Dešavaju se svako hiljadu godina: Rijetke, misteriozne eksplozije Sunca mogu ostaviti strašne posljedice na Zemlji

Izvanredna aurora početkom maja ove godine demonstrirala je snagu koju solarne oluje mogu emitovati kao radijaciju, ali povremeno Sunce čini nešto daleko destruktivnije. Poznati kao "događaji solarnog čestičnog zračenja", ovi izboji protona direktno s površine Sunca mogu se ispaliti poput reflektora u svemir.

Zapisi pokazuju da otprilike svakih hiljadu godina Zemlju pogodi ekstremni solarni događaj, koji bi mogao uzrokovati ozbiljnu štetu ozonskom omotaču i povećati nivo ultraljubičastog (UV) zračenja na površini.

Analizirali su šta se dešava tokom takvog ekstremnog događaja u radu objavljenom u ponedjeljak (1. jula). Također pokazujemo da bi u vremenima kada je Zemljino magnetno polje slabo, ovi događaji mogli imati dramatičan uticaj na život širom planete.

Pogled u prošlost

Zemljino magnetno polje pruža ključnu zaštitu za život, odbijajući električno nabijenu radijaciju sa Sunca. U normalnom stanju, funkcioniše kao gigantski štapni magnet sa linijama polja koje se uzdižu s jednog pola, zaokružuju i spuštaju na drugi pol, u uzorku koji se ponekad opisuje kao "obrnuti grejpfrut." Vertikalna orijentacija na polovima omogućava da neka ionizirajuća kosmička radijacija prodre do gornje atmosfere, gdje stupa u interakciju s molekulama gasa stvarajući sjaj poznat kao aurora.

Međutim, polje se tokom vremena značajno mijenja. U prošlom stoljeću, sjeverni magnetni pol je lutao preko sjeverne Kanade brzinom od oko 40 kilometara godišnje, a polje je oslabljeno za više od 6%. Geološki zapisi pokazuju da su postojali periodi od nekoliko stoljeća ili milenijuma kada je geomagnetno polje bilo vrlo slabo ili čak potpuno odsutno.

Možemo vidjeti šta bi se desilo bez Zemljinog magnetnog polja gledajući Mars, koji je u drevnoj prošlosti izgubio svoje globalno magnetno polje, a time i većinu svoje atmosfere. U maju, nedugo nakon aurore, snažan solarni čestični događaj pogodio je Mars. Ometao je rad letjelice Mars Odyssey i uzrokovao nivoe radijacije na površini Marsa oko 30 puta više od onoga što biste primili tokom snimanja grudnog koša X-zrakama.

Vanjska atmosfera Sunca emitira stalni promjenjivi tok elektrona i protona poznat kao "solarni vjetar". Međutim, Sunčeva površina također povremeno emitira izboje energije, uglavnom protona, u događajima solarnog čestičnog zračenja — koji su često povezani sa solarnim bakljama.

Protoni su mnogo teži od elektrona i nose više energije, pa stižu do nižih visina u Zemljinoj atmosferi, uzbuđujući molekule plina u zraku. Međutim, te uzbuđene molekule emitiraju samo X-zrake, koje su nevidljive golim okom.

Stotine slabih solarnih čestičnih događaja se javljaju svakog solarnog ciklusa (otprilike svakih 11 godina), ali naučnici su pronašli tragove mnogo jačih događaja tokom historije Zemlje. Neki od najekstremnijih bili su hiljadama puta jači od bilo čega što je zabilježeno modernim instrumentima.

Ekstremni Solarni Čestični Događaji

Ovi ekstremni solarni čestični događaji javljaju se otprilike svakih nekoliko milenijuma. Posljednji se dogodio oko 993. godine, i korišten je da se pokaže kako su Vikinzi koristili drvo posječeno 1021. godine za izgradnju zgrada u Kanadi.

Manje ozona, više radijacije Pored svog neposrednog efekta, solarni čestični događaji mogu također pokrenuti lanac hemijskih reakcija u gornjoj atmosferi koje mogu iscrpiti ozon. Ozon apsorbira štetno UV zračenje, koje može oštetiti vid i DNK (povećavajući rizik od raka kože), kao i uticati na klimu.

U novoj studiji koristili su velike kompjuterske modele globalne atmosferske hemije kako bismo ispitali uticaje ekstremnog solarnog čestičnog događaja.

Otkrili smo da takav događaj može iscrpiti nivoe ozona na godinu dana, povećavajući nivoe UV zračenja na površini i povećavajući oštećenje DNK. Ali ako bi se solarni protonsko događaj dogodio tokom perioda kada je Zemljino magnetno polje vrlo slabo, šteta na ozonu bi trajala šest godina, povećavajući nivoe UV zračenja za 25% i povećavajući stopu oštećenja DNK izazvanog sunčevim zračenjem za do 50%.

Izboji Čestica u Prošlosti

Koliko je vjerovatna ova smrtonosna kombinacija slabog magnetnog polja i ekstremnih solarnih protonskih događaja? S obzirom na to koliko često se svaki od njih javlja, izgleda da se relativno često događaju zajedno.

Zapravo, ova kombinacija događaja može objasniti nekoliko misterioznih pojava u Zemljinoj prošlosti.

Najnoviji period slabog magnetnog polja — uključujući privremeno prebacivanje sjevernog i južnog pola — počeo je prije 42.000 godina i trajao je oko 1.000 godina. Nekoliko velikih evolutivnih događaja dogodilo se u to vrijeme, kao što je nestanak posljednjih neandertalaca u Evropi i izumiranje megafaune torbara, uključujući divovske vombate i klokane u Australiji.

Još veći evolutivni događaj također je povezan sa Zemljinim geomagnetnim poljem. Poreklo višećelijskih životinja na kraju edijakaranskog perioda (prije 565 miliona godina), zabilježeno u fosilima u Flinders Rangesu u Južnoj Australiji, dogodilo se nakon perioda od 26 miliona godina slabog ili odsutnog magnetnog polja.

Slično, brza evolucija različitih grupa životinja u Kambrijskoj eksploziji (oko 539 miliona godina) također je povezana sa geomagnetizmom i visokim nivoima UV zračenja. Istovremena evolucija očiju i tvrdih tjelesnih ljuski u više nepovezanih grupa opisana je kao najbolji način za otkrivanje i izbjegavanje štetnih UV zraka, u "bijegu od svjetlosti".

Još uvijek samo počinjemo istraživati ulogu solarne aktivnosti i Zemljinog magnetnog polja u historiji života.