Search for extreme SPE for the past 2500 years using cosmogenic nuclides

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26887019
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 三宅 芙沙 名古屋大学, 高等研究院(宇宙), 特任助教 (90738569)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: 宇宙線生成核種 / 大規模SPE / 放射性炭素

Outline of Annual Research Achievements

地球へ降り注ぐ宇宙線は、大気中で14Cや10Beといった宇宙線生成核種を生成する。14Cは二酸化炭素となり光合成で樹木へと蓄積される。また、10Beは大気中を漂うエアロゾルに付着し、雪などと共に地表にもたらされ、特に極域氷床に蓄積される。したがって、樹木年輪や氷床コアの宇宙線生成核種濃度は過去の到来宇宙線量を記録していると考えられている。
本研究の目的は、西暦775年と994年に年輪の14Cを用いて発見された単年の宇宙線増加イベントの原因について追及し、さらに異なる年代の宇宙線イベントを探索するものである。これまでに、南極ドームふじで掘削された氷床コアの10Be濃度を測定し、西暦775年のイベントの原因が大規模なSolar Proton Event（SPE:太陽面爆発に起因する）が妥当であることを示した。
当該年度には、さらに探索する年代を広げるために樹木年輪サンプルの確保とそのサンプル中の14C濃度測定を行った。年代が決定された日本産樹木の確保が難しい紀元前3000年以前の樹木サンプルの測定のため、古い樹木サンプルを多く有するアリゾナ大学年輪研究所と、世界における14C測定の中心的存在であるアリゾナ大学AMS研究所との共同研究を立ち上げた。アリゾナ大学に長期滞在することで、サンプル（年輪研究所が有するBristlecone pineサンプル）の前処理と14C測定を実施した。
先行研究のIntCal（10年分解能の14Cデータ）から、宇宙線イベントが疑われる紀元前2479-2455年、紀元前4055-4031年、紀元前4465-4441年、紀元前4689-4681年の測定により、西暦775年イベントに匹敵するような規模の大きな宇宙線イベントは、この完新世では稀な現象であることを示した。また、紀元前5490-5411年の測定から、異なるタイプの宇宙線増加イベント（西暦775年イベントのような単年での増加ではなく、約10年かけて大幅に増加する）の存在を示した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Large 14C excursion in 5480 BC indicates an abnormal sun in the mid-Holocene (2017)
  • Author(s): F. Miyake, A.J.T. Jull, I.P. Panyushkina, L. Wacker, M. Salzer, C.H. Baisan, T. Lange, R. Cruz, K. Masuda & T. Nakamura
  • Journal Title: PNAS Volume: 114 Pages: 881-884
  • DOI: 10.1073/pnas.1613144114
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Atmospheric impacts of the strongest known solar particle storm of 775 AD (2017)
  • Author(s): T. Sukhodolov, I. Usoskin, E. Rozanov, E. Asvestari, W.T. Ball1, M.A.J. Curran, H. Fischer, G. Kovaltsov, F. Miyake, T Peter, C. Plummer, W. Schmutz, M Severi & R. Traversi
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1038/srep45257
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Search for annual 14C excursion in the past (2016)
  • Author(s): F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, K. Kimura, M. Hakozaki, A.J.T. Jull, T.E. Lange, R. Cruz, I.P. Panyushkina, C. Baisan & M.W. Salzer
  • Journal Title: Radiocarbon Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1017/RDC.2016.54
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Supernovae and single-year anomalies in the atmospheric radiocarbon record (2016)
  • Author(s): M. Dee, B. Pope, D. Miles, S. Manning & F. Miyake
  • Journal Title: Radiocarbon Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1017/RDC.2016.50
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The AD 775 cosmic ray event shown in Beryllium-10 data from Antarctic Dome Fuji ice core (2015)
  • Author(s): F. Miyake, A. Suzuki, K. Masuda, K. Horiuchi, H. Motoyama, H. Matsuzaki, Y. Motizuki, K. Takahashi, Y. Nakai
  • Journal Title: Proc. 34th Int. Cosmic Ray Conf. (The Hague, The Netherlands) Volume: なし
• [Presentation] 樹木年輪が語る過去の宇宙線変動 (2017)
  • Author(s): 三宅芙沙
  • Organizer: 名古屋大学の卓越・先端・次世代シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2017-02-03
  • Invited
• [Presentation] 樹木年輪と単年宇宙線イベント (2016)
  • Author(s): 三宅芙沙・増田公明・中村俊夫・箱崎真隆・木村勝彦・I.P. Panyushkina・A.J.T. Jull
  • Organizer: 樹木年輪・AMS合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立歴史民俗博物館
  • Year and Date: 2016-12-17 – 2016-12-19
  • Invited
• [Presentation] Large 14C excursion in the 55th century BC (2016)
  • Author(s): F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, A.J.T. Jull, I.P. Panyushkina & L. Wacker
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Annual cosmic ray events shown in 14C data of tree-rings (2016)
  • Author(s): F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, A.J.T. Jull, I.P. Panyushkina & L. Wacker
  • Organizer: VarSITI
  • Place of Presentation: Varna, Blugaria
  • Year and Date: 2016-06-06 – 2016-06-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ドームふじアイスコアの10Be分析による単年宇宙線イベントの調査 (2016)
  • Author(s): 三宅芙沙・増田公明・堀内一穂・本山秀明・松崎浩之・望月優子・高橋和也・中井陽一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-20 – 2016-05-25
• [Presentation] 南極ドームふじアイスコアの単年10Be濃度測定による宇宙線イベントの調査 (2016)
  • Author(s): 三宅芙沙
  • Organizer: 「両極域における第四紀の気候・環境変動」研究集会
  • Place of Presentation: 極地研
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-30
• [Presentation] BC55世紀の年輪中14C濃度大増加の痕跡 (2016)
  • Author(s): 三宅芙沙・増田公明・中村俊夫・A.J.T. Jull・I.P. Panyushkina
  • Organizer: 物理学会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 宇宙線生成核種を用いた過去の宇宙線短時間変動の研究 (2015)
  • Author(s): 三宅芙沙
  • Organizer: 理論懇シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-12-23 – 2015-12-25
  • Invited
• [Presentation] Search for annual carbon-14 excursions in the past (2015)
  • Author(s): F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, K. Kimura, M. Hakozaki, A.J.T. Jull, T.E. Lange, R. Cruz, I.P. Panyushkina, C. Baisan & M.W. Salzer
  • Organizer: Radiocarbon conference
  • Place of Presentation: Dakar Senegal
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 北米樹木サンプルを利用した過去5000年間の宇宙線イベント探索 (2015)
  • Author(s): 三宅芙沙・増田公明・A.J.T. Jull・I.P. Panyushkina
  • Organizer: 物理学会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-28
• [Presentation] The AD 775 cosmic ray event shown in Beryllium-10 data from Antarctic Dome Fuji ice core (2015)
  • Author(s): F. Miyake, A. Suzuki, K. Masuda, K. Horiuchi, H. Motoyama, H. Matsuzaki, Y. Motizuki, K. Takahashi, Y. Nakai
  • Organizer: 34th international cosmic ray conference
  • Place of Presentation: Hague Netherlands
  • Year and Date: 2015-07-30 – 2015-08-06
  • Int'l Joint Research