Kosmisk stormvarsel

En roligere sol kan merkelig nok gi oss ekstra intense partikkelskurer fra rommet. De kan i verste fall slå ut satellitter og gi farlige doser for flypassasjerer.

Publisert
Dette bildet av sola i kortbølget ultrafiolett lys er tatt fra romobservatoriet SOHO i 2003. (Courtesy of SOHO consortium. SOHO is a project of international cooperation between ESA and NASA.) (Foto: (Bilde: NASA/ESA))
Dette bildet av sola i kortbølget ultrafiolett lys er tatt fra romobservatoriet SOHO i 2003. (Courtesy of SOHO consortium. SOHO is a project of international cooperation between ESA and NASA.) (Foto: (Bilde: NASA/ESA))

Mye tyder på at sola er på vei fra en periode med ekstra mye solflekker og annen uro på overflaten, og inn i en periode der den vil være spesielt rolig, et såkalt ”grand minimum”.

Men i overgangen fra uro til ro passerer hun gjennom en overgangsfase. I denne fasen vil det være flere korte, men kraftige utbrudd på sola, varsler den britiske romfysikere Michael Lockwood.

Disse utbruddene kan i verste fall sende partikler mot jorda som gir farlige strålingsdoser til flypassasjerer, og ødelegge satellitter med samfunnskritiske oppgaver, for eksempel kommunikasjon og navigasjon.

Det forrige ”grand minimum” var så lang tid tilbake som mellom 1650 og 1700. På den tiden kjente ingen til kosmiske stråler, langt mindre kartla dem.

Urolig innsovning

Derfor måtte Lockwood og kollegene hans analysere borekjerner med is fra polområdene.

Disse borekjernene lagdelt, omtrent som årringene i et tre: Jo dypere ned forskerne går, desto lengre tilbake i fortida kan de kartlegge de kosmiske partikkelskurene, som også kalles kosmisk stråling.

Overraskende nok har altså forskerne funnet ut at før sola gikk i dvale på 1600-tallet, så hadde hun en ganske urolig innsovning.

Mesteparten av tiden var sola rolig, men fra tid til annen hadde hun kortvarige, men ekstra intense utbrudd.

Nordlys på Cuba

Richard Carringtons tegning av solflekker fra 1859 (Foto: (Tegning: via Wikimedia Commons))
Richard Carringtons tegning av solflekker fra 1859 (Foto: (Tegning: via Wikimedia Commons))

Et eksempel på en slik superstorm har vi også fra noe seinere tid.

1. september 1859 så den britiske astronomen Sir Richard Carrington hvordan en stor gruppe solflekker sendte milliarder av tonn med glødende gass ut fra sola, et såkalt flare, sagt på engelsk.

Utbruddet i 1859 er det største som er registrert i historisk tid. Derfor kalles utbruddet også for Carrington-begivenheten.

Utbruddet fyrte av en skur av elektrisk ladede partikler mot jorda. De laget et intenst nordlys.

Det flammet så langt sør som på Cuba, og gullgravere i Rocky Mountains våknet midt på natta og laget seg frokost, fordi de trodde det var morgenlyset, ifølge en artikkel i New Scientist.

Tøft for teleteknologien

Den gangen ble telegrafen i USA og Europa slått ut av de kraftige magnetfeltene som oppstod rundt jorda. Hva kan et tilsvarende utbrudd gjøre med vår tids avanserte globale nettverk?

- Partiklene fra sola går tvers gjennom satellittene. De degraderer solcellepanelene og skader elektronikken, forteller solforskeren Pål Brekke fra Norsk romsenter til forskning.no.

- Skrekkvisjonen er jo selvfølgelig at mange av GPS-satellittene faller ut. Det vil selvfølgelig gjøre navigasjon vanskelig, sier Brekke.

- Men mer alvorlig er det at mange samfunnskritiske systemer er helt avhengige av klokkesignalet fra GPS-systemet, tidsreferansen satellittene sender ut. Faller det ut, kan mange tjenester vi tar for gitt, bli borte, fortsetter han.

