درختان باستانی می‌توانند تاریخ فوران عظیم‌ترین آتشفشان‌ها را مشخص کنند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، چشمان شارلوت پیرسون تکه‌ای از درخت باستانی به اندازه کف دست را اسکن کرد. آن‌ها روی حلقه‌ای نشستند که «به‌طور غیرمعمول سبک» به نظر می‌رسید، و او بدون فکر کردن، یادداشتی نوشت. 

سه سال بعد، و مسلح به روش‌شناسی و فناوری جدید، او کشف کرد که حلقه نور ممکن است سالی را نشان دهد که آتشفشان Thera در جزیره یونانی سانتورینی بر فراز تمدن باستانی مینوی فوران کرد. تاریخ فوران، که یکی از بزرگترین فوران‌هایی است که بشر تاکنون شاهد آن بوده است، دهه‌ها مورد بحث بوده است.

حلقه‌های درختی که گاه‌شماری گوردی را تشکیل می‌دهند، از الوار‌هایی که محفظه مقبره در تومولوس تپه میداس در گوردیون در ترکیه را تشکیل می‌دادند، به دست آمدند.

پیرسون، استادیار دندروگاه‌شناسی و انسان‌شناسی دانشگاه آریزونا، نویسنده اصلی مقاله‌ای است که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است که در آن او و همکارانش از یک رویکرد ترکیبی جدید برای اختصاص تاریخ‌های تقویم به یک دنباله استفاده کرده‌اند. حلقه‌های درخت، که دوره‌ای را در بر می‌گیرد که در طی آن فوران ترا، تا یک سال پس از یک تاریخ تقویمی. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا شواهد جدیدی ارائه کنند که می‌تواند از تاریخ فوران در حدود ۱۵۶۰ قبل از میلاد پشتیبانی کند.

پر کردن شکاف‌ها

پیرسون گفت: در هر حلقه درختی، شما این کپسول زمانی را دارید که می‌توانید بسته بندی کنید.

درختان مطابق با شرایط محیط محلی خود رشد می‌کنند. هر سال، درختان لایه جدیدی از رشد متحدالمرکز به نام حلقه درخت تولید می‌کنند که می‌تواند اطلاعاتی در مورد بارندگی، دما، آتش سوزی‌های جنگلی، شرایط خاک و موارد دیگر را ثبت کند. درختان حتی می‌توانند فعالیت‌های خورشیدی را در حین کاهش و کاهش آن ثبت کنند.

وقتی دنباله‌ای از حلقه‌های درختان در سنین مختلف روی هم قرار می‌گیرند و با هم جمع می‌شوند، می‌توانند صد‌ها یا هزاران سال طول بکشند و بینشی در مورد شرایط آب و هوایی گذشته و زمینه تمدن‌های همزمان ارائه دهند.

این تصویر ASTER از سانتورینی در ۲۱ نوامبر ۲۰۰۰ به دست آمد و مساحتی ۱۸ در ۱۸ کیلومتری را پوشش می‌دهد. (ASTER یا رادیومتر گسیل و انعکاس حرارتی پیشرفته فضایی، یکی از پنج ابزار رصد زمین در ماهواره ترا ناسا است.) فوران سانتورینی یکی از بزرگترین فوران‌های ۱۰۰۰۰ سال اخیر بوده است. حدود ۳۰ کیلومتر مکعب ماگما فوران کرد و یک ستون پلینی به ارتفاع ۳۶ کیلومتر را تشکیل داد. حذف چنین حجم زیادی از ماگما باعث فروپاشی آتشفشان و تولید یک دهانه شد. خاکستر در منطقه وسیعی از شرق دریای مدیترانه سقوط کرد. این فوران احتمالاً باعث پایان تمدن مینوی در جزیره کرت شد. بزرگترین جزیره Thera و کوچکتر Therasia است. جزایر کامنی (در مرکز تصویر تاریک) پس از کالدرا شکل گرفتند که آخرین فوران‌ها در سال ۱۹۵۰ رخ داده است.

