Sự kiện Miyake là những năm carbon-14 trong khí quyển tăng vọt đột ngột, ghi lại trong vòng cây khắp thế giới, rõ nhất quanh năm 774 và 993. Tìm thấy đỉnh ấy trong một khúc gỗ là biết ngay vòng đó thuộc năm nào.
Định tuổi carbon-14 thông thường cho ra một khoảng năm, có khi rộng cả trăm năm sau khi hiệu chỉnh. Với khảo cổ học, khoảng ấy đôi khi quá rộng để trả lời câu hỏi then chốt: làng này được dựng trước hay sau một biến cố. Từ đầu thập niên 2010, một phát hiện trong vòng cây đã mở ra cách làm khác: không đo tuổi một mẫu đơn lẻ, mà dò tìm một dấu vết toàn cầu có ngày tháng cố định. Bài này giải thích dấu vết đó, vì sao nó tồn tại, và người ta dùng nó thế nào.
Đỉnh carbon-14 năm 774 được phát hiện thế nào?
Một nhóm nghiên cứu Nhật Bản do nhà khoa học Fusa Miyake dẫn đầu đo carbon-14 trong từng vòng riêng lẻ của gỗ tuyết tùng Nhật Bản, vòng nào ra vòng nấy, thay vì gộp mười năm một mẫu như thường lệ. Họ thấy hàm lượng carbon-14 trong vòng ứng với năm 775 tăng vọt so với năm trước, rồi giảm dần qua nhiều năm sau. Kết quả công bố năm 2012. Các phòng thí nghiệm khác đo gỗ sồi châu Âu, thông Bắc Mỹ, gỗ ở Nam Bán Cầu và thấy cùng một bước nhảy, cùng một năm.
Sau đó, một đỉnh nhỏ hơn quanh năm 993 cũng được xác nhận, cùng một số sự kiện cổ hơn nhiều, trong đó có một sự kiện vào khoảng năm 660 TCN và một sự kiện mạnh hơn nữa vào khoảng 14.300 năm trước. Các mốc cổ được ghi bằng khoảng vì chúng đến từ chuỗi gỗ và lõi băng có sai số riêng. Tên gọi sự kiện Miyake được dùng chung cho nhóm hiện tượng này.
Vì sao carbon-14 lại tăng vọt chỉ trong một năm?
Carbon-14 sinh ra từ đâu
Carbon-14 hình thành ở tầng cao khí quyển khi tia vũ trụ va vào nguyên tử nitơ. Lượng tia vũ trụ tới Trái Đất bình thường khá ổn định, chỉ dao động theo chu kỳ hoạt động Mặt Trời và từ trường Trái Đất, nên carbon-14 khí quyển thay đổi chậm. Một đỉnh vọt lên trong một năm nghĩa là có một đợt hạt năng lượng cao ập tới bất thường.
Giả thuyết được ưa chuộng nhất
Hiện nay phần đông nhà nghiên cứu cho rằng thủ phạm là những cơn bùng phát hạt cực mạnh từ Mặt Trời, mạnh hơn nhiều lần bất kỳ cơn bão Mặt Trời nào được đo bằng thiết bị hiện đại. Bằng chứng ủng hộ là lõi băng ở Greenland và Nam Cực cũng có đỉnh beryli-10 và clo-36 ở đúng các năm đó; hai đồng vị này cũng do tia vũ trụ sinh ra. Tuy vậy, cơ chế chi tiết vẫn đang được tranh luận, và bạn nên đọc đây là giả thuyết mạnh, chưa phải kết luận khép lại.
Vì sao vòng cây ghi được rõ
Cây hấp thụ carbon dioxide trong mùa sinh trưởng và khoá carbon vào gỗ của vòng năm đó. Vòng đã hình thành không trao đổi carbon thêm nữa. Vì vậy mỗi vòng là một mẫu khí quyển của đúng một năm, và bước nhảy carbon-14 hiện ra như một bậc thang sắc nét giữa hai vòng liền kề.
Dùng đỉnh carbon-14 để định niên đại một khúc gỗ ra sao?
Với một khúc gỗ khảo cổ không khớp được chuỗi vòng cây chuẩn nhưng còn đủ nhiều vòng và vòng ngoài cùng, người ta làm theo trình tự:
- Đếm vòng và đánh dấu vị trí từng vòng, từ lõi ra mép vỏ, để biết thứ tự tương đối giữa chúng.
- Định tuổi carbon-14 thông thường vài mẫu để biết khúc gỗ đại khái nằm gần sự kiện nào, ví dụ quanh thế kỷ 8 hay thế kỷ 10.
- Tách từng vòng riêng lẻ trong vùng nghi vấn, đo carbon-14 từng vòng với độ chính xác cao.
- Tìm vòng có bước nhảy đặc trưng. Vòng đó được gán năm của sự kiện, ví dụ năm 775 hoặc 994.
- Đếm tiếp từ vòng đó ra tới mép vỏ để có năm cây bị đốn, chính xác từng năm nếu mép vỏ còn nguyên.
Điểm hay là phương pháp không cần chuỗi chuẩn cho loài cây đó ở vùng đó. Chỉ cần khúc gỗ có sống qua năm xảy ra sự kiện.
