树木的年轮可以确定火山爆发的日期

时间:2020-04-04 17:31 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

树木的年轮可以确定火山爆发的日期

夏洛特·皮尔森的眼睛扫视着一棵手掌大小的古树。他们选定了一枚看起来“异常轻”的戒指,她没有多想就把它记了下来。三年后,在新方法和新技术的帮助下,她发现这个光环可能标志着希腊圣托里尼岛上的塞拉火山在古代米诺斯文明上爆发的那一年。这次喷发的时间是人类所见过的最大的一次,争论了几十年。

皮尔森,亚利桑那大学的助理教授树木年代学和人类学,是一篇论文的第一作者,发表在《美国国家科学院学报》上,她和她的同事们使用了一种新的混合方法分配日历日期的树木年轮序列,它跨越席拉爆发的时期,在一年的日历日期。这使得他们能够提供新的证据来支持公元前1560年左右的一次喷发

填充空白

皮尔森说:“在每一个年轮里,都有一个时间胶囊,你可以把它打开。”

树木是根据当地的环境条件生长的。每年,树木都会产生一个新的同心圆生长层,称为树木年轮,它可以记录降雨、温度、野火、土壤状况等信息。树木甚至可以记录太阳活动的盛衰。

当来自不同年龄的树木的年轮序列重叠并叠加在一起时,它们可以跨越数百年或数千年,为同时存在的文明提供对过去气候条件和环境的洞察。

世界上最长的时间可以追溯到12000年前。但在地中海地区,问题是我们没有一个完整的、连续的、可以追溯到Thera时代的记录。”皮尔森说道。“我们很好地记录了过去的2000年,但还有一个空白。我们有早期的树木年轮,但我们不知道年轮具体对应的是哪一年。这就是所谓的‘浮动年表’。”

填补这一空白可以帮助确定Thera火山爆发的日期,并为在5000年到2500年前的青铜和铁器时代兴起和衰落的各种文明描绘出一个气候背景。

皮尔森说:“除非你能在一个对人们有意义的尺度上确定事件发生的确切年份——一年,否则它的影响力就没那么大了。”“这项研究实际上是把彼得·库尼霍姆(Peter Kuniholm,我的合著者和树环实验室研究教授)45年来的研究年表放在一起,然后以一种以前不可能的方式确定年代。最重要的是,它是固定的时间,就像我们填补了我们的树木年轮缺口。”

一个混合的方式

自1937年UArizona树木年轮研究实验室成立以来,来自世界各地的树木年轮样本在亚利桑纳体育场下的不太理想的条件下积累起来。但是自从2013年大学升级的布莱恩特班尼斯特树环大楼竣工以来,由彼得布鲁尔(Peter Brewer)领导的策展团队一直在为未来的研究重新定位、组织和保存样本。

“这是建立树木年轮研究领域的收藏,是目前世界上最大的,”布鲁尔说。“各地的研究人员都来使用我们的藏品。”

皮尔森说:“里面塞满了已经不复存在的古代森林和考古遗址的遗迹,里面还包括对树木年代学的发展至关重要的木材样本。”

这些收藏品包括来自土耳其戈迪翁的迈达斯土堆古墓的木材,这是一座巨大的古墓,死者可能是迈达斯的父亲或祖父。库尼霍姆利用这些木材,已经从地中海地区制作了近半个世纪的年轮年表。Kuniholm在公元前2000多年的记录,包括树木生长在Thera火山喷发的下风处,使它成为研究小组的关键。

尽管这个年表很长,它仍然没有日期。为了确定下来,这个团队决定尝试一些新的东西。

当宇宙射线从太空进入地球大气层时,中子与氮原子发生碰撞,产生一种放射性的碳,称为碳-14,在地球上传播。地球上的所有其他生命,包括年轮,都携带了碳14,因为年轮每年都会锁住碳14的测量值,它们掌握着碳14随时间变化的模式。世界各地树木年轮中碳-14的这些模式应该是一致的。

皮尔森和她的团队利用戈迪安年轮捕获的碳-14的模式,将浮动年表与其他年历中年轮序列的类似模式固定下来。

皮尔森说:“这是一种利用年轮的精度来确定浮动年轮年表的新方法。”

为了证实他们的发现,研究小组使用了北美西部高海拔狐尾松的年轮,这些狐尾松与戈德翁生活在同一时期。

树木年轮实验室的科学家、第二作者Matthew Salzer说:“当有大规模的火山爆发时,它通常会在生长期冻结,形成霜环,从而给狐尾松留下疤痕。”“然后,我们把霜冻的年轮和地中海树木的年轮进行了比较。地中海树木对火山的反应是年轮变宽。它工作。结果表明,地中海年代学中的宽环与狐尾松年代学中的霜环发生在同一年。我们认为这证明了日期可能是正确的。”

随后,研究小组想在实验室里使用一种叫做x射线荧光机的新技术来扫描木材的化学变化。

皮尔森说:“我们扫描了已知的Thera发生的整个时期,我们发现了钙元素非常轻微的损耗,就在几年前我看到这个较轻的环的地方。”

虽然波动不大,但很明显,而且只在公元前1560年左右出现过一次

皮尔森说:“我们将这一想法写进了论文,并初步提出可能在明年的某个时候成立Thera。”

某种东西改变了树木生长的环境的化学成分;火山的酸沉降是一种可能,野火是另一种可能,但由于日期恰好与其他树木年轮标志的重大喷发相一致,她说这值得进一步探索。

皮尔森说:“我认为,要做好科学研究,你必须调查一切,保持开放的心态,直到收集到足够的数据。”“这是拼图的另一小块。”

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