Kas būtų, jei šiandien užgriūtų didžiausia žmonijos istorijoje užregistruota Saulės audra?

Nors Carringtono įvykis gali atrodyti kaip praeitis, daug kas nerimauja dėl to, kas nutiktų, jei toks pat galingas įvykis – ar net galingesnis už jį – ištiktų Žemę šiandien, kai žmonija yra daug labiau priklausoma nuo elektros energijos.

1859 m. Carringtono įvykis

1859 m. rugsėjo 2 d., ketvirtadienį, apie 11.18 val., Redhilo miestelyje netoli Londono R. Carringtonas tyrinėjo tamsių dėmių grupę Saulėje (Saulės dėmes) – ir pastebėjo tai, ką vėliau apibūdino kaip „ypatingą šviesos proveržį, kuris truko apie penkias minutes“.

Tai buvo pirmasis kada nors pastebėtas ir užregistruotas Saulės žybsnis, teigiama 2016 m. žurnale „Advances in Space Research“ paskelbtame tyrime.

Magnetiniai jutikliai Kew observatorijoje Londone tais metais nuo rugpjūčio 28 d. iki rugsėjo 7 d. Žemėje užfiksavo nepaprastus magnetinius sutrikimus, ypač rugpjūčio 28 d. ir rugsėjo 2 d. Jie sutapo su galbūt intensyviausiomis pašvaistėmis per pastaruosius 160 metų, pažymima 2016 m. tyrime.

„Šviesos bangos greitai viena paskui kitą ritosi iki pat zenito, o kai kurių spindesio pakako, kad ant Žemės mestų pastebimą šešėlį“, – 1859 m. rugsėjo 6 d. rašė „Times of London“.

Pasak laikraščio „Weekly West“ 1859 m. pranešimo, šviesos buvo tokios ryškios, kad Misūrio (JAV) gyventojai po vidurnakčio galėjo skaityti naudodamiesi lauko šviesa. Aukso kasėjai Uoliniuose kalnuose atsibudo ir 1 val. nakties vietos laiku pasigamino kavos, užkando lašinių ir kiaušinių – manydami, kad čia debesuotą rytą pakilo Saulė, pasakoja Nacionalinė vandenynų ir atmosferos administracija (NOAA).

Šiaurinė ir pietinė pašvaistės paprastai pasirodo netoli planetos ašigalių. Tačiau per Carringtono įvykį žmonės pašvaistes matė atogrąžose – įskaitant Kubą, Jamaiką ir Panamą, pažymima 2016 m. tyrime.

Pašvaistės taip pat buvo matomos pietų pusrutulyje. Pavyzdžiui, rašoma 1859 m. rugsėjo 7 d. laikraštyje „Moreton Bay Courier“ išspausdintame pranešime pasakojama, kaip Moretono įlankoje Australijoje „dauguma skaitytojų praėjusią savaitę tris naktis, prasidėjusias po saulėlydžio ir nušvietusias dangų nuostabiu raudonu atspalviu, matė Pietų pašvaistė“, pažymima 2016 m. tyrime.

Tuo tarpu telegrafo linijos patyrė „vieną iš labiausiai stebinančių ir ypatingų elektros reiškinių“: dėl „elektros energijos pertekliaus ore“ telegrafo mašinos galėjo siųsti pranešimus iš Niujorko į Pitsburgą be baterijų, 1859 m. rašė „Washington Star“.

1859 m. rugsėjo 24 d. „The Illustrated London News“ pranešime teigiama, kad Paryžiuje iš telegrafo aparatų skriejo kibirkštys, o telegrafo operatorius Frederickas Royce'as Vašingtone pranešė patyręs „labai stiprų elektros smūgį, kuris jį akimirksniu apstulbino“, 1859 m. rugsėjo 5 d. rašė „The New York Times“. „Priešais mane sėdėjęs senukas, kuris buvo už kelių pėdų nuo manęs, pasakė, kad matė, kaip nuo mano kaktos šoktelėjo ugnies kibirkštis“, – pasakojo F. Royce'as.

2016 m. tyrimo duomenimis, iš viso Carringtono įvykis paveikė beveik pusę telegrafo stočių Jungtinėse Valstijose.

Kas sukėlė Carringtono įvykį?

Pasak NASA, Saulės žybsniai – didžiausi žybsniai Saulės sistemoje – tai intensyvūs plazmos ir spinduliuotės išsiveržimai, susiję su Saulės dėmėmis. Saulė iššaukia Saulės žybsnius, kai staiga išsiskiria mūsų žvaigždėje susikaupusi magnetinė energija, 2021 m. žurnale „Annual Review of Astronomy and Astrophysics“ paskelbtame tyrime rašo Škotijos Glazgo universiteto Saulės fizikas Hughas Hudsonas.

