作者:苏黎世联邦理工学院奥利弗·莫什 过去1000年的太阳活动(蓝色，白色为误差区间)，太阳黑子记录(红色曲线)可追溯到不到400年前
背景显示了典型的太阳11年周期
信用:苏黎世联邦理工学院 苏黎世联邦理工学院领导的一个国际研究小组利用树木年轮中放射性碳的测量结果重建了追溯到969年的太阳活动
这些结果有助于科学家更好地理解太阳的动力学，并允许使用C14方法对有机物质进行更精确的定年
太阳下发生的事情只能间接地观察到
例如，太阳黑子揭示了太阳活动的程度——太阳表面可见的太阳黑子越多，我们内心深处的中心恒星就越活跃
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，它们才被详细记录下来
由于这一点，我们现在知道斑点的数量在规则的11年周期中变化，此外，还有长时间的强烈和微弱的太阳活动，这也反映在地球的气候中
然而，在系统记录开始之前，太阳活动是如何发展的，到目前为止还很难重建
由瑞士联邦理工学院离子束物理实验室的汉斯-阿诺·席纳尔(Hans-Arno Synal)和卢卡斯·威克(Lukas Wacker)领导的一个国际研究小组，包括哥廷根的马克斯·普朗克太阳系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research)和瑞典的隆德大学(Lund University)，现在已经利用年轮中放射性碳浓度的测量，追溯了太阳从11年到969年的周期
与此同时，研究人员因此建立了一个重要的数据库，使用C14方法进行更精确的年龄测定
他们的结果最近发表在科学杂志《自然地球科学》上
一组研究人员重建了969年的太阳活动
信用:苏黎世联邦理工学院 树木年轮的太阳活动 为了以一年的极高时间分辨率重建一千年的太阳活动，研究人员使用了英国和瑞士的树木年轮档案
在这些年轮中，有一小部分放射性碳C14，每10000亿个原子中只有一个具有放射性，这些年轮的年龄可以通过计算年轮来精确确定
从已知的C14同位素半衰期(约5700年)可以推断出生长环形成时大气中放射性碳的浓度
由于放射性碳主要由宇宙粒子产生，而宇宙粒子又或多或少地受到太阳磁场的影响——太阳越活跃，它对地球的屏蔽作用就越好——因此可以从大气中C14浓度的变化中推断出太阳活动
通过现代检测技术获得更好的结果 然而，对这个已经很小的浓度变化的精确测量，就像是在一个巨大的干草堆里用针寻找一粒灰尘
“唯一一次这样的测量是在80年代和90年代进行的，”卢卡斯·威克说，“但仅仅是在过去的400年里，使用了极其费力的计数方法
“在该方法中，样品中C14的放射性衰变事件直接用盖革计数器计数，这需要相对大量的材料，并且由于C14的半衰期较长，甚至需要更多的时间
“使用现代加速器质谱技术，我们现在能够将C14浓度测量到0
用比这小一千倍的树木年轮样本，只需几个小时就能达到1%。”
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负责这些分析的学生尼古拉斯·布雷姆
在加速器质谱中，C14和C12原子(“正常的”非放射性碳；相比之下，C14在其原子核中包含两个额外的中子)的树材料首先被充电，然后被几千伏的电势加速，之后它们被传送通过磁场
在磁场中，质量不同的两种碳同位素被偏转到不同的程度，因此可以分别计数
为了最终从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
通过在ETH(右)开发的新仪器，研究人员可以测量该浓度零点几个百分点的微小变化，并从中重建过去的太阳活动
信用:苏黎世联邦理工学院 一千年的正常十一年周期 这一过程使研究人员能够无缝地重建从969年到1933年的太阳活动
根据这一重建，他们可以证实11年周期的规律性，以及在长期的太阳活动极小期，周期的振幅(太阳活动上升和下降的程度)也较小的事实
这些见解对于更好地理解太阳的内部动力学很重要
测量结果也证实了993年的太阳高能质子事件
在这种情况下，太阳耀斑期间到达地球的高度加速的质子会导致C14的轻微过量产生
此外，研究小组还发现了1052年和1279年的另外两个未知事件的证据
这可能表明，这种事件——可能严重干扰地球和卫星上的电子电路——比以前想象的发生得更频繁
通过C14方法进行更精确的年代测定 由于树木年轮档案已经存在了14，000年，在不久的将来，研究人员想用他们的方法来确定从最后一个冰河时期结束到现在每年的C14浓度
作为一种“额外的”，新研究中的数据可以用C14方法更精确地测定有机物质的年代，并且已经被包括在国际公认的放射性碳校准曲线(IntCal)的最新版本中
“以前联邦理工学院没有参与过那个参考数据库，”卢卡斯·威克说，“但是有了我们的新结果，我们现在一次就贡献了三分之一的测量结果
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