Mobilnettene er ett eksempel på en slik tjeneste. De er avhengig av synkronisering fra GPS for å kunne sende en samtale fra en basestasjon til en annen når mobilbrukeren er i bevegelse, såkalt handoff.

Tidssignalene fra GPS kan også brukes også til å samordne strømforsyning i kraftnettene, ved å samstemme frekvensen på vekselstrømmen.

Stråling på flyreiser

(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)

Men ikke bare maskiner er sårbare. Også mennesker kan ta skade av partikkelskurene.

- Partikkelstrålingen river i stykker DNA-strengene, arvestoffet i kroppen, og gir økt kreftfare, på samme måte som partikkelstråling fra radioaktive stoffer etter en kjernekraftulykke, sier Brekke.

- Partikkelstråling på bakkenivå er ikke et stort problem. Jordens magnetfelt og atmosfære beskytter oss, fortsetter han.

Men når du sitter i titusen meters høyde i en flykabin, har du tre fjerdedeler av lufthavet under deg. Det betyr at hvis en ny Carrington-begivenhet traff jorda i dag, ville tusenvis av flypassasjerer kunne få i seg farlig partikkelstråling.

På en åtte timers flytur over polområdene ville strålingsdosen være 20 ganger høyere en grensen på en millisievert, som fastsatt av den internasjonale strålevernkommisjonen ICRP, ifølge pressemeldingen fra University of Reading.

Usikkert stormvarsel

Men akkurat som vanlige værvarsler, er ikke de kosmiske stormvarslene til Lockwood helt sikre.

Forskerne regner med en åtte prosents sjanse for at sola faller ned mot et nytt ”grand minimum” de neste 40 årene.

Et mer sannsynlig scenario er en mindre dramatisk økning av partikkelstrålingen. Likevel vil det være økt risiko for de virkelig store solstormene.

Galaktiske partikkelstråler

Når sola går i dvale, vil det dessuten bli mer partikkelstråling fra eksploderende stjerner i vårt melkeveisystem. Disse galaktiske kosmiske strålene er partikler med enda høyere fart og dermed energi enn de som kommer fra sola.

Når sola er aktiv, blir disse galaktiske partikkelstrålene stoppet av et stort magnetfelt som ligger rundt hele solsystemet vårt som et skjold.

Men når sola går i dvale under ”grand minimum”, vil dette magnetskjoldet bli svakere. Flere galaktiske partikler vil da slippe gjennom og nå jorda.

Skrevet i isen

Dette kunne Lockwood og kollegene hans se i mengden av stoffene nitrater i iskjernene. De galaktiske kosmiske strålene lager nitrater når de kolliderer med molekyler i jordas atmosfære.

Også partikler fra sola lager sin egen signatur i isen. De gir forekomster av en sjelden variant av grunnstoffet beryllium, ifølge en nyhetsartikkel på nettsidene til tidsskriftet Science.

Truer marsferd

Pål Brekke
Pål Brekke

Astronauter vil være spesielt utsatt for disse energirike og farlige partiklene.

En ferd til Mars med dagens strålingsnivåer kunne gi en astronaust hele livsdosen. Ifølge Lockwood vil denne dosen kunne dobles med de nye utbruddene fra sola og mer galaktisk stråling.

Til tross for disse dystre varslene, mener Pål Brekke at det ikke er grunn til panikk her på jorda.

- Jeg mener at man bør sette stormvarslene litt i perspektiv. Mange vil være mer utsatt for radonstråling fra bakken enn fra utbrudd på sola, sier Pål Brekke.

Referanser/lenker:

L. Barnard, M. Lockwood et.al: Predicting space climate change, Geophysical Research Letters, VOL. 38, L16103, 6 PP., 2011 doi:10.1029/2011GL048489

Pressemelding fra University of Reading

Nettsiden til Michael Lockwood, fra University of Reading, Storbritannia