Najnowsze badania opublikowane drugiego sierpnia w Geographical Research Letters pokazały, że po raz pierwszy w historii zaobserwowano skutki koronalnego wyrzutu masy ze Słońca jednocześnie na Ziemi, Księżycu i Marsie.
Koronalny wyrzut masy w skrócie CME od angielskiego coronal mass ejection to jedno z najbardziej spektakularnych zjawisk zachodzących na Słońcu. To potężne erupcje plazmy pochodzące z korony Słonecznej, czyli zewnętrznej warstwy atmosfery naszej gwiazdy. Plazma ta jest naładowana elektrycznie i niesie ze sobą zintensyfikowane pole magnetyczne. CME mogą mieć różne rozmiary, od mniejszych, które wpływają jedynie na lokalną przestrzeń wokół Słońca, po gigantyczne, które mogą dotrzeć do Ziemi i innych planet w Układzie Słonecznym siejąc przy tym prawdziwe spustoszenie.
Aby zrozumieć, jak dochodzi do koronalnego wyrzutu masy, musimy zajrzeć w głąb Słońca. Energia generowana w jądrze słonecznym przez reakcje termojądrowe przemieszcza się na powierzchnię w postaci światła i ciepła do zewnętrznych warstw gwiazdy. Na swojej drodze energia napotyka na różne warstwy Słońca, w tym koronę. Tam zachodzą skomplikowane interakcje magnetyczne. Kiedy linie pola magnetycznego Słońca stają się zbyt skomplikowane lub splątane, mogą „pękać” i reorganizować się w bardziej stabilną strukturę. Jest to proces, nazywany rekonfiguracją magnetyczną, który może prowadzić do uwolnienia ogromnej ilości energii w postaci koronalnych wyrzutów masy.
Masa materii skupionej w ukształtowanym plazmoidzie sięga miliardów ton, a składa się głównie z elektronów i protonów z niewielkim dodatkiem jonów cięższych pierwiastków, jak hel, tlen i żelazo. Obłoki wyrzuconej plazmy mogą osiągać zawrotne prędkości sięgające nawet dwóch tysięcy kilometrów na sekundę.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Koronalny wyrzut masy skierowany w stronę Ziemi, może wchodzić w interakcję z jej magnetycznym polem ochronnym, a to może z kolei prowadzić do zjawiska znanego jako burze geomagnetyczne, zdolne wpływać na działanie satelitów, sieci energetycznych czy systemów komunikacji, prowadząc nawet do ich całkowitego zniszczenia.
Pierwszego września tysiąc osiemset pięćdziesiątego dziewiątego roku, podczas badania Słońca, brytyjski astronom amator Richard Christopher Carrington zaobserwował dwie jaskrawe smugi w pobliżu plam słonecznych. Całe zjawisko trwało zaledwie pięć minut. Gdy zapadła ciemność, niebo rozbłysło światłami zorzy polarnej, które można było dostrzec nawet na odległych Karaibach. Sieci telegraficzne w Europie oraz w Stanach Zjednoczonych zaczęły wydawać iskry, a indukowany w nich prąd był na tyle silny, że urządzenia telegraficzne działały nawet po odcięciu zasilania. Zaobserwowano również fluktuacje w polu magnetycznym Ziemi. Nie możemy stwierdzić tego ze stuprocentową pewnością, jednak dziś przypuszcza się, że Carrington był świadkiem potężnego rozbłysku słonecznego, który najprawdopodobniej był połączony z koronalnym wyrzutem masy, prowadzącymi do jednej z najsilniejszych burz magnetycznych w ciągu co najmniej kilkuset ostatnich lat. Jednak w połowie dziewiętnastego wieku technologia dopiero raczkowała i ludzie na Ziemi nie odczuli skutków tego zdarzenia zbyt mocno. Gdyby wyrzut koronalny o takiej sile przydarzył się w obecnych czasach, mogłoby dojść do prawdziwej katastrofy na globalną skalę. Badania rdzeni lodowców sugerują, że tak potężne zdarzenia mają miejsce średnio raz na pięćset lat, co oznacza, że kolejny taki wyrzut jest już tylko kwestią czasu.