Ví dụ nổi tiếng: gỗ của người Viking ở Bắc Mỹ
Ở một di chỉ trên đảo Newfoundland thuộc Canada, nơi được công nhận là khu định cư của người Bắc Âu, các nhà khảo cổ trước đây chỉ có niên đại carbon-14 rộng và các suy luận từ văn bản saga. Năm 2021, một nhóm nghiên cứu đo carbon-14 từng vòng trên ba mảnh gỗ mang vết chặt bằng công cụ kim loại, tìm thấy đỉnh của năm 993 và đếm ra tới mép vỏ. Cả ba cho cùng một năm đốn: năm 1021.
Kết quả không nói người Bắc Âu đến châu Mỹ lần đầu vào năm đó, chỉ nói rằng họ có mặt và chặt cây ở đó vào năm 1021. Đây là cách đọc đúng mọi niên đại vòng cây: con số gắn với hành động chặt cây, không tự động là năm bắt đầu hay kết thúc của cả khu định cư.
Sự kiện Miyake giúp gì cho đường cong hiệu chỉnh và lõi băng?
Ngoài việc định tuổi từng khúc gỗ, các đỉnh này còn là chốt để kiểm tra những thước đo thời gian khác. Lõi băng được định niên đại bằng cách đếm lớp năm, và cách đếm nào cũng có thể sót hoặc thừa vài lớp. Khi đỉnh beryli-10 trong băng được ghép với đỉnh carbon-14 năm 775 trong gỗ, người ta biết thang đếm băng đang lệch bao nhiêu năm ở đoạn đó và chỉnh lại. Nhờ đó các lớp tro, lớp sulfate của núi lửa trong băng cũng được gán năm chính xác hơn.
Tương tự, những chuỗi vòng cây trôi, chưa nối được về hiện tại, có thể được neo vào thời gian tuyệt đối nếu chúng chứa một sự kiện Miyake cổ. Đây là hướng nghiên cứu đang mở rộng: mỗi đỉnh mới được xác nhận lại thêm một cái đinh ghim cố định trên trục thời gian.
So sánh carbon-14 thông thường và dò đỉnh Miyake
Hai cách làm có cùng nguyên liệu là carbon-14, nhưng câu hỏi và kết quả khác nhau.
| Tiêu chí | Carbon-14 thông thường | Dò đỉnh Miyake |
|---|---|---|
| Mẫu cần | Một mẫu hữu cơ bất kỳ: gỗ, than, hạt, xương | Gỗ có đủ vòng, sống qua năm sự kiện, nên còn mép vỏ |
| Kết quả | Một khoảng năm sau hiệu chỉnh | Một năm cụ thể cho vòng chứa đỉnh |
| Số phép đo | Một vài | Nhiều, mỗi vòng một phép đo |
| Chi phí và thời gian | Thấp hơn | Cao hơn nhiều |
| Phạm vi dùng được | Khoảng 50.000 năm trở lại | Chỉ quanh các năm có sự kiện đã xác nhận |
Vì tốn kém, dò đỉnh Miyake chỉ được dùng khi câu hỏi thật sự cần độ chính xác từng năm.
Những hiểu lầm hay gặp khi đọc tin về sự kiện Miyake
Không phải cứ có gỗ là định được năm. Khúc gỗ phải mọc đúng qua năm có sự kiện; gỗ thế kỷ 15 không có đỉnh 774 để tìm.
Không phải mọi đỉnh nhỏ đều là sự kiện. Dao động tự nhiên và sai số đo tạo ra nhấp nhô; chỉ những bước nhảy lớn, được xác nhận ở nhiều cây, nhiều nơi mới được dùng làm mốc.
Không có nghĩa thời đó trời đất có điềm lạ. Đây là hiện tượng vật lý ở tầng cao khí quyển; nối nó với ghi chép về điềm báo trong sử cũ là suy đoán cần rất thận trọng.
Một cơn bão Mặt Trời cỡ đó ngày nay sẽ ảnh hưởng vệ tinh, lưới điện. Đây là lý do giới vật lý không gian quan tâm, nhưng tần suất của những sự kiện mạnh như vậy được ước là rất thưa, cỡ vài lần trong nghìn năm hoặc hiếm hơn.
Câu hỏi thường gặp
Sự kiện Miyake là gì?
Là những lần carbon-14 trong khí quyển tăng đột ngột trong một năm, ghi lại trong vòng cây khắp thế giới. Đỉnh rõ nhất ứng với năm 774 sang 775 và năm 993 sang 994.
Vì sao đỉnh carbon-14 giúp định niên đại chính xác từng năm?
Vì đỉnh xảy ra cùng một năm trên toàn cầu. Tìm thấy vòng chứa đỉnh trong một khúc gỗ là gán được năm cho vòng đó, rồi đếm vòng ra tới mép vỏ.
Nguyên nhân của sự kiện Miyake là gì?
Giả thuyết được ưa chuộng là các đợt bùng phát hạt cực mạnh từ Mặt Trời, được ủng hộ bởi đỉnh beryli-10 trong lõi băng. Cơ chế chi tiết vẫn đang được nghiên cứu.
Có thể dùng sự kiện Miyake cho gỗ ở Việt Nam không?
Về nguyên tắc có, nếu gỗ đủ vòng, phân biệt được vòng năm và sống qua năm có sự kiện. Khó khăn lớn là nhiều loài gỗ nhiệt đới không có vòng năm rõ.
Đo carbon-14 từng vòng có đắt không?
Đắt hơn nhiều so với định tuổi một mẫu, vì phải tách và đo hàng chục vòng riêng lẻ với độ chính xác cao. Vì vậy chỉ dùng khi câu hỏi cần độ chính xác từng năm.