Сплеск вуглецю-14 у 774—775 роках — це зафіксоване збільшення на 1,2 % концентрації ізотопу вуглецю-14 (14C) у кільцях дерев, датованих 774—775 роками, що приблизно у 20 разів перевищує звичайний фоновий рівень. Сплеск був виявлений під час дослідження дерев японського кедра, а його датування було здійснено за допомогою дендрохронології[1]. Сплеск ізотопу берилію-10, виявлений в антарктичних кернах льоду, теж був пов'язаний із подією 774—775 років[2]. Це прояви так званої події Міяке або подіїКарла Великого, яка призвела до найбільшого й найшвидшого зростання рівня вуглецю-14 із зареєстрованих за всю історію[3][4].
Судячи з усього, ця подія була глобальною: аналогічні залишки вуглецю-14 виявлені в кільцях дерев у Німеччині, Росії, Сполучених Штатах, Фінляндії та Новій Зеландії[2][5]. Для пояснення такого різкого зростання необхідне одномоментне внесення в атмосферу (9,6 ± 0,5) × 1026 атомів вуглецю-14. Це більш ніж утричі (3,2 ± 0,2) перевищує його кількість, яка в середньому утворюється в атмосфері за рік.
Спочатку точність вимірювань була недостатньою, і датування події коливалося між 774 або 775 роками. Проте уточнені виміри, опубліковані у 2018 році, що посилаються на зразки деревини, узяті на всій земній кулі від Ямалу до Нової Зеландії, показали, що подія сталася в липні 774 року (±1 місяць із 95-відсотковою довірчою ймовірністю)[6].
Рис. 1. Сплеск вуглецю-14 бл. 774 року. Кольорові крапки — виміри в деревах Японії (M12) й Німеччини (дуб); чорні лінії — змодельований профіль, який відповідає миттєвому утворенню вуглецю-14.
Сигнал показує різке збільшення рівня приблизно на 1,2 %, а після нього — повільне зниження (див. рис. 1). Такий профіль є типовим для миттєвого утворення вуглецю-14 в атмосфері[2] і вказує на те, що подія була короткотривалою. Усереднене глобальне утворення вуглецю-14 для цієї події становить 1,3×108 ± 0,2×108 атомів/см2[2][7][8].
Гіпотези
Проаналізовано кілька можливих причин події.
Рік Господній 774-й. Цього року нортумбрійці вигнали свого короля Альреда з Йорка на Великдень; і обрали собі за володаря Етельреда, сина Мулла, який правив чотири зими. Цього ж року також з'явилося на небі червоне розп'яття після заходу сонця; мерсійці та кентці билися під Отфордом; а в землі південних саксів бачили дивовижних змій.
(Annus Domini (the year of the Lord) 774. This year the Northumbrians banished their king, Alred, from York at Easter-tide; and chose Ethelred, the son of Mull, for their lord, who reigned four winters. This year also appeared in the heavens a red crucifix, after sunset; the Mercians and the men of Kent fought at Otford; and wonderful serpents were seen in the land of the South-Saxons[9].)
У китайських джерелах знайдено лише одну чітку згадку про полярне сяйво в середині 770-х років, а саме 12 січня 776 року[12][13]. Натомість у 775 році зафіксували аномальну «грозу»[14].
За сучасними уявленнями, подія була наслідком сонячно-протонного шторму (СПШ) або послідовністю подій, які час від часу трапляються, — дуже сильного сонячного спалаху, можливо, найсильнішого з усіх відомих, але все ж у межах можливостей Сонця[2][7][15][16][17]. Сукупність даних, отриманих під час радіовуглецевого датування, здійсненого у 2020 році, указує на те, що сплеск був спричинений екстремальним за потужністю сонячно-протонним штормом[3].
Інший запропонований сценарій виникнення події — гамма-спалах[8][18] — видається малоймовірним, оскільки подія супроводжувалася нехарактерним для нього збільшенням рівня ізотопів бериллію-10 і хлору-36[17]. Відкинуто також можливе зіткнення з кометою[19]. Якби подія була зумовлена сонячним спалахом і супутнім викидом протонів, які досягли Землі, то енергетичний спектр протонів був украй жорстким[2][20]. Кількість космогенних ізотопів, що виникли в атмосфері під дією космічних променів, була в 40—50 разів більшою, ніж під час найбільшої безпосередньо спостережуваної події 23 лютого 1956 року, і максимальною за всі 11 тисячоліть голоцену[21]. Атмосферні моделі для такої події пророкують глобальне зниження вмісту озону в озоновому шарі на 8,5 % і певний вплив на погодні умови (зміна середньомісячної поверхневої температури до ±4 °C у деяких районах)[21].
