности всплесков активности радиоуглерода в атмосфере Земли для гео- и гелиофизиков. Но судя по валу работ в этих областях, посвященных анализу событий Мияке, они представляют для них большой интерес. Думаю, что выявленные в нашей работе особенности пространственного распределения радиоуглерода тоже будут им интересны.
В чем заключалось ваше участие в работе? Каково это – работать в таком большом консорциуме?
Конечно нужно признать, что в первую очередь мы - поставщики материала. Но этот материал не просто кусок древесины, а отдельные древесные кольца с точными календарными датами, за надежность которых мы несем ответственность.
Консорциум COSMIC состоит в основном из дендрохронологов с вкраплениями археологов, химиков и физиков. Первый вариант статьи готовился координатором проекта Ульфом Бюнтгеном при участии еще шести основных авторов. Затем черновик был разослан всем соавторам. Некоторые из них внесли существенные поправки в суть статьи, предлагали свою интерпретацию результатов. В том числе и я пытался вносить изменения разной степени значимости. Что-то было принято, часть изменений не прошла. Не только из-за разногласий в понимании результатов. Были и идеологические разногласия (не политические, конечно) в понимании того, что такое дендрохронологическая датировка. Здесь, к сожалению, победила группировка авторов с «толерантными» взглядами, хотя координатор вроде бы поддерживал мою точку зрения.
Возможно, было бы лучше самим проводить анализы, реализовывать свои идеи. Но отсутствие ресурсов, в данном случае доступа к установкам по анализу радиоуглерода AMS методом (в России вообще нет таких установок), лишает нас этой возможности. А работа в консорциумах позволяет намного более полно использовать возможности нашего материала, который в ином случае был бы потерян для науки.
- Büntgen et al. Tree rings reveal globally coherent signature of cosmogenic radiocarbon events in 774 and 993 CE // Nature Communications. 2018. doi: 10.1038/s41467-018-06036-0
- Miyake F. et al. A signature of cosmic-ray increase in AD 774–775 from tree rings in Japan // Nature. 2012. Vol. 486, № 7402. P. 240–242
- Oppenheimer C. et al. Multi-proxy dating the ‘Millennium Eruption’ of Changbaishan to late 946 CE // Quat. Sci. Rev. 2017. Vol. 158. P. 164–171.
7 сентября 2018 г.
