A napciklus és a kozmogén hidrogénizotóp közötti összefüggést keresik az Atomki kutatói a csapadékban és gleccserekben

A Földet elérő nagy energiájú töltött részecskékből álló kozmikus sugárzás (elsősorban protonok és alfa-részecskék) a légkör atomjaival számtalan magreakción keresztül úgynevezett kozmogén izotópokat termel. Ezek lehetnek stabil vagy radioaktív izotópok. Az egyik ilyen kozmogén izotóp a hidrogén radioaktív izotópja, a trícium. A trícium a keletkezése után oxidálódik, bekerül a földi vízkörforgásba, azaz a csapadékkal lehullik a felszínre, ezáltal a földi vízciklus egyik kiváló nyomjelzője. Mivel a kozmikus sugárzás erőssége függ attól, hogy a Nap mágneses térereje mekkora, a 11 éves napciklus és a csapadékban található trícium között korrelációnak kell lennie. A debreceni csapadék több mint 15 éves, pontos tríciummérésekkel előállított idősorát elemezve az Atommagkutató Intézet kutatóinak a világon először sikerült kimutatni, hogy ez az összefüggés létezik. Korábban ez több okból sem volt lehetséges: egyrészt nem voltak eléggé érzékenyek azok a mérések, amelyekkel a csapadék alacsony tríciumkoncentrációját pontosan meg lehetne határozni. Másrészt az 50-es évektől kezdődő légköri hidrogénbomba-robbantások megszázszorozták, megezerszerezték a légkör tríciumtartalmát, láthatatlanná téve ezzel a napciklus által kiváltott piciny természetes ingadozást. Az Atomki kutatóinak a Scientific Reports-ban publikált cikke azonban egyértelmű bizonyítékot mutat be arra, hogy a napciklus befolyással bír a csapadék tríciumkoncentrációjára (Palcsu et al., 2018). Ennek nyomán érthetőbbé válnak különféle légkörfizikai folyamatok, a földi vízkörforgás, továbbá újabb hidrológiai alkalmazások lehetőségei nyílhatnak meg.

Az összefüggés további megerősítése céljából a kutatók olyan csapadékok tríciumkoncentrációját kívánják a továbbiakban vizsgálni, amelyek biztosan a nukleáris korszak előtt hullottak. Ilyenek a gleccserek akkumulációs szintjén hulló hóból kialakuló, egymásra ülepedő jégrétegek. A kutatók a korábbi együttműködéseik során már részt vettek olyan gleccserkutatásban, ahol a jégrétegek korát vizsgálták a tríciumkoncentrációk meghatározásával (Shao et al., 2017; Shao et al., 2020), ezért 2020 nyarán saját expedíciót indítottak a svájci-olasz Alpokba. A 4453 méter magasan található Colle Gnifetti-gleccser tetején létrejött fúrás célja az volt, hogy elegendő jeget gyűjtsenek a 28–33 méter közötti mélységből, ami az 1930-tól 1950-ig hullott havat reprezentálja. Ezekben a rétegekben még természetes mennyiségű trícium található, nem szennyezett sem hidrogénbombából származó, sem atomerőművi eredetű tríciummal. Viszont mivel a trícium felezési ideje mindössze 12,32 év, így az eleve alacsony természetes szintnek már csak a kevesebb mint 40-ed része található meg a jégben a radioaktív bomlás miatt, ezért extrém érzékeny, ugyanakkor pontos méréstechnikára van szükség. Az egyes éveket reprezentáló jégmagok mérései várhatóan nyolc hónapot vesznek igénybe, ugyanis a szükséges érzékenység miatt nem a trícium radioaktív bomlását detektálják, hanem érzékeny nemesgáz-tömegspektrometriai módszerek segítségével meghatározzák, hogy a trícium bomlásából nyolc hónap alatt mennyi ³He leányelem képződik. Így a természetes szint kevesebb mint egy ezreléke is kimutathatóvá válik.

A kutatók a közeljövőben tibeti gleccserfúrást is terveznek abból a célból, hogy megmutassák, hogy a tríciumidősorban látható változás nemcsak az Alpokra korlátozódik, hanem globális jelleget mutat, ami még jobban megerősíti a napciklus és a trícium kapcsolatát.

Irodalom:

Palcsu L., Morgenstern U., Sültenfuss J., Koltai G., László E., Temovski M., Major Z., Nagy J.T., Papp L., Varlam C., Faurescu I., Túri M., Rinyu L., Czuppon G., Bottyán E., Jull A.J.T.: Modulation of Cosmogenic Tritium in Meteoric Precipitation by the 11-year Cycle of Solar Magnetic Field Activity, Scientific Reports 8 (2018) 12813.

Shao, L., Tian L, Cai Z, Cui J, Zhu D, Chen Y, Palcsu L, Driver of the interannual variations of isotope in ice core from the middle of Tibetan Plateau, Atmospheric Research 188 (2017) 48–54.

Shao, L., Tian, L., Wu, G., Naftz, D., Cai, Z., Wang, C., Li, Y., Palcsu, L.: Dating of an alpine ice core from the interior of the Tibetan Plateau. Quaternary International (2020) 544, 88-95.