У 2022 році дослідження частинок надзвичайно потужної сонячної бурі, яка сталася поблизу сонячного мінімуму в 7176 р. до н. е. виявило один із найбільших стрибків ізотопу 10 Be у кернах льоду. Подальша реконструкція стрибка співвідношення 36 Cl/10 Be свідчить про те, що ця СПШ-подія була порівнянною з подією 774 року з погляду енергії (понад 30 МеВ) або навіть потужнішою. Це означає, що масштаби й частота потенційно найгіршого сценарію для СПШ-подій збільшуються. Крім того, дослідження свідчить про те, що подія 7176 року до н. е. сталася поблизу сонячного мінімуму[22].
Інше дослідження 2022 року з використанням радіовуглецевого аналізу деревних кілець, зокрема, дійшло висновку, що події Міяке не пов'язані із циклами сонячної активності (тобто із сонячними спалахами), як вважалося раніше, і тривалість досить довго. Вони трапляються в середньому кожні 1000 років і здатні загрожувати глобальним технологіям нашого століття[23][24].
Частота подібних подій
Рис. 2. Подія 774 року з огляду на ізотопи 10 Be, 14 C і 36 Cl.
Подія 774 року є найсильнішим сплеском за останні 11 000 років у наявних даних космогенних ізотопів[15], але вона не унікальна. Подібна подія сталася в 993—994 роках, але її потужність становила лише 60 % від події 774 року[25]. Ще одна подібна подія сталася та інший прибл. в 660 році до н. е.[26][27] Вважається, що кілька інших таких подій сталися в епоху голоцену[15].
Наявні дані свідчать, що такі потужні сплески відбуваються раз на десятки тисячоліть, тоді як слабші — раз на тисячоліття чи навіть століття. Подія 774 року не супроводжувалася катастрофічними наслідками для життя на Землі[16][28], але якби вона сталася в наш час, вона могла б завдати катастрофічної шкоди сучасним технологіям, зокрема системам зв'язку та космічної навігації. Крім того, сонячний спалах, здатний спричинити спостережуваний ізотопний ефект, становив би значну загрозу для космонавтів[29].
Станом на 2017 рік існують лише «напрацювання ідей»[30] щодо попередніх варіацій рівня вуглецю-14, оскільки вимірювання по роках доступні лише для кількох періодів (зокрема, для 774—775 років). У 2017 році ще один «надзвичайно різкий» сплеск вуглецю-14 (2,0 %) вдалося прив'язати до 5480 року до н. е., але, оскільки він має досить велику тривалість, він пов'язаний не із сонячною подією, а скоріше з надзвичайно швидким великим мінімумом сонячної активності[30]. Аналіз ускладнюється відсутністю щорічних вимірів рівня радіоактивного вуглецю за попередні дати[31].
↑Stephenson, F.R. (2015). Astronomical evidence relating to the observed 14C increases in A.D. 774–5 and 993–4 as determined from tree rings. Advances in Space Research. 55 (6): 1537—45. Bibcode:2015AdSpR..55.1537S. doi:10.1016/j.asr.2014.12.014.
↑Ya-Ting Chai & Yuan-Chuan Zou (2015). Searching for events in Chinese ancient records to explain the increase in 14C from 774–775 CE and 993–994 AD. Research in Astronomy and Astrophysics. 15 (9): 1504. arXiv:1406.7306. doi:10.1088/1674-4527/15/9/007.
↑Zhang, Qingyuan; Sharma, Utkarsh; Dennis, Jordan A.; Scifo, Andrea; Kuitems, Margot; Büntgen, Ulf; Owens, Mathew J.; Dee, Michael W.; Pope, Benjamin J. S. (26 жовтня 2022). Modelling cosmic radiation events in the tree-ring radiocarbon record. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 478 (2266): 20220497. arXiv:2210.13775. Bibcode:2022RSPSA.47820497Z. doi:10.1098/rspa.2022.0497.
↑Hayakawa, Hisashi; Mitsuma, Yasuyuki; Ebihara, Yusuke; Miyake, Fusa (2019). The Earliest Candidates of Auroral Observations in Assyrian Astrological Reports: Insights on Solar Activity around 660 BCE. The Astrophysical Journal. 884 (1): L18. arXiv:1909.05498. Bibcode:2019ApJ...884L..18H. doi:10.3847/2041-8213/ab42e4.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
↑Townsend, L. W.; Porter, J. A.; deWet, W. C; Smith, W. J.; McGirl, N. A.; Heilbronn, L. H.; Moussa, H. M. (1 червня 2016). Extreme solar event of AD775: Potential radiation exposure to crews in deep space. Acta Astronautica. Special Section: Selected Papers from the International Workshop on Satellite Constellations and Formation Flying 2015. 123: 116—120. Bibcode:2016AcAau.123..116T. doi:10.1016/j.actaastro.2016.03.002.
