Ηλιακή «έκρηξη»: Πόσο έτοιμος είναι ο πλανήτης και τι θα προκαλέσει

Μια ισχυρή σττεμματική εκπομπή θα μπορούσε να έχει καταστροφικά αποτελέσματα για τη Γη. Πρέπει να προετοιμαστούμε, τονίζουν οι επιστήμονες

Τον Αύγουστο του 1859, αστρονόμοι παρατήρησαν έναν ασυνήθιστα μεγάλο αριθμό σκοτεινών κηλίδων στην επιφάνεια του ήλιου. Ένας από αυτούς που παρατήρησαν το φαινόμενο ήταν ο Ρίτσαρντ Κάρινγκτον, ένας ερασιτέχνης αστρονόμος, ο οποίος ζούσε λίγο έξω από το Λονδίνο. Μια μέραπαρατήρησε μια έντονη «έκλαμψη λευκού φωτός» που διήρκεσε περίπου πέντε λεπτά. Τώρα γνωρίζουμε ότι επρόκειτο για μια στεμματική μαζική εκπομπή - μια έκρηξη θερμού αερίου (οι φυσικοί το αποκαλούν πλάσμα) που απελευθερώθηκε από την εξωτερική ατμόσφαιρα του ήλιου, το στέμμα.

Αυτή η μάζα πλάσματος έφτασε Γη, όπου συγκρούστηκε με τη μαγνητόσφαιρα, την περιοχή του διαστήματος που μας περιβάλλει όπου το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας είναι πιο έντονο. Η διαταραχή που προκύπτει, κατά την οποία ταχέως κινούμενα σωματίδια μεταφέρουν την ενέργειά τους στη μαγνητόσφαιρα, ονομάζεται γεωμαγνητική καταιγίδα . Το « Γεγονός Κάρινγκτον », όπως είναι πλέον γνωστό, προκάλεσε χάος στον εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας της εποχής: Τις τηλεγραφικές γραμμές.

«Οι τηλεγραφικοί χειριστές έβλεπαν σπινθήρες να πετάγονται από τον εξοπλισμό τους και τηλεγραφικούς σταθμούς να τυλίγονται στις φλόγες», λέει ο Σον Νταλ , διαστημικός μετεωρολόγος στο Κέντρο Πρόβλεψης Διαστημικού Καιρού , στο Μπόλντερ του Κολοράντο. Έχει καταγραφεί ακόμη και μια συζήτηση μεταξύ δύο  χειριστών σχετικά με το περιστατικό: Ανησυχώντας να μην υπερφορτωθούν οι γραμμές τους, προσπάθησαν να αποσυνδέσουν τις μπαταρίες από τον εξοπλισμό τους. «Αποσύνδεσαν τις μπαταρίες και διαπίστωσαν ότι μπορούσαν ακόμα να στέλνουν σήματα, χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή ήταν η δύναμη του Γεγονότος Κάρινγκτον», λέει ο Νταλ. Το γεγονός πυροδότησε επίσης θεαματικές εμφανίσεις από το Βόρειο Σέλας, οι οποίες ήταν ορατές μέχρι τον Παναμά και την Ελλάδα.

Αν και καμία γεωμαγνητική καταιγίδα στα 166 χρόνια που μεσολάβησαν δεν έχει φτάσει τη δύναμη του Γεγονότος Κάρινγκτον, επιστήμονες όπως ο Νταλ γνωρίζουν πολύ καλά την τεράστια δύναμη του Ήλιου και τον αντίκτυπο που μπορούν να έχουν τέτοια διαστημικά καιρικά φαινόμενα στον πλανήτη μας.

Κάποιος μπορεί να φανταστεί τον Ήλιο περίπου σαν έναν γιγάντιο μαγνήτη, με έναν βόρειο πόλο στο ένα άκρο και έναν νότιο πόλο στο άλλο. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου περιστρέφονται γύρω από το άστρο από τον βόρειο πόλο προς τον νότο, ακριβώς όπως αυτές σε έναν μαγνήτη περιστρέφονται γύρω του ( όπως αποδεικνύεται από τα διάσπαρτα ρινίσματα σιδήρου σε μια συνηθισμένη επίδειξη σε σχολική τάξη). Ο Ήλιος περιστρέφεται και διαφορετικά μέρη περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες. Αυτό σημαίνει ότι δισεκατομμύρια τόνοι θερμού πλάσματος αναδεύονται συνεχώς. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι αυτές οι γραμμές μαγνητικού πεδίου τεντώνονται και παραμορφώνονται.

«Όλη αυτή η πίεση και η ενέργεια πρέπει να υποχωρήσουν κάποια στιγμή», εξηγεί ο Νταλ. Συγκρίνει το φαινόμενο με μια λαστιχένια ταινία. Όσο περισσότερο την τραβάτε, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση. Τελικά, οι γραμμές πεδίου σπάνε (όπως η ταινία) αλλά αμέσως επανασυνδέονται σε μια λιγότερο καταπονημένη διαμόρφωση. «Αυτό το συμβάν επανασύνδεσης οδηγεί την ενέργεια πίσω στην επιφάνεια του ήλιου και αυτό μπορεί να προκαλέσει ηλιακή έκλαμψη. Μπορεί να στείλει ηλεκτρόνια και ενεργητικά σωματίδια στο διάστημα με τη μορφή μιας στεμματικής μαζικής εκτόξευσης ή θα μπορούσε να οδηγήσει πολύ ενεργητικά πρωτόνια στο διάστημα με τη μορφή μιας καταιγίδας ηλιακής ακτινοβολίας».

Αυτοί οι τρεις τύποι γεγονότων, ηλιακές εκλάμψεις, στεμματικές εκτινάξεις μάζας και καταιγίδες ηλιακής ακτινοβολίας, συνιστούν μια σοβαρή απειλή για τις υποδομές, ακόμη και για τους ανθρώπους στη Γη. Αυτός ο κίνδυνος ποικίλλει από χρόνο σε χρόνο, κατά τη διάρκεια του 11ετούς μαγνητικού κύκλου του Ήλιου . Στο τέλος κάθε κύκλου, ο βόρειος και ο νότιος πόλος του ήλιου «αντιστρέφονται» - με τη μαγνητική δραστηριότητα να κορυφώνεται τους μήνες πριν και μετά την αντιστροφή, μια περίοδο γνωστή ως «ηλιακό μέγιστο». Σύμφωνα με τη NASA, το πιο πρόσφατο ηλιακό μέγιστο ξεκίνησε τον περασμένο Οκτώβριο και αναμενόταν να διαρκέσει περίπου ένα χρόνο, πράγμα που σημαίνει ότι βρισκόμαστε ακόμα στους τελευταίους μήνες του. Το Γεγονός Κάρινγκτον έλαβε χώρα λίγους μήνες πριν από το ηλιακό μέγιστο του 1860.

Εάν μια ηλιακή καταιγίδα, ανάλογη με το Γεγονός Κάρινγκτον, συμβεί σήμερα, οι επιπτώσεις θα μπορούσαν να είναι καταστροφικές. Τα ηλεκτρικά δίκτυα είναι ιδιαίτερα ευάλωτα, τα επαγόμενα ρεύματα μπορούν εύκολα να υπερφορτώσουν πυκνωτές και τρανζίστορ, και αυτό μπορεί να είναι μόνο η αρχή. Λόγω των αλυσιδωτών επιδράσεων η μια τεχνολογία εξαρτάται από μια άλλη. Οι διαταραχές θα μπορούσαν να επηρεάσουν την υγειονομική περίθαλψη, την ύδρευση και την αποχέτευση, τον χρηματοπιστωτικό κλάδο κι άλλα. Το χειρότερο σενάριο, λέει ο Νταλ, θα μπορούσε να περιλαμβάνει «μια μεγάλης κλίμακας διακοπή ρεύματος που θα μπορούσε να επηρεάσει πολλές χώρες.

Οι ειδικοί πιστεύουν ότι η ανάκαμψη από την πιο σοβαρή ηλιακή καταιγίδα θα μπορούσε να διαρκέσει μια δεκαετία και να κοστίσει τρισεκατομμύρια δολάρια. «Μία από τις μεγαλύτερες απειλές για τις παγκόσμιες υποδομές προέρχεται από τον Ήλίο. Δεν υπάρχει λόγος πανικού. Υπάρχει , ωστόσο, ανάγκη προετοιμασίας» τονίζει ο Νταλ.

Ακόμα και μικρότερα διαστημικά καιρικά φαινόμενα μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα Δύο διαδοχικές στεμματικές μαζικές εκτινάξεις το 1989 διέκοψαν ολόκληρο το ηλεκτρικό δίκτυο της επαρχίας του Κεμπέκ , αφήνοντας περίπου εννέα εκατομμύρια ανθρώπους χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα για εννέα ώρες. Επηρεάστηκαν επίσης και άλλα μέρη της Βόρειας Αμερικής, ακόμη και της Ευρώπης. Πιο πρόσφατα, τουλάχιστον οκτώ στεμματικές μαζικές εκτινάξεις εξαπολύθηκαν μέσα σε λίγες μόνο ημέρες τον Μάιο του 2024. Ίσως ήταν η πιο ισχυρή ηλιακή καταιγίδα μέχρι στιγμής αυτόν τον αιώνα.

Ωστόσο, με έγκαιρη προειδοποίηση, μπορούν να ληφθούν μέτρα για τη μείωση των κινδύνων. Εάν ένα ηλεκτρικό δίκτυο λειτουργεί κοντά στο όριο χωρητικότητας, για παράδειγμα, και έχει εντοπιστεί ηλιακή καταιγίδα, οι αρμόδιοι μπορούν να περιορίσουν τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο. Αυτό σημαίνει ότι οι κάτοικοι ενδέχεται να αντιμετωπίσουν απλά μια μικρή διακοπή ρεύματος.

Οι ηλιακές καταιγίδες αποτελούν επίσης διπλή απειλή για τους δορυφόρους. Πρώτον, η μαγνητική δραστηριότητα μπορεί να προκαλέσει πρόβλημα στα κυκλώματα ενός δορυφόρου, όπως ακριβώς μπορούν να διαταράξουν τα κυκλώματα στο έδαφος. Δεύτερον, η ενέργεια που μεταφέρουν τα φορτισμένα σωματίδια μπορεί να προκαλέσει την επέκταση της ατμόσφαιρας της Γης, αυξάνοντας την αντίσταση που πρέπει να ξεπεράσει ένας δορυφόρος. «Είναι σαν να περπατάς μέσα σε ένα χιονοστιβάδα», λέει η Κέλι Κόρεκ, αστροφυσικός στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσινγκτον. «Όσο πιο βαθιά μπαίνεις μέσα σε αυτήν, τόσο πιο δύσκολο είναι να περπατήσεις. Αυτό είναι παρόμοιο με αυτό που βιώνουν οι δορυφόροι. η επιπλέον αντίσταση μπορεί να τους επιβραδύνει». Μερικοί δορυφόροι μπορούν να ελιχθούν σε μεγαλύτερο υψόμετρο για να αποφύγουν την αυξημένη αντίσταση. Άλλοι μπορεί να υποκύψουν σε αυτήν και να ωθηθούν σε χαμηλότερα υψόμετρα, όπου μπορεί να καούν ή να συντριβούν στο έδαφος .

Μια άλλη ανησυχία είναι η συστοιχία των δορυφόρων που αποτελούν το δίκτυο του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS). Αυτοί οι δορυφόροι βρίσκονται σε τροχιά αρκετά ψηλά ώστε να αποφεύγουν την ατμοσφαιρική αντίσταση, αλλά τα σήματα που στέλνουν και λαμβάνουν μπορούν να επηρεαστούν από την ηλιακή δραστηριότητα. Οι ηλιακές καταιγίδες μπορούν να προκαλέσουν το σχηματισμό «φυσαλίδων» στην ιονόσφαιρα της Γης (το ιονισμένο στρώμα της ανώτερης ατμόσφαιρας του πλανήτη), από τις οποίες πρέπει να περάσουν τα σήματα GPS. «Καθώς αυτά τα σήματα GPS διαδίδονται προς τα πάνω και μετά προς τα κάτω, αυτές οι φυσαλίδες μπορούν να βλάψουν το σήμα. Τότε το σύστημα μπορεί να σκεφτεί: "Ω, δεν είσαι εκεί πέρα. είσαι στην πραγματικότητα εδώ"» λέει η Κόρεκ.

Η αυξημένη ακτινοβολία που σχετίζεται με τις ηλιακές καταιγίδες θα μπορούσε επίσης να βλάψει τους αστροναύτες που βρίσκονται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Ωστόσο, μπορούν να ληφθούν μέτρα για τον μετριασμό των επιπτώσεων, τονίζει ο Μάικλ Λίμον, διαστημικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Για παράδειγμα, οι αστροναύτες μπορεί να λάβουν οδηγίες να καθυστερήσουν ή να ακυρώσουν την εξωπλανητική δραστηριότητα. Στα επόμενα χρόνια, όταν οι αποστολές Artemis θα μεταφέρουν αστροναύτες πίσω στη Σελήνη, η NASA πιθανότατα θα έχει θεσπίσει πρωτόκολλα για τις διαστημικές καιρικές συνθήκες. Ο Έλεγχος Αποστολής μπορεί να δώσει οδηγίες στους αστροναύτες «να παραμείνουν μέσα στη μονάδα προσεδάφισης στη Σελήνη - ή ακόμα και να σκάψουν μια τρύπα στο έδαφος», λέει ο Λίμον.

Κοιτάζοντας πίσω, πιστεύει ότι οι αστροναύτες του προγράμματος Apollo ήταν τυχεροί που απέφυγαν τον αντίξοο διαστημικό καιρό από την προετοιμασία για τις προσεληνώσεις μέχρι την τελική αποστολή, το 1972. «Στάθηκαν τυχεροί. Δεν υπήρξε κάποιο γιγαντιαίο συμβάν ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια μιας από τις περιόδους της δραστηριότητάς τους εκτός οχήματος, όταν ήταν έξω και φορούσαν μόνο τις διαστημικές τους στολές. Αυτές οι διαστημικές στολές δεν προσφέρουν μεγάλη προστασία από αυτά τα σωματίδια τα οποία θα μπορούσαν να έχουν προκαλέσει άμεση ζημιά από την ακτινοβολία» αναφέρει.