Человечество вымрет из-за радиации? При чем здесь вспышки на Солнце и магнитные бури
Как работает магнитный щит Земли
Алан Купер, заслуженный профессор Университета Чарльза Стерта, Австралия, и Павле Арсенович, старший научный сотрудник Института метеорологии и климатологии Университета природных ресурсов и наук о жизни, Австрия, рассказали, что примерно каждую тысячу лет Земля попадает под влияние экстремальных солнечных протонных событий, когда солнечные частицы могут нанести серьезный ущерб ее озоновому слою. Опасность заключается в том, что из-за этого повышается уровень ультрафиолетового излучения.
Ученые пояснили, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает важнейший защитный щит для жизни, отражая электрически заряженное излучение Солнца. В нормальном состоянии оно действует как гигантский магнит с силовыми линиями, которые поднимаются от одного полюса к другому. Вертикальная ориентация полюсов позволяет некоторой части ионизирующего космического излучения проникать в верхние слои атмосферы, где оно взаимодействует с молекулами газа, создавая свечение, которое мы называем полярным сиянием.
Со временем магнитное поле Земли меняется. За последнее столетие северный магнитный полюс прошел по северу Канады со скоростью около сорока километров в год, а само поле ослабло более чем на шесть процентов. Геологические данные показывают, что в истории были периоды, когда геомагнитное поле было очень слабым или даже полностью отсутствовало.
О том, что произошло бы с Землей без магнитной защиты, можно судить по Марсу, который в далеком прошлом потерял свое поле и большую часть атмосферы. В мае 2024 года, вскоре после полярных сияний на Земле, на Марс обрушился мощный выброс солнечных частиц. Это событие нарушило работу зонда Mars Odyssey и привело к тому, что уровень радиации на поверхности планеты стал в тридцать раз выше уровня, который можно получить при рентгенографии грудной клетки.
Разрушительная сила протонов
Поверхность Солнца излучает постоянный колеблющийся поток электронов и протонов — солнечный ветер. Однако время от времени на звезде случаются всплески энергии, которые мы называем солнечными вспышками. Протоны намного тяжелее электронов и несут больше энергии, поэтому они глубже проникают в атмосферу Земли, возбуждая молекулы газа в воздухе. Эти молекулы излучают рентгеновские лучи, невидимые невооруженным глазом.
Сотни событий со слабыми солнечными частицами происходят каждый солнечный цикл (около одиннадцати лет), но ученые на протяжении всей истории находили следы более сильных событий. Некоторые из них были в тысячи раз сильнее, чем те, которые удавалось зафиксировать с помощью современных приборов.
Меньше озона — больше радиации
Солнечные протонные события могут запустить цепочку химических реакций в верхних слоях атмосферы, которые истощают озон. Этот газ поглощает интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое может повредить зрение и ДНК (повышая риск рака кожи), а также влиять на климат.
В рамках исследования 2023 года ученые обнаружили, что такие события могут снизить уровень озона на целый год или более, повышая уровень поверхностного УФ-излучения. Однако, если солнечное протонное событие произойдет в период, когда магнитное поле Земли очень слабое, повреждение озона продлится шесть лет, а уровень ультрафиолета вырастет на 25%. Насколько вероятно такое смертельно опасное сочетание слабого магнитного поля и экстремальных солнечных событий? Ученые говорят, что вероятность высока, но прогнозировать ее сложно.
Этой комбинацией можно объяснить несколько загадочных явлений из прошлого Земли. Последний период слабого магнитного поля и сдвига полюсов начался 42 000 лет назад и длился около тысячи лет. Примерно в это время произошло несколько важных эволюционных событий: исчезновение последних неандертальцев в Европе и вымирание сумчатой мегафауны.