古树年轮可以确定大规模塞拉火山爆发的日期

由亚利桑那大学（University of Arizona）的树环研究实验室领导的研究锚定了很长的树木年轮，为整个青铜时代和铁器时代的文明提供了背景。

夏洛特·皮尔森（Charlotte Pearson）的眼睛扫视着一棵棕榈大小的古树。他们在一个看起来“异常轻”的戒指上安顿下来，而她却不加思索地做了一个音符。三年后，她带着新的方法论和技术，发现光环可能标志着希腊圣托里尼岛上的塞拉火山爆发，爆发了古代米诺斯文明。喷发的日期是有史以来规模最大的人类之一，已经争论了数十年。

构成Gordian年表的年轮是从构成土耳其Gordion的Midas Mound Tumulus墓葬外壳的木材中获得的。

皮尔森（Pearson）是亚利桑那大学的树轮年代学和人类学助理教授，是该论文的主要作者，该论文发表在《美国国家科学院院刊》上，她和她的同事们使用一种新的混合方法将日历日期分配给序列历年内一年以内的树木年轮的数量，涵盖了Thera爆发的时期。这使他们能够提出新的证据来支持公元前1560年左右的喷发日期。

填补差距

皮尔森说：“在每个年轮上，都有可以打开的时间囊。”

树木根据当地环境条件生长。每年，树木都会产生一个新的同心生长层，称为树环，可以记录有关降雨，温度，野火，土壤状况等的信息。树木在起伏时甚至可以记录太阳活动。

当来自不同年龄树木的一系列环重叠并添加在一起时，它们可以跨越数百或数千年，从而提供有关过去气候条件和并发文明背景的见识。

这张圣托里尼岛的ASTER图像是在2000年11月21日获得的，覆盖面积为18 x 18 km。 （ASTER，即高级星载热发射和反射辐射仪，是NASA Terra卫星上的五种地球观测仪器之一。）圣托里尼岛的喷发是过去一万年来最大的喷发之一。喷发了约30立方公里的岩浆，形成了一个高36公里的普利尼柱。如此大量的岩浆被清除，导致火山坍塌，形成火山口。灰烬落在地中海东部的一大片土地上。这次喷发可能导致克里特岛米诺斯文明的终结。最大的岛屿是Thera，较小的岛屿是Therasia。卡曼尼群岛（图像中心中的黑暗）是在破火山口之后形成的，最近一次喷发发生在1950年。

“世界上最长的年代可以追溯到12,000年。但是在地中海地区，问题在于我们没有可以追溯到塞拉时代的完整连续记录。”皮尔森说。“我们对过去2,000年的记录非常好，但是仍然存在差距。我们有较早时期的年轮，但我们不确切知道年轮的日期。这就是所谓的“浮动年表”。

填补这一空白可能有助于确定Thera的喷发日期，并为青铜和铁器时代（在5,000至2500年前）之间兴起的各种文明描绘一个气候背景。

皮尔森说：“直到您可以在对人们有意义的规模上确定确切的年份-一年-并没有那么强大，”“这项研究的真正意义在于（以我的合著者和年轮实验室研究教授的身份）彼得·库尼霍尔姆（Peter Kuniholm）整理了他的历年书，历经45年的工作，并以前所未有的方式对其进行了测年。最重要的是，时间是固定的，就像我们填补了树环的空白一样。”

混合方法

自1937年UArizona树环研究实验室成立以来，来自世界各地的各种各样的年轮样本在不理想的条件下在Arizona体育场下积累。但是，自从大学于2013年完成布莱恩特·班尼斯特树环大楼的升级改造后，由彼得·布鲁尔（Peter Brewer）领导的策展团队一直在搬迁，组织和保存样品，以备将来研究之用。

布鲁尔说：“这是树环研究领域的开创者，迄今为止，它是世界上最大的。”“研究人员来自各地使用我们的馆藏。”

皮尔森说：“这里充满了不再存在的古老森林和考古遗址的遗迹，并且包含了对树木年代学学科发展至关重要的木材样本。”

夏洛特·皮尔森（Charlotte Pearson）指出可能标志着Thera爆发年的轻树年轮。

该收藏品包括来自土耳其Gordion的Midas土墩Tumulus的木材-这是一个可能是Midas的父亲或祖父的人的巨大坟墓。Kuniholm用这样的木材建造了近半个世纪的地中海树木年轮年代表。一起，公元前Kuniholm的唱片整个时期长达2000多年，其中包括Thera喷发顺风生长的树木，这是该团队研究的关键。

尽管年代如此之长，但它仍未注明日期。为了确定这一点，团队决定尝试一些新的东西。

当来自太空的宇宙射线进入地球大气层时，中子与氮原子发生碰撞，产生了一种放射性碳素，称为碳14，它在地球上扩散。地球上的所有其他生物（包括年轮）都会吸收碳14，并且由于年轮每年会增加其碳14的测量值，因此它们会显示出其随着时间变化的模式。世界各地树木年轮中碳14的这些模式应该匹配。

皮尔森和她的团队使用在Gordion树年轮中捕获的碳14的模式将浮动年表锚定到其他日历日期树年轮序列的相似模式。

皮尔森说：“这是一种利用树木年轮精度来固定浮动树木年轮时间的新方法，”

为了验证他们的发现，研究小组转向了来自北美西部的高海拔猪鬃松树的日历环，该环与Gordion一起生活。

Thera火山喷发留下了圣托里尼火山口。

“当火山喷发时，通常会在生长期冻死鬃毛，形成霜冻环，”第二作者马修·萨尔泽（Matthew Salzer）说，他是树环实验室的科学家。“然后，我们将霜环的日期与地中海树木中发生的事情进行了比较，地中海树木通过生长更宽的戒指来对火山做出反应。而且有效。结果表明，地中海年代学中的宽环与刚毛锥中的霜环发生在同一年。我们以为是肯定的约会是正确的。”

然后，研究小组认为可以在实验室中使用一种称为X射线荧光机的新技术来扫描木材中的化学变化。

皮尔森说：“我们在已知发生Thera的整个过程中进行了扫描，发现钙的消耗量很小，就在几年前我看到这种较轻的环的位置。”

尽管波动很小，但意义重大，仅在公元前1560年左右的某个时间点发生。

皮尔森说：“我们在论文中提到了这一点，并初步暗示这是Thera的可能约会。”

某些事情改变了树木生长环境的化学性质；皮尔森说，火山喷发造成的酸性沉积是一种可能性，而野火则是另一种可能性，但是由于日期恰巧与其他树木大环标记相吻合，因此可能会发生一次重大喷发。皮尔森说，这值得进一步探索。

皮尔森说：“我认为，要做好科学，就必须调查所有事情并保持开放的态度，直到收集到足够的数据为止。”“这是另一个难题。”

参考：夏洛特·皮尔森（Charlotte Pearson），马修·萨尔泽（Matthew Salzer），卢卡斯·瓦克（Lukas Wacker），彼得·布鲁尔（Peter Brewer），亚当·苏克迪奥（Adam Sookdeo）和彼得·库尼霍尔姆（Peter Kuniholm），“使用多代表的年度树木年轮数据保护古代地中海的时间线”，2020年3月30日，美国国家科学院院刊。DOI：
10.1073 / pnas.1917445117