Z kolei pierwsza dokładna obserwacja koronalnego wyrzutu masy miała miejsce czternastego grudnia tysiąc dziewięćset siedemdziesiątego pierwszego roku za pomocą satelity Orbiting Solar Observatory 7, przeznaczonego do badań słonecznych na początku lat siedemdziesiątych. W kolejnych dekadach obserwacje CME były realizowane przy użyciu różnych instrumentów, w tym stacji kosmicznej Skylab, obserwatorium Solar Maximum Mission, a obecnie badania i obserwacje prowadzone są przede wszystkim przez satelity SOHO oraz umieszczone w punkcie libracyjnym L1 Deep space climate observatory.
Koronalne wyrzuty masy są kluczowym elementem badań Słońca i jego wpływu na najbliższą przestrzeń kosmiczną. Stanowią poważne zagrożenie dla technologii, od której w coraz większym stopniu uzależnione jest nasze życie codzienne. Badanie tych zjawisk pozwala naukowcom lepiej zrozumieć Słońce oraz opracowywać strategie ochrony przed potencjalnymi zagrożeniami związanymi z CME.
Pierwsza erupcja słoneczna jednocześnie wpływająca na Ziemię, Księżyc i Marsa pokazuje jak duże może niebezpieczeństwo może nieść ze sobą to zjawisko. CME, o którym mowa miał miejsce w październiku dwa tysiące dwudziestego pierwszego roku. Dzięki wykryciu go na trzech różnych globach, naukowcy mają teraz unikalną okazję do porównania jego wpływu oraz prowadzenia badań wzajemnych oddziaływań pola magnetycznego i atmosfery, które chronią naszą planetę.
Koronalny wyrzut masy został zarejestrowany na Marsie przez ExoMars Trace Gas Orbiter w skrócie TGO. Na Księżycu przez chiński lądownik Chang’e-4 oraz orbiter NASA Lunar Reconnaissance, a na Ziemi przez niemiecki orbiter Eu:CROPIS. To pierwsze w swoim rodzaju wykrycie CME stało się jeszcze bardziej imponujące przez fakt, że w czasie wyrzutu nasza planeta i Mars były po przeciwnych stronach Słońca, z odległością między nimi wynoszącą około dwieście pięćdziesiąt milionów kilometrów.
Według Colin Wilson z zespołu ExoMars TGO, promieniowanie kosmiczne może stanowić prawdziwe zagrożenie dla naszej przyszłej eksploracji przestrzeni kosmicznej w całym Układzie Słonecznym, dlatego ciągłe badanie wyrzutów koronalnych jest niezwykle ważne. Jeśli myślimy o załogowych misjach do innych planet czy ich księżyców musimy być w stanie jak najlepiej chronić przyszłych astronautów.
Najnowsze filmy
Zazwyczaj naładowane cząstki uderzają w magnetosferę – magnetyczną bańkę wokół Ziemi, następnie podróżują wzdłuż linii pola magnetycznego i rozpraszają się poza naszą planetą. Oznacza to, że naturalne pole magnetyczne Ziemi chroni nas przed tego typu zdarzeniami.
Według Europejskiej Agencji Kosmicznej koronalny wyrzut masy z października dwa tysiące dwudziestego pierwszego roku, jest przykładem rzadkiego przypadku, podczas którego naładowane cząstki wiatru słonecznego poruszają się na tyle szybko, że mogą przeniknąć przez magnetosferę i dotrzeć aż do powierzchni ziemi.
Z drugiej strony, Mars i Księżyc nie mają pola magnetycznego. Oznacza to, że naładowane cząstki mogą uderzać w ich powierzchnie znacznie częściej niż na Ziemi. Kiedy się to dzieje, dochodzi do powstawania tak zwanego wtórnego promieniowania. Co prawda Mars wciąż ma atmosferę, która, choć jest znacznie cieńsza niż Ziemska, to wciąż może chociaż w niewielkim stopniu zatrzymywać niskoenergetyczne cząstki i spowalniać te o wyższej energii.
