加速器质谱中心知识库

长久以来,地球历史时期大气~(14)C含量的异常变化都被单一归结为宇宙射线强度的变化,如太阳耀斑和超新星爆发等引起的~(14)C含量增加。2012年日本科学家在日本的雪松树轮中发现在公元774年~(14)C含量一年之内突然增加1.5%。导致如此幅度的变化需要的射线强度需要正常射线变化10~20倍,无法用传统的太阳质子事件(a large solar proton event-SPE)或者γ射线流来解释。中国科学院广州地球化学研究所, 中国科学技术大学,台湾大学,中国科学院地球环境所,中国科学院自然科学史研究所和北京大学合作研究团队,通过高分辨率的珊瑚~(14)C、碳氧同位素、高精度铀钍年代学等方面的最新研究,详细厘定了公元773年左右Δ~(14)C激增1%~1.5%的过程,发现造成此次Δ~(14)C增加事件是由数个高强度的脉冲(3%~6%)组成(图1),其大幅度快速波动特征完全不同于传统宇宙射线增强导致~(14)C含量增加后逐渐递减的特征,从而提出其~(14)C含量变化可能是彗星落入地球大气造成。彗星富含氮的化合物,进入地球大气圈层之前,直接暴露在高强度的宇宙射线中,可通过~(14)N(n,p)~(14)C反应形成大量的~(14)C,其~(14)C/~(12)C比地球大气高几个数量级。当彗星落入大气时,很快烧毁,这个过程中释放大量~(14)C,并被海表的珊瑚和日本欧洲的树轮记录下来。这一推断得到了历史资料的证实:根据《旧唐书》和《新唐书》的记载,唐代宗大历七年,确实出现了非常壮观的彗星天象。 《新唐书天文志》: "[大历]七年十二月丙寅,有长星于参下。其长亘天。长星,彗属。"《旧唐书》则记载:"[大历七年十二月],丙寅雨土,是夜,长星出于参。"彗星"其长亘天",表明彗星已经离地球非常近,进入地球大气的范围;而"雨土"则有可能是彗核碎裂造成的。大历七年十二月丙寅对应的日期是公元773年1月17日,与珊瑚~(14)C含量增加的起始年代和季节均接近。大历七年十二月丙寅对应的日期是公元773年1月17日,与珊瑚~(14)C含量增加的起始年代和季节均接近。这个发现更新了我们对地球历史时期大气~(14)C含量变化成因的认识,也为研究史前彗星和地球大气作用提供了一种新的途径。