Екстремните слънчеви изригвания и слабото магнитно поле са смъртоносна комбинация за Земята

З абележителното сияние в началото на май тази година демонстрира силата, която слънчевите бури могат да излъчват като радиация, но понякога Слънцето прави нещо много по-разрушително. Известни като „събития със слънчеви частици“, тези взривове на протони директно от повърхността на Слънцето могат да изстрелят като прожектор в Космоса.

Записите показват, че на всеки хиляда години Земята е засегната от екстремно събитие на слънчеви частици, което може да причини сериозно увреждане на озоновия слой и да увеличи нивата на ултравиолетова (UV) радиация на повърхността. Ние, учените, анализирахме какво се случва по време на такова екстремно събитие в статия. Ние също така показваме, че в моменти, когато магнитното поле на Земята е слабо, тези събития могат да имат драматичен ефект върху живота на цялата планета, припомнят учените.

Extreme Solar Blasts And a Weak Magnetic Field Are a Deadly Combination For Earth (July 3, 2024)https://t.co/Iz0U13XQaQ
"The remarkable aurora in early May this year demonstrated the power that solar storms can emit as radiation... It could deplete ozone levels." https://t.co/029RqEmFYj pic.twitter.com/C2zPNxZiQ6

— Very 0wn (@Very_0wn) July 3, 2024

Критичният магнитен щит на Земята Магнитното поле на Земята осигурява решаващ защитен пашкул за живота, отклонявайки електрически заредената радиация от Слънцето.

В нормално състояние той функционира като гигантски пръчков магнит с линии на полето, издигащи се от единия полюс, обикалящи наоколо и падащи обратно надолу в другия полюс, в модел, понякога описван като "обърнат грейпфрут".

Вертикалната ориентация на полюсите позволява част от йонизиращото космическо лъчение да проникне надолу до горните слоеве на атмосферата, където взаимодейства с газовите молекули, за да създаде сиянието, което познаваме като полярно сияние. Полето обаче се променя много с времето. През миналия век северният магнитен полюс се е скитал из Северна Канада със скорост от около 40 километра годишно и полето е отслабнало с повече от 6%.

Геоложките записи показват, че е имало периоди от векове или хилядолетия, когато геомагнитното поле е било много слабо или дори напълно отсъстващо.

Можем да видим какво би се случило без магнитното поле на Земята, като погледнем Марс, който загуби глобалното си магнитно поле в древното минало и в резултат на това по-голямата част от атмосферата си.

През май, малко след полярното сияние, силно събитие от слънчеви частици удари Марс. Това наруши работата на космическия кораб Mars Odyssey и предизвика нива на радиация на повърхността на Марс около 30 пъти по-високи от тези, които бихте получили по време на рентгенова снимка на гръдния кош.

Силата на протоните Външната атмосфера на Слънцето излъчва постоянен променлив поток от електрони и протони, известен като "слънчев вятър".

Въпреки това повърхността на Слънцето също спорадично излъчва изблици на енергия, предимно протони, в събития на слънчеви частици – които често се свързват със слънчеви изригвания. Протоните са много по-тежки от електроните и носят повече енергия, така че достигат по-ниски височини в земната атмосфера, вълнувайки газовите молекули във въздуха. Тези възбудени молекули обаче излъчват само рентгенови лъчи, които са невидими с просто око.

Стотици слаби слънчеви частици се случват на всеки слънчев цикъл (приблизително 11 години), но учените са открили следи от много по-силни събития в цялата история на Земята. Някои от най-екстремните бяха хиляди пъти по-силни от всичко, записано с модерни инструменти.

Екстремни събития на слънчеви частици

Тези екстремни събития на слънчеви частици се случват приблизително на всеки няколко хилядолетия. Последният се случи около 993 г. сл. н. е. и беше използван, за да покаже, че сградите на викингите в Канада са използвали дървен материал, отсечен през 1021 г. сл. н. е.

По-малко озон, повече радиация Освен незабавния си ефект, събитията от слънчеви частици могат също да дадат тласък на верига от химични реакции в горните слоеве на атмосферата, които могат да разрушат озона. Озонът абсорбира вредното слънчево ултравиолетово лъчение, което може да увреди зрението, а също и ДНК (увеличавайки риска от рак на кожата), както и да повлияе на климата.

В нашето ново проучване използвахме големи компютърни модели на глобалната атмосферна химия, за да изследваме въздействието на екстремни слънчеви частици. Открихме, че такова събитие може да изчерпи нивата на озон за около година, повишавайки нивата на UV на повърхността и увеличавайки увреждането на ДНК. Но ако слънчево протонно събитие пристигне по време на период, когато магнитното поле на Земята е много слабо, тогава увреждането на озона ще продължи шест години, увеличавайки нивата на ултравиолетовите лъчи с 25% и увеличавайки степента на увреждане на ДНК, предизвикано от слънцето, с до 50%.

Взривове на частици от миналото

Колко вероятна е тази смъртоносна комбинация от слабо магнитно поле и екстремни слънчеви протонни събития? Като се има предвид колко често се среща всеки от тях, изглежда вероятно те се случват заедно относително често.

Всъщност тази комбинация от събития може да обясни няколко мистериозни събития в миналото на Земята.

Най-новият период на слабо магнитно поле – включително временно превключване на северния и южния полюс – започнва преди 42 000 години и продължава около 1000 години. Няколко големи еволюционни събития се случват по това време, като изчезването на последните неандерталци в Европа и изчезването на мегафауната на торбестите, включително гигантски вомбати и кенгура в Австралия.

Още по-голямо еволюционно събитие също е свързано с геомагнитното поле на Земята. Произходът на многоклетъчните животни в края на едиакарския период (отпреди 565 милиона години), записан във вкаменелости в хребет Флиндърс в Южна Австралия, е настъпил след период от 26 милиона години на слабо или отсъстващо магнитно поле.

По същия начин, бързата еволюция на различни групи животни в Камбрийската експлозия (преди около 539 милиона години) също е свързана с геомагнетизма и високите UV нива. Едновременната еволюция на очите и твърдите черупки на тялото в множество несвързани групи е описана като най-доброто средство както за откриване, така и за избягване на вредните входящи UV лъчи, в „бягство от светлината“. Все още едва започваме да изследваме ролята на слънчевата активност и магнитното поле на Земята в историята на живота. Разговорът Алън Купър, уважаван професор, Университет Чарлз Стърт и Павле Арсенович, старши научен сътрудник, Университет за природни ресурси и наука за живота (BOKU).

Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase