پرتوهای کیهانی در واقع ذرات زیراتمی پرسرعتی هستند که به علت وقوع برخی پدیدههای پرانرژی کیهان از قبیل انفجارهای ابرنواختری (مرگ ستارگان سنگین‌وزن) و ابرشراره‌های ستاره‌ای (یا نسخه‌های به‌شدت پرانرژی‌تر شراره‌های خورشیدی که در سایر ستارگان رخ می‌دهند)، به فضا سرازیر می‌شوند. زمین هم پیوسته آماج جریانی کم و بیش همگن و یکنواخت از این پرتوهاست. وقتی که این ذرات پرانرژی به اتم‌های جو زمین می‌خورند، ذرات زیراتمی ثانویه‌ای به نام «نوترون» را رها می‌کنند. این نوترون‌ها هم در مسیر سقوطشان می‌توانند به اتم‌های نیتروژن جوی پیوسته و یک اتم کربن-۱۴ بسازند – یعنی نسخه‌ای سنگین‌تر و رادیواکتیو از عنصر کربن.
کربن-۱۴ هم حین فرآیند فتوسنتز، جذب درختان و گیاهان و نهایتاً حیوانات گیاه‌خوار می‌شود. دانشمندان می‌توانند از طریق بررسی آهنگ واپاشی این اتم‌ها در چوب و استخوان، پی به قدمت بقایای باستانی جانداران ببرند. اما محققین ژاپنی، در جریان پژوهش تازه‌ای که به‌منظور بررسی حلقه‌های رشد دو درخت سدر از جزیره یاکو واقع در جنوب ژاپن انجام شد، از وفور ۱. ۲ درصدیِ مقدار کربن-۱۴ به‌دام‌افتاده در این دو درخت، حین سال‌های ۷۷۴ و ۷۷۵ پس از میلاد، خبر دادند. سطح افت و خیز متعارف کربن-۱۴ طی یک سال، تنها حدود ۰۵. ۰ درصد است و لذا رشد ۱. ۲ درصدیِ این ایزوتوپ از عنصر کربن، ۲۰ برابر حالت معمول است – و همین موضوع شاید خبر از وقوع یک انفجار مهیب کیهانی در آن سال‌ها بدهد.
یخ‌ها هم انفجار را منعکس کرده‌اند
این یافته خودش یک معماست؛ چراکه به‌گفته فوسا میاکه (Fusa Miyake)، سرپرست این بررسی از دانشگاه ناگویای ژاپن، تابه‌حال هیچگونه مدرک تاریخی که نشان از وقوع یک ابرنواختر یا ابرشراره در آن سال‌ها بدهد و مردمان آن دوران نیز قادر به تماشایش بوده باشند، پیدا نشده. یک ابرشراره می‌توانسته سیلی از ذرات باردار را روانه زمین کند و بدین‌واسطه آسمان عرض‌های شمالی زمین آکنده از شفق‌های قطبی ِ درخشان و نامتعارف شده باشد. در صورت وقوع یک ابرنواختر درخشان هم، طبق برآوردهای میاکه، این پدیده می‌بایست در شعاع ۶۵۰ سال نوری از زمین رخ داده باشد – و این یعنی ظهور ستاره‌ای تازه در آسمان که حتی در طول روز هم می‌شده آن را دید.
با این‌وجود، احتمال وقوع یک رخداد مهیب کیهانی در نزدیکی زمین و در خلال دهه ۷۷۰ میلادی را شاید پژوهش دیگری در سال ۲۰۰۸ میلادی به تأیید برساند. در آن سال، گروهی متفاوت از محققین ژاپنی، پی به وفور چندین‌برابری عنصر رادیواکتیو باریوم-۱۰ در مقطع خاصی از نمونه‌های یخی ِ جنوبگان بردند. باریوم-۱۰ هم مثل کربن-۱۴، می‌تواند از محصولات برخورد پرتوهای کیهانی به اتم‌های جو زمین باشد. این اتم‌های رادیواکتیو نیز احتمالاً پس از تشکیل، به ذرات معلق در هوا چسبیده و با ریزش برف و باران به زمین راه پیدا می‌کنند. میاکه و گروهش در مقاله‌شان آورده‌اند: «هرچند که با اطمینان نمی‌شود گفت اوج وفور باریوم-۱۰ یافت‌شده در مقاطع یخی دقیقاً در سال ۷۷۵ پس از میلاد اتفاق افتاده؛ ولی امکانش هست که این دو اوج علت مشابهی داشته باشند".
به حلقه‌های رشد بیشتری نیاز است
کوین آنچوکایتیس (Kevin Anchukaitis)، متخصص حلقه‌های رشد درختان از رصدخانه زمین‌پژوهی لامونت-دوهرتی دانشگاه کلمبیا معتقد است که استفاده از حلقه‌های درختان جهت کشف پدیدههای مهیب کیهانی، روشی مطمئن و پذیرفتنی‌ست. به‌گفته وی، پیشینه این روش "به دهه ۱۹۶۰ میلادی و هنگامی برمی‌گردد که روش‌های بهره‌گیری از رادیوکربن یافت شد و در پژوهش‌های حوزه باستان‌شناسی و زمین‌شناسی به کار رفت". مثلاً در سال ۱۹۹۵، زمین‌شناسی به نام پل دامون (Paul Damon)، پی به وجود حلقه ستبری در درختان غول‌آسای سکویا برد که احتمالاً مربوط به ابرنواختر ثبت‌شده به سال ۱۰۰۶ میلادی می‌شدند.
گروه میاکه، به‌منظور کسب شواهد بیشتر، قرار است احتمال صحت حدسیات‌شان را در سایر درختان کهنسال، همچون سکویا و صنوبر مخروطی هم بررسی کنند. آنچوکیاتیس در این‌باره می‌گوید: "انتظار داریم این [ابرنواخترها و ابرشراره‌های کیهانی] از همه‌جای زمین قابل رؤیت بوده باشند. تاکنون این مسأله در مطالعات رادیوکربنی ِ صورت‌پذیرفته بر درختان کهنسان واقع در اقصی‌‌نقاط جهان به تأیید رسیده است".