Rare, exploziile misterioase de la soare pot devasta stratul de ozon și pot crește nivelul radiațiilor de pe Pământ

Remarcabilul aurora la începutul lunii mai a acestui an a demonstrat puterea care furtunile solare poate emite sub formă de radiații, dar ocazional soarele face ceva mult mai distructiv. Cunoscute sub numele de „evenimente de particule solare”, aceste explozii de protoni direct de la suprafața soarelui pot trage în spațiu ca un reflector.

Înregistrările arată că aproximativ la fiecare mie de ani Pământ este lovit de un eveniment extrem de particule solare, care ar putea provoca daune severe stratului de ozon și ar putea crește nivelul de radiații ultraviolete (UV) la suprafață.

Am analizat ce se întâmplă în timpul unui astfel de eveniment extrem în a lucrare publicată luni (1 iulie). De asemenea, arătăm că uneori când Câmpul magnetic al Pământului este slab, aceste evenimente ar putea avea un efect dramatic asupra vieții de pe întreaga planetă.

LEGATE DE: „Vom studia acest eveniment ani de zile”: aurorele recente ar fi putut fi cele mai puternice din ultimii 500 de ani, spune NASA

Scutul magnetic critic al Pământului

Câmpul magnetic al Pământului oferă un cocon protector crucial pentru viață, deviând radiațiile încărcate electric de la soare. În stare normală, funcționează ca o bară magnetică gigantică, cu linii de câmp care se ridică de la un pol, se întorc și se aruncă înapoi în jos la celălalt pol, într-un model descris uneori ca un „grepfruit inversat”. Orientarea verticală la poli permite unor radiații cosmice ionizante să pătrundă până în atmosfera superioară, unde interacționează cu moleculele de gaz pentru a crea strălucirea pe care o cunoaștem sub numele de aurora.

Cu toate acestea, domeniul se schimbă foarte mult în timp. În ultimul secol, polul magnetic nordic a rătăcit în nordul Canadei cu o viteză de aproximativ 40 de kilometri pe an, iar câmpul s-a slăbit de mai mult de 6%. Înregistrările geologice arată că au existat perioade de secole sau milenii când câmpul geomagnetic a fost foarte slab sau chiar complet absent.

Putem vedea ce s-ar întâmpla fără câmpul magnetic al Pământului uitându-ne la Marte, care și-a pierdut câmpul magnetic global în trecutul antic și, ca urmare, cea mai mare parte a atmosferei sale. În mai, nu mult după aurora, un eveniment puternic de particule solare a lovit Marte. A perturbat funcționarea Odiseea lui Marte nave spațiale și a provocat niveluri de radiații la suprafața Marte de aproximativ 30 de ori mai mare decât ai primi în timpul unui cufăr Raze X.

Puterea protonilor

Atmosfera exterioară a soarelui emite un flux constant fluctuant de electroni și protoni cunoscut sub numele de „vânt solar”. Cu toate acestea, suprafața soarelui emite sporadic și explozii de energie, în special protoni, în evenimentele de particule solare – care sunt adesea asociate cu erupțiile solare.

Protonii sunt mult mai grei decât electronii și transportă mai multă energie, astfel încât ajung la altitudini mai mici în atmosfera Pământului, excitând moleculele de gaz din aer. Cu toate acestea, aceste molecule excitate emit doar raze X, care sunt invizibile cu ochiul liber.

Sute de evenimente cu particule solare slabe au loc în fiecare ciclu solar (aproximativ 11 ani), dar oamenii de știință au găsit urme ale unor evenimente mult mai puternice de-a lungul istoriei Pământului. Unele dintre cele mai extreme au fost de mii de ori mai puternice decât orice înregistrat cu instrumente moderne.

Evenimente extreme de particule solare

Aceste evenimente extreme de particule solare au loc aproximativ la fiecare câteva milenii. Cea mai recentă a avut loc în jurul anului 993 d.Hr. și a fost folosită pentru a arăta că clădirile vikinge din Canada au folosit cherestea tăiată în 1021 d.Hr.