Saulės žybsnius dažnai lydi milžiniškų Saulės medžiagos burbulų, vadinamų vainiko masės išmetimų (CME), išsiveržimas. Šiuose išsiveržimuose gali būti milijardai tonų plazmos – elektros krūvį turinčių dalelių debesų – kurie gali skrieti milijonų kilometrų per valandą greičiu, pažymi NASA.

H. Hudsono 2021 m. atliktame tyrime apskaičiuota, kad Carringtono žybsnio spinduliuotė greičiausiai turėjo apie 4 X 10³² ergų energijos – t. y. tiek pat, kiek 10 milijardų 1 megatonos branduolinių bombų. Jis taip pat apskaičiavo, kad įvykio CME greičiausiai turėjo apie 3 X 10³² ergų kinetinės energijos.

Tikėtina, kad žybsnis sukėlė vainikinės masės išmetimą, kuris mūsų planetą perliejo dideliu greičiu plūstelėjusiais itin įkaitusios plazmos debesimis, į kuriuos buvo įsiterpę ir intensyvūs magnetiniai laukai. Kai tokie išsiveržimai atsitrenkia į Žemės magnetosferą – planetą supantį sluoksnį, kuriame yra Žemės magnetinio lauko sulaikytos plazmos – ši plazma gali tekėti žemyn planetos magnetinio lauko linijomis ir bombarduoti Žemės atmosferos molekules, sukurdama šiaurės ar pietų pašvaistes.

Pasak NOAA, Saulės žybsniai taip pat gali sukelti intensyvias elektros sroves magnetosferoje. Šios srovės savo ruožtu gali sukelti magnetinius trikdžius Žemėje, kurie gali sukelti elektros sroves ilgose elektrai laidžių medžiagų atkarpose – pavyzdžiui, elektros linijose, telekomunikacijų kabeliuose ir vamzdynuose.

Geomagnetinės audros gali nuniokoti Žemę. 1989 m. geomagnetinė audra per 90 sekundžių nutraukė elektros tiekimą visai Kanados Kvebeko provincijai ir, NASA duomenimis, 6 mln. vartotojų devynioms valandoms liko tamsoje. Ji taip pat sugadino transformatorius iki pat Naujojo Džersio (įskaitant branduolinėje elektrinėje) ir beveik sugriovė JAV elektros tinklus nuo rytinės pakrantės iki Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų.

Geomagnetinės audros taip pat gali sutrikdyti radijo ryšį ir GPS navigaciją – nes iškraipo atmosferą taip, kad pakinta radijo signalų keliai, pažymi NOAA. Pavyzdžiui, 2003 m. dėl vadinamosios Helovino audros Federalinė aviacijos administracija maždaug 30 valandų negalėjo teikti GPS navigacijos nurodymų, kaip teigiama 2011 m. JAV Vidaus saugumo departamento užsakymu atliktame tyrime.

Saulės plazma taip pat gali įkaitinti viršutinius planetos atmosferos sluoksnius – dėl to jie išsipučia ir gali nutempti žemoje Žemės orbitoje esančius palydovus, nurodo NOAA.

Kas būtų, jei Carringtono įvykis pasikartotų dabar?

Pasaulis tapo kur kas labiau priklausomas nuo elektros energijos nei tada, kai nutiko Carringtono įvykis. Jei dabar nutiktų toks pat galingas Saulės žybsnis, nukreiptas į Žemę (o ne į kitą Saulės pusę nuo mūsų planetos, kur jis neturėtų jokių tiesioginių pasekmių mūsų pasauliui), jis galėtų padaryti neregėtos žalos.

Pavyzdžiui, 2013 m. Didžiosios Britanijos draudimo milžinės „Lloyd's of London“ atliktame tyrime apskaičiuota, kad dėl Carringtono lygio įvykio elektros energijos tiekimo sutrikimų vien Šiaurės Amerikos energetikos pramonė galėtų netekti iki 2,6 trilijono JAV dolerių pajamų. Tyrime taip pat nustatyta, kad pasauliniai elektros energijos tiekimo sutrikimai galėtų trukti iki kelerių metų – nes toks įvykis vienu metu galėtų sugadinti daugybę itin aukštos įtampos transformatorių, kuriuos sunku pakeisti. Dėl to savo ruožtu galėtų smarkiai sutrikti finansų rinkos, bankininkystė, telekomunikacijos, verslo sandoriai, skubios pagalbos ir ligoninių paslaugos, vandens, degalų ir maisto transportavimas.

Panašiai 2017 m. žurnale „Space Weather“ paskelbtame tyrime nustatyta, kad ekstremaliausio elektros energijos tiekimo nutraukimo scenarijaus atveju, kuris paveiktų 66 proc. JAV gyventojų, kasdieniai ekonominiai nuostoliai šalies viduje galėtų siekti 41,5 mlrd. dolerių ir dar 7 mlrd. dolerių nuostolių dėl tarptautinių tiekimo grandinės sutrikimų. O jei būtų paveiktos tik kraštutinės šiaurinės valstijos, kuriose gyvena 8 proc. JAV gyventojų, ekonominiai nuostoliai per dieną