Kuvittele aurinkoon ilmestyvä laikku, niin suuri että se voisi nielaista useita Maapalloja. Katso sitä tarpeeksi pitkään, ja mittakaavan hahmottaminen käy vaikeaksi: yksi auringonpilkku, magneettikenttien myrsky, jolla on raakaa potentiaalia laukaista yksi tähteemme voimakkaimmista purkauksista.
Laikku, mantereiden kokoinen
Max Planckin Aurinkokuntatutkimuksen instituutin tutkijat ovat ottaneet tuon mielikuvan ja antaneet sille luvun. Tutkimalla 300 voimakkainta aurinkopurkausta, jotka tallennettiin vuosina 2010–2016, he jäljittivät purkauksen energian takaisin aktiivisten alueiden kokoon—näihin kietoutuneisiin magneettialueisiin Auringon pinnalla, joissa usein esiintyy tummia auringonpilkkuja. Tuloksena on tilastollinen yhteys, joka sitoo purkauksen vapauttaman energian siihen, kuinka suuri sen emäpinnalla ollut aktiivinen alue oli.
Tällä kartoittamisella on merkitystä, koska historialliset havainnot osoittavat, että tähtemme on ajoittain tuottanut auringonpilkkuja, jotka ovat olleet huomattavasti suurempia kuin ne, joita tavallisesti näemme nykyään. Erityinen esimerkki on vuoden 1947 auringonpilkku, joka peitti noin 0,6 prosenttia näkyvästä aurinkokiekosta. Toisin sanoen sen halkaisija olisi ollut noin 40 kertaa Maan halkaisijan suuruinen. Uuden energiaa ja kokoa yhdistävän suhteen avulla tutkijaryhmä päätteli, että tuollaisen mittakaavan pilkku voisi periaatteessa synnyttää purkauksen, joka olisi astronomien määritelmän mukaan lähellä superpurkauksen alarajaa.
Superpurkaukset eivät ole arkipäivää. Joillakin Aurinkoa muistuttavilla tähdillä niitä havaitaan suunnilleen kerran vuosisadassa. Ne voivat vapauttaa satoja tai tuhansia kertoja enemmän energiaa kuin suurimmat aurinkojärjestelmässämme suoraan havaituista purkauksista. Jos Aurinko voisi synnyttää vastaavia tapahtumia, seuraukset nykyaikaiselle tekniikalle olisivat merkittäviä, vaikka suorat terveysvaikutukset ihmisille pysyisivät rajoittuina.
Menneisyyden lukeminen puiden vuosirenkaista ja auringonpilkkuluetteloista
Meillä ei ole kaukoputkia osoitettuna Aurinkoon kaukaisessa menneisyydessä. Tutkijat käyttävät sen sijaan indikaattoreita. Puun vuosirenkaissa näkyvät piikit tietyissä isotoopeissa viittaavat siihen, että Maahan on iskenyt poikkeuksellisen voimakkaita aurinkohiukkastapahtumia kauan sitten. Nuo piikit ovat säteilymyrskyjen sormenjälkiä, paljon voimakkaampia kuin mikään historiallisella kaukoputkiaikakaudella dokumentoitu. Uusi tutkimus ehdottaa, että ainakin osa näistä äärimmäisistä aurinkohiukkastapahtumista voisi olla laukaistu Auringon superfuurauksista.
"Aurinkomme omaa superpurkauspotentiaalin", sanoo Natalie Krivova, MPS:n astrofyysikko ja yksi artikkelin pääkirjoittajista. Hän varoittaa, että satelliiliajan mittausten aikana havaitsemattomuus ei poissulje niiden olemassaoloa pidemmillä aikaskaaloilla. Pikemminkin se empiirinen yhteys, joka yhdistää aktiivialueen koon ja vapautetun energian, pitäisi päteä, jos todella äärimmäinen tapahtuma koskaan syntyy.
On kuitenkin huomioitava varauksia. Purkauksen raakaa energiaa voidaan mitata, mutta se, muuttuuko tuo energia Maan saavuttavaksi hiukkasmyrskyksi, riippuu magneettigeometriasta ja siitä, kuinka helposti energiset hiukkaset pääsevät pakenemaan Auringon magneettisista häkeistä. Jatkossa mallinnuksen täytyy siksi katsoa pidemmälle kuin yksittäisten pilkkujen mittareihin ja yrittää rekonstruoida, miten pilkuryhmät vuorovaikuttavat, miten magneettikenttien viivat uudelleen yhdistyvät ja mitkä magneettiset kokoonpanot vangitsevat energiaa verrattuna niihin, jotka päästävät sen avaruuteen.