طولانی‌ترین گاهشماری در جهان به ۱۲۰۰۰ سال پیش باز می‌گردد. اما در دریای مدیترانه، مشکل این است که ما یک رکورد کامل و پیوسته به زمان ترا نداریم. ما ۲۰۰۰ سال گذشته را به خوبی ثبت کرده‌ایم، اما پس از آن یک شکاف وجود دارد.

ما حلقه‌های درختی از دوره‌های قبلی داریم، اما دقیقاً نمی‌دانیم که حلقه‌ها با کدام تاریخ مطابقت دارند. این همان چیزی است که «گاه‌شماری شناور» نامیده می‌شود.

پر کردن این شکاف می‌تواند به تعیین تاریخ فوران ترا و ترسیم پس‌زمینه‌ای اقلیمی برای تمدن‌های مختلف که در طول عصر برنز و آهن، که در مجموع بین ۵۰۰۰ تا ۲۵۰۰ سال پیش امتداد یافته‌اند، ظهور و سقوط کرده‌اند، کمک کند.

پیرسون گفت: تا زمانی که نتوانید یک سال دقیق برای رویداد‌ها در مقیاسی قرار دهید که برای مردم منطقی باشد - یک سال - آنقدر قدرتمند نیست. این مطالعه واقعاً در مورد گرفتن (همکار من و استاد تحقیقات آزمایشگاه حلقه درختی) پیتر کونیهولم است که او بیش از ۴۵ سال کار کرده است و به روشی که قبلاً ممکن نبود، قدمت گذاری کرده است. مهمتر از همه، به موقع درست می‌شود، درست مثل اینکه شکاف حلقه درخت خود را پر کرده باشیم.

یک رویکرد ترکیبی

از زمان آغاز به کار آزمایشگاه تحقیقات حلقه درختی UArizona در سال ۱۹۳۷، مجموعه‌ای از نمونه‌های حلقه درختی از سراسر جهان در شرایطی کمتر از ایده‌آل در زیر استادیوم آریزونا جمع شدند. اما از زمان تکمیل ساختمان حلقه درختی ارتقا یافته دانشگاه Bryant Bannister در سال ۲۰۱۳، تیم سرپرستی به رهبری پیتر بروئر در حال جابجایی، سازماندهی و نگهداری نمونه‌ها برای تحقیقات آینده بوده است.

بروئر گفت: این مجموعه‌ای است که زمینه تحقیقات حلقه درختی را پایه گذاری کرد و با اختلاف بسیار بزرگ‌ترین در جهان است. محققان از همه جا می‌آیند تا از مجموعه ما استفاده کنند.

پیرسون گفت: این فقط مملو از بقایای جنگل‌های باستانی و مکان‌های باستان‌شناسی است که دیگر وجود ندارند، و حاوی نمونه‌های چوبی است که در رشد رشته دندروکرونولوژی بنیادی بودند.

شارلوت پیرسون به حلقه درخت نورانی اشاره می‌کند که می‌تواند سال فوران ترا را مشخص کند.

این مجموعه شامل الوار‌هایی از تومولوس تپه میداس در گوردیون در ترکیه است - مقبره غول پیکر مردی که احتمالاً پدر یا پدربزرگ میداس بوده است. از چوب‌هایی مانند این، کونیهولم نزدیک به نیم قرن است که یک گاهشماری حلقه درختی از مدیترانه ایجاد کرده است. با هم، رکورد کونیهولم از B.C. این دوره بیش از ۲۰۰۰ سال را در بر می‌گیرد، از جمله درختانی که در فوران ترا در پایین باد رشد می‌کنند، که آن را کلیدی برای تحقیقات تیم می‌کند.

با وجود طولانی بودن این گاهشماری، بدون تاریخ باقی ماند. برای مشخص کردن آن، تیم تصمیم گرفت چیز جدیدی را امتحان کند.

