过去1000年的太阳活动(蓝色，误差区间为白色)，太阳黑子记录(红色曲线)追溯到不到400年。背景显示了一个典型的太阳周期为11年。信贷:苏黎世联邦理工学院

 

由苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)领导的一个国际研究团队通过测量树木年轮中的放射性碳，将太阳活动恢复到了969年。这些结果有助于科学家们更好地了解太阳的动力学，并允许使用C14方法对有机物质进行更精确的年代测定。

 

太阳里发生的一切只能间接地观察到。例如，太阳黑子揭示了太阳活动的程度——太阳表面的太阳黑子越多，我们的中心恒星内部深处就越活跃。尽管太阳黑子自古以来就为人所知，但自从大约400年前望远镜发明以来，人们才详细地记录了它们。多亏了这一点，我们现在知道黑子的数量会以11年为周期定期变化，而且，太阳活动的强弱会持续很长时间，这也反映在地球上的气候中。

 

然而，在有系统的记录开始之前，太阳活动是如何发展的至今仍难以重建。领导的一个国际研究小组汉斯-阿诺Synal和卢卡斯瓦克的ETH离子束物理实验室,其中包括马克斯普朗克太阳系研究在哥廷根和瑞典隆德大学,现在已经追溯到太阳11年周期一直到969年使用的测量树木年轮中放射性碳的浓度。与此同时，研究人员因此创建了一个重要的数据库，以便使用C14法更精确地确定年龄。他们的研究结果最近发表在科学杂志《自然地球科学》上。

 

树木年轮的太阳活动

 

为了重现一千年来的太阳活动，研究人员利用了英国和瑞士的树木年轮档案，并以仅一年的时间分辨率进行极高的时间分辨率。这些树木的年轮可以通过计算年轮精确地确定其年龄，在这些年轮中有一小部分的放射性碳C14，每一万亿个原子中只有一个具有放射性。根据已知的C14同位素的半衰期(约5700年)，我们可以推断出生长环形成时大气中放射性碳的浓度。放射性碳主要是由宇宙粒子,进而是远离地球磁场或多或少的太阳,太阳越活跃越好盾牌地球——它可以推断出太阳活动从大气中碳的浓度变化。

 

一组研究人员重现了公元969年的太阳活动。信贷:苏黎世联邦理工学院天富平台

 

 

通过现代检测技术，取得更好的结果

 

然而，要对已经非常小的浓度的变化进行精确测量，就像大海捞针上的一粒尘埃。“这种测量是在80年代和90年代进行的，”卢卡斯·瓦克尔说，“但只是在过去的400年里使用了极其费力的计数方法。”在这种方法中，样品中C14的放射性衰变事件直接使用盖革计数器进行计数，这需要相对大量的材料，而且由于C14的半衰期很长，需要更多的时间。“使用现代加速器质谱分析，我们现在能够在几个小时内测量出C14浓度，误差在0.1%以内，而树木年轮的样本要小一千倍，”负责这些分析的博士生Nicolas Brehm补充道。天富平台

 

 

在加速器质谱中，C14和C12原子(“正常”的非放射性碳;相比之下，树状物质的C14原子核中含有两个额外的中子)首先是带电荷的，然后被几千伏特的电势加速，之后它们被送进磁场。在磁场中，两种质量不同的碳同位素发生了不同程度的偏转，因此可以分别计算。为了最终从这些原始数据中获得所需的太阳活动信息，研究人员必须对其进行一些复杂的统计分析，并使用计算机模型进一步处理结果。

 

重现过去的太阳活动

 

有了ETH开发的新仪器，研究人员可以测量浓度零点几个百分点的微小变化，并据此重建过去的太阳活动。信贷:苏黎世联邦理工学院