Käsin piirretty historiallinen kuva vuoden 1947 auringonpilkusta.
Miksi tämä tutkimus on tärkeä nyt
Elämme yhä monimutkaisempien sähköverkkojen, satelliittikonstellaatioiden ja globaalien paikannusjärjestelmien kanssa. Riittävän suuri avaruussäätapahtuma voisi häiritä viestintää, vaurioittaa satelliitteja ja laukaista laajamittaisia infrastruktuurikatkoksia. Vuoden 1859 Carringtonin tapahtuma on karu esimerkki: lennätinjärjestelmät pimenivät ja revontulet nähtiin matalilla leveysasteilla. Nykyteknologia olisi alttiimpi paljon laajemmille vahingoille.
Sen vuoksi Auringon ylärajojen ymmärtäminen ei ole abstrakti akateeminen harjoitus. Max Planckin johdolla tehty analyysi asettaa rajoja sille, kuinka suuria purkausenergioita historiallisesti dokumentoidut äärimmäiset auringonpilkkujoukot realistisesti voisivat tuottaa. Tutkijat korostavat, etteivät he arvioineet, kuinka usein tällaisia tapahtumia esiintyy. Taajuus on edelleen avoin kysymys, joka vaatii tilastotutkimusten yhdistämistä fysikaaliseen mallintamiseen ja parannettuihin tietoihin menneestä aurinkotoiminnasta.
Asiantuntijan näkemys
"Auringonpilkun koon yhdistäminen purkausenergiaan antaa käytännöllisen tavan arvioida riskiä vuosisatojen eikä vain vuosikymmenten aikajänteellä", sanoo tri Laura Mendes, aurinkofysiikan tutkija Kalifornian yliopistosta. "Mutta koko ei yksin määrää kaikkea. Pilkun ympärillä oleva magneettinen rakenne, sen yhteydet naapurina oleviin aktiivialueisiin ja fluxin ilmaantumisen ajoitus päättävät, vapautuuko varastoitunut energia suureksi, paisuvaksi purkaukseksi vai jääkö se loukkuun. Tulevien simulaatioiden täytyy ratkaista nämä yksityiskohdat, jotta voidaan siirtyä mahdollisuudesta todennäköisyyteen."
Yhteenveto
Max Planck -ryhmän työ ei todista, että Aurinko olisi räjähtänyt superpurkauksilla ihmiskunnan historiassa. Se osoittaa kuitenkin, että tähtemme pystyy tuottamaan sellaiset raaka-aineet. Jättimäiset auringonpilkut—sellaiset, jotka varjostavat Maata kymmenkertaisesti—ovat ilmestyneet aiemmin. Yhdistettynä oikeisiin magneettisiin olosuhteisiin ne voisivat olla lähtökohta purkauksille, jotka sijoittuvat superpurkauksiksi määritellyn alueen alapuolelle, sellaisina kuin niitä on havaittu muilla tähdillä.
Tutkijoille tie eteenpäin on selvä: yksityiskohtaisempi mallinnus, pyrkimys yhdistää historialliset havainnot fysikaaliseen teoriaan ja Auringon magneettisen käyttäytymisen jatkuva seuranta. Yhteiskunnalle viesti on yhtä käytännöllinen. Avaruussää on pieni todennäköisyys, mutta suuri vaikutus -riski. Tiedon lisääminen siitä, mitä Aurinko voi tehdä, auttaa insinöörejä ja suunnittelijoita rakentamaan kestävämpiä järjestelmiä ja antaa päättäjille tiedot, joita tarvitaan varautumiseen tapahtumaan, joka harvinaisuudestaan huolimatta olisi seurauksiltaan merkittävä.
"Olen ravitsemustieteilijä ja haluan auttaa ihmisiä syömään paremmin. Genomissa jaan tutkimuksiin perustuvia vinkkejä ravinnosta ja elämäntavoista."
Keskustelu
Jätä kommentti
Kommentit
Ei vielä kommentteja. Ole ensimmäinen.