Snažna aurora početkom svibnja ove godine pokazala je snagu radijacije koju solarne oluje mogu emitirati. Međutim, Sunce ponekad proizvede nešto mnogo destruktivnije. Poznati kao “solarni izboji čestica” (engl. solar particle events), ovi izboji protona izravno s površine Sunca mogu se proširiti svemirom poput snažnog reflektora.
Kako prenosi The Conversation, zabilježeno je da otprilike svakih tisuću godina Zemlja bude pogođena ekstremnim solarnim izbojem čestica, što može uzrokovati ozbiljnu štetu ozonskom sloju i povećati razine ultraljubičastog (UV) zračenja na površini.
U radu objavljenom 1. srpnja u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences znanstvenici su zanalizirali što se događa tijekom takvog ekstremnog događaja. Također su pokazali da u vremenima kada je Zemljino magnetsko polje slabo, ovi događaji mogu imati dramatičan učinak na život diljem planeta.
Kritični štit magnetskog polja Zemlje
Zemljino magnetsko polje ključni je zaštitnik života na Zemlji jer odbija električki nabijenu radijaciju sa Sunca. U normalnim uvjetima, magnetsko polje djeluje kao veliki magnet s linijama koje se dižu s jednog pola, kruže oko Zemlje i poniru natrag na drugi pol, stvarajući oblik koji se ponekad opisuje kao “obrnut grejp”.
Međutim, magnetsko polje se mijenja s vremenom. U posljednjih stotinu godina, sjeverni magnetski pol pomaknuo se preko sjeverne Kanade brzinom od oko 40 kilometara godišnje, a snaga polja oslabila je za više od 6%. Geološki zapisi pokazuju da su postojala razdoblja kada je geomagnetsko polje bilo vrlo slabo ili čak potpuno nestalo.
Da bi razumjeli što bi se dogodilo bez Zemljinog magnetskog polja, možemo pogledati Mars. U dalekoj prošlosti, Mars je izgubio svoje globalno magnetsko polje, što je dovelo do gubitka većine njegove atmosfere. U svibnju, nedugo nakon pojave aure, snažan solarni izboj čestica pogodio je Mars, ometajući rad svemirske letjelice Mars Odyssey i uzrokujući razine radijacije na površini Marsa koje su bile oko 30 puta veće od onih koje biste primili tijekom rendgenskog snimanja prsnog koša.
Vanjska atmosfera Sunca emitira stalan, promjenjiv tok elektrona i protona poznat kao “solarni vjetar“. Površina Sunca povremeno emitira i izboje energije, uglavnom protone, u solarnim izbojima čestica, često povezanim sa solarnim bakljama.
Protoni su mnogo teži od elektrona i nose više energije, pa dosežu niže visine u Zemljinoj atmosferi, uzbuđujući molekule plina u zraku. Međutim, te uzbuđene molekule emitiraju samo rendgenske zrake, koje su nevidljive golim okom.
Ovi ekstremni solarni izboji čestica događaju se otprilike svakih nekoliko tisućljeća. Najnoviji se dogodio oko 993. godine i korišten je kako bi se pokazalo da su vikinške zgrade u Kanadi koristile drvo sječeno 1021. godine.
Manje ozona, više radijacije
Osim neposrednog učinka, solarni izboji čestica mogu pokrenuti lanac kemijskih reakcija u gornjoj atmosferi koje mogu iscrpiti ozon. Ozon apsorbira štetno solarno UV zračenje, koje može oštetiti vid i DNK (povećavajući rizik od raka kože), kao i utjecati na klimu.
U novoj studiji znanstvenici su koristili velike računalne modele globalne atmosferske kemije kako bi ispitali utjecaje ekstremnog solarnog izboja čestica. Otkrili su da bi takav događaj mogao iscrpiti razine ozona na godinu dana, povećavajući razine UV zračenja na površini i povećavajući oštećenje DNK. No, ako bi solarni protonski događaj stigao tijekom razdoblja kada je Zemljino magnetsko polje bilo vrlo slabo, šteta na ozonu trajala bi šest godina, povećavajući razine UV zračenja za 25% i potičući stopu solarno induciranog oštećenja DNK za čak 50%.
Prošli izboji čestica
Koliko je vjerojatna ova smrtonosna kombinacija slabog magnetskog polja i ekstremnih solarnih izboja čestica? S obzirom na to koliko se često svaki od njih događa, čini se vjerojatnim da se događaju zajedno relativno često.
Zapravo, ova kombinacija događaja može objasniti nekoliko misterioznih pojava u Zemljinoj prošlosti.
Najnovije razdoblje slabog magnetskog polja—uključujući privremenu zamjenu sjevernog i južnog pola—započelo je prije 42.000 godina i trajalo oko 1.000 godina. Nekoliko značajnih evolucijskih događaja dogodilo se u to vrijeme, poput nestanka posljednjih neandertalaca u Europi i izumiranja tobolčarskih megafauna, uključujući divovske vombate i klokane u Australiji.
Evolucijski događaji i geomagnetizam
Još veći evolucijski događaj također je povezan s geomagnetskim poljem Zemlje. Porijeklo višestaničnih životinja na kraju edijakaranskog razdoblja (prije 565 milijuna godina), zabilježeno u fosilima u Flinders Rangesu u Južnoj Australiji, dogodilo se nakon 26-milijunskog razdoblja slabog ili odsutnog magnetskog polja.
Slično tome, brza evolucija raznolikih skupina životinja u kambrijskoj eksploziji (oko 539 milijuna godina) također je povezana s geomagnetizmom i visokim razinama UV zračenja. Istovremena evolucija očiju i tvrdih tjelesnih ljuski u više nepovezanih skupina opisana je kao najbolji način za otkrivanje i izbjegavanje štetnih UV zraka, u “bijegu od svjetla.”
Još uvijek tek počinjemo istraživati ulogu solarne aktivnosti i Zemljinog magnetskog polja u povijesti života.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