Planując przyszłe misje załogowe na Marsa i Księżyc, kluczowe jest więc zrozumienie, jak promieniowanie słoneczne wpływa na te miejsca i jakie ryzyko stanowi dla astronautów przebywających tam przez dłuższy czas.
Jednym z negatywnych skutków promieniowania jest choroba popromienna, która może prowadzić do uszkodzenia szpiku kostnego i powodować objawy takie jak infekcje czy krwawienia wewnętrzne. Może być ona spowodowana dawką promieniowania przekraczającą siedem dziesiątych Graya. Jeśli astronauta byłby narażony na dawkę promieniowania przekraczającą dziesięć jednostek Graya, prawdopodobnie umarłby w ciągu czternastu dni.
Nie trzeba daleko szukać, bo zaledwie pięćdziesiąt jeden lat temu – w sierpniu tysiąc dziewięćset siedemdziesiątego drugiego roku miała miejsce erupcja słoneczna, która dostarczyłaby astronautom znajdującym się wtedy na Księżycu śmiertelną dawkę promieniowania. Na szczęście zdarzenie to miało miejsce między misjami Apollo 16 i Apollo 17 i akurat w tym czasie nikogo tam nie było.
Jingnan Guo z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin, która badała zjawisko z października dwa tysiące dwudziestego pierwszego roku stwierdziłą, że średnio raz na zaledwie pięć i pół roku dochodzi do wyrzutów koronalnych, które mogłyby być potencjalnie śmiertelne dla ludzi na Księżycu, jeśli nie zastosowano by odpowiednich środków ochronnych.
A jak podkreślił Marco Pinto z ESA żyjemy obecnie w wyjątkowym okresie dla badań nad Układem Słonecznym. Detektory promieniowania będące na wyposażeniu różnych misji kosmicznych dostarczają nam nieocenionych danych, które pozwalają na lepsze zrozumienie zjawisk zachodzących w kosmosie. Dobrym przykładem są tutaj pomiary wykonane przez ExoMars i łazik Perseverance. Na orbicie pomiar wyniósł dziewięć tysięcznych Graya, natomiast przy powierzchni czerwonej planety tylko trzy dziesięciotysięczne, co oznacza, że nawet cienka marsjańska atmosfera zmniejszyła potencjalną absorpcję promieniowania kilkudziesięciokrotnie.
Jak więc widzicie, zjawisko koronalnego wyrzutu masy ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju badań w dziedzinie kosmicznego promieniowania i jego wpływu na Układ Słoneczny. Ich obserwacje i analizy mogą być kluczowe dla planowania przyszłych misji kosmicznych, zwłaszcza tych załogowych.
Musimy wiedzieć w jaki sposób możemy chronić astronautów przed niebezpiecznym promieniowaniem kosmicznym. Jednym z możliwych rozwiązań może być rozwijanie technologii, które zwiększają odporność statków kosmicznych na promieniowanie. To może obejmować zastosowanie specjalnych materiałów ochronnych czy technologii tworzących jakiegoś rodzaju „tarcze magnetyczne”, które mogłyby odpychać naładowane cząstki.
Ponadto, wiedza na temat CME i promieniowania kosmicznego ma zastosowanie nie tylko w kosmonautyce. Wpływa ona także na technologie komunikacyjne na Ziemi. Koronalne wyrzuty masy mogą zakłócać sygnały radiowe, GPS i inne systemy komunikacyjne. Badania nad CME mogą również dostarczyć nam cennych informacji na temat samego Słońca. Pozwala to naukowcom zgłębić procesy zachodzące w jego wnętrzu. Tylko w ten sposób będziemy w stanie bezpiecznie kontynuować eksplorację przestrzeni kosmicznej.
