研究人员需要对北极冰盖样本以及沼泽中或山顶上保存的古老树木样本进行化学分析才能探索如此遥远的历史。太阳粒子击中地球的大气层时会让各元素进入不稳定的放射态并且不断积累。对于碳元素来说，太阳活动会产生碳14，而年轮会随着树木的增长吸收碳14。由于一圈年轮对应的是树木一年的增长，而年轮中碳14含量越多就意味着同时期进入大气的太阳粒子越多，这就让科学家得以精准确定释放碳14最多以及太阳活动最剧烈的年份是什么。来自美国亚利桑那大学树木年轮研究实验室的Charlotte pearson是这篇论文的作者之一，她表示这些年轮“得以让我们重建以往放射性碳含量的变化模型，而引发其波动的关键性因素就是太阳活动”。
年轮分析 图片来源：pixabay
冰芯中由于含铍10以及氯36，也能够实现类似的代表性，但可能没有那么准确的测量。结合以上两种方法，科学家就能够得出十分准确的历史事件重现。科学家目前已经掌握了始于大约12 000年前的地质时代全新世大部分时间的年轮数据。然而，通过研究年轮来确定碳14含量激增等事件是十分耗时的，光是一年的数据通常就需要几周的时间来分析，还需要交叉对比多个年轮样本。历史英格兰科学测年负责人Alexandra Bayliss也是论文的作者之一，她表示，“全新世还有12 000年等着我们去分析，而我们现在仅完成了16%，这一工作不仅耗时而且耗钱。”
Brehm和他的小组比较幸运。在对公元前7176事件的研究之中，他们先发现了冰芯中的铍10含量激增，从而初步证明了风暴的存在。接着又对年轮进行研究，发现了与之对应的碳14含量的激增。而在对公元前5259事件的研究之中，贝利斯注意到这一时期的考古数据出现了断层，因此小组成员开始研究该时期对应的年轮中的碳14含量数据，并发现了另一次含量激增现象。Brehm表示他们在两个时间点“都发现了含量的激增”，而两次增加的幅度都和Miyake确定的775年事件时所研究的样本含量增加幅度类似。
跟随Miyake 2012年论文的思路，科学家最初并不能确定是什么引起了放射性元素含量的激增，甚至还有些人认为太阳活动根本是不可能发生的。然而在2013年，由来自美国沃什本大学的Brian Thomas领导完成的一篇论文则指出太阳耀斑应该是罪魁祸首。Thomas并没有参与到Brehm及同事最新发表的论文中来，他表示“有人认为775年事件的含量激增是由超新星爆炸或者伽马射线暴引起的，但这两种的情况都十分少见，并不匹配含量激增事件发生的高频率，而且这种理论也没有太阳活动理论合理”。Thomas认为，这样频繁的大幅度含量增加更可能是由剧烈的太阳活动伴随着强于卡林顿事件的地磁风暴引起的。Bayliss指出，“卡林顿事件甚至无法从年轮以及冰芯中放射性元素的含量变化上看出，足以证明相比于775年事件，卡林顿事件的规模是较小的”。
然而，太阳粒子数量激增与伴随出现的地磁风暴的强度之间的关系也并不明了。Thomas表示，“大型的粒子抛射事件往往伴随着地磁风暴，但是两者之间并没有必然的联系”，也有可能类似于卡林顿事件的地磁风暴并不能引起碳14的含量激增，这也就解释了为什么年轮和冰芯中放射性元素含量并没有出现变化。但科学家已经找到了一些线索，根据中国方面的记载，775年事件中曾经出现过强大的极光，意味着在太阳粒子涌向地球的同时也存在着一场强大的地磁风暴。Thomas表示“‘所有事件都是发生了大型的地磁风暴’是更合理的假设”。