Mai puțin ozon, mai multe radiații

Dincolo de efectul lor imediat, evenimentele cu particule solare pot, de asemenea, să declanșeze un lanț de reacții chimice în atmosfera superioară care pot epuiza ozonul. Ozonul absoarbe radiațiile UV solare dăunătoare, care pot afecta vederea și, de asemenea, ADN-ul (creșterea riscului de cancer de piele), precum și impactul asupra climei.

În a noastră studiu nouam folosit modele computerizate mari ale chimiei atmosferice globale pentru a examina impactul unui eveniment extrem de particule solare.

Am descoperit că un astfel de eveniment ar putea epuiza nivelul de ozon timp de aproximativ un an, ridicând nivelul UV la suprafață și crescând deteriorarea ADN-ului. Dar dacă un eveniment de protoni solar ar interveni într-o perioadă în care câmpul magnetic al Pământului era foarte slab, atunci daunele provocate de ozon ar dura șase ani, crescând nivelul UV cu 25% și sporind rata daunelor ADN-ului induse de soare cu până la 50%.

Explozii de particule din trecut

Cât de probabilă este această combinație mortală de câmp magnetic slab și evenimente extreme de protoni solari? Având în vedere cât de des apare fiecare dintre ele, se pare că se întâmplă relativ des împreună.

De fapt, această combinație de evenimente poate explica mai multe evenimente misterioase din trecutul Pământului.

Cea mai recentă perioadă de câmp magnetic slab – inclusiv o comutare temporară la polii nord și sud – a început acum 42.000 de ani și a durat aproximativ 1.000 de ani. Mai multe evenimente evolutive majore a avut loc în această perioadăcum ar fi dispariția ultimilor oameni de Neanderthal din Europa și extincțiile megafaunei marsupiale inclusiv uriași wombats și canguri din Australia.

Un eveniment evolutiv și mai mare a fost, de asemenea, legat de câmpul geomagnetic al Pământului. Originea animalelor pluricelulare la sfârșitul perioadei Ediacaran (de acum 565 milioane de ani), înregistrată în fosile din Flinders Ranges din Australia de Suda avut loc după o perioadă de 26 de milioane de ani de câmp magnetic slab sau absent.

În mod similar, evoluția rapidă a diverselor grupuri de animale din Explozie cambriană (acum aproximativ 539 de milioane de ani) a fost, de asemenea, legat de geomagnetism și niveluri ridicate de UV. Evoluția simultană a ochilor și a învelișurilor dure în mai multe grupuri neînrudite a fost descris ca cel mai bun mijloc atât pentru a detecta, cât și pentru a evita razele UV nocive care intră, într-un „zbor de lumină”.

Încă începem să explorăm rolul activității solare și al câmpului magnetic al Pământului în istoria vieții.

Acest articol editat este republicat din Conversatia sub o licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Prof. Cooper este specializat în utilizarea ADN-ului antic pentru a înregistra și a studia procesele evolutive în timp real, în special cele asociate cu schimbările climatice și de mediu, impactul uman, sănătatea publică și bolile, geomagnetismul și fizica solară.

Munca lui variază de la zilele noastre până la sute de mii de ani în urmă, inclusiv oase de animale și bacterii conservate în permafrost.

Cercetările sale sunt caracterizate de abordări multidisciplinare care combină informații din domenii precum schimbările climatice, geologia, arheologia, microbiologia și antropologia pentru a genera metode noi de studiu a evoluției, genetica populației, știința medicală și conservarea.

Cercetările recente includ studiul mișcărilor umane timpurii din întreaga lume folosind genomica antică, patrimoniul aborigenului australian, impactul schimbărilor climatice și al oamenilor, inclusiv dispariția megafaunei și evoluția microbiomilor umani ca răspuns la schimbările în dietă și cultură – și consecințe asupra sănătății.