هنگامی که پرتو‌های کیهانی از فضا وارد جو زمین می‌شوند، نوترون‌ها با اتم‌های نیتروژن برخورد می‌کنند تا یک نسخه رادیواکتیو کربن به نام کربن-۱۴ ایجاد کنند که در سراسر سیاره پخش می‌شود. تمام حیات‌های دیگر روی زمین، از جمله حلقه‌های درخت، کربن ۱۴ را می‌گیرند و از آنجایی که حلقه‌های درخت برای هر سالی که رشد می‌کنند، اندازه‌گیری کربن ۱۴ را مسدود می‌کنند، الگو‌هایی را نشان می‌دهند که نشان می‌دهد چگونه در طول زمان تغییر کرده است. این الگو‌های کربن ۱۴ در حلقه‌های درختی در سراسر جهان باید مطابقت داشته باشند.

پیرسون و تیمش از الگو‌های کربن ۱۴ گرفته شده در حلقه‌های درخت گوردیون استفاده کردند تا گاه‌شماری شناور را به الگو‌های مشابه از دیگر توالی‌های حلقه درختی با تاریخ تقویم ثابت کنند.

پیرسون گفت: این روش جدیدی برای لنگر انداختن گاه‌شماری حلقه‌های درختان شناور است که از دقت سالانه حلقه‌های درختان استفاده می‌کند.

برای تأیید یافته‌های خود، این تیم به حلقه‌های تقویمی از کاج‌های مرتفع مرتفع غرب آمریکای شمالی که همزمان با گوردیون می‌زیستند، روی آوردند.

Caldera سانتورینی همان چیزی است که از فوران ترا باقی مانده است. 

متیو سالزر، نویسنده دوم، دانشمند تحقیقاتی در آزمایشگاه حلقه درختی، گفت: «زمانی که فوران‌های آتشفشانی بزرگ وجود دارد، اغلب با یخ زدن در طول فصل رشد باعث ایجاد زخم برستلکون می‌شود و یک حلقه یخبندان ایجاد می‌کند. سپس تاریخ حلقه‌های یخبندان را با آنچه در درختان مدیترانه می‌گذرد مقایسه کردیم، درختانی که با رشد حلقه‌های گسترده‌تر به آتشفشان‌ها پاسخ می‌دهند؛ و کار کرد. این نشان داد که حلقه‌های پهن در گاه‌شماری مدیترانه‌ای در همان سال‌هایی رخ داده‌اند که حلقه‌های یخبندان در برستلکون رخ داده‌اند. ما آن را تاییدی در نظر گرفتیم که قرار ملاقات احتمالا درست بوده است.

سپس تیم به این فکر افتاد که از یک فناوری جدید در آزمایشگاه به نام دستگاه فلورسانس اشعه ایکس برای اسکن چوب برای بررسی تغییرات شیمیایی استفاده کند.

پیرسون گفت: ما تمام دوره‌ای را که مشخص شد ترا اتفاق افتاده است، اسکن کردیم و متوجه کاهش بسیار جزئی کلسیم شدیم، درست همان جایی که سال‌ها پیش این حلقه فندک را دیدم.

در حالی که این یک نوسان جزئی است، قابل توجه است و تنها در یک نقطه در سال‌های حدود ۱۵۶۰ قبل از میلاد رخ می‌دهد.

پیرسون گفت: ما آن را در مقاله قرار دادیم و به طور آزمایشی پیشنهاد می‌کنیم که تاریخ احتمالی برای Thera باشد.

چیزی شیمی محیطی را که درخت در آن رشد کرد تغییر داد. رسوب اسید از یک آتشفشان یک احتمال است، آتش سوزی یک احتمال دیگر است، اما از آنجا که تاریخ با سایر نشانگر‌های حلقه درختان برای یک فوران بزرگ مطابقت دارد، پیرسون می‌گوید که ارزش کاوش بیشتر را دارد.

پیرسون گفت: من فکر می‌کنم برای انجام علم خوب باید همه چیز را بررسی کنید و ذهنی باز داشته باشید تا زمانی که داده‌های کافی جمع شوند. این یک قطعه کوچک دیگر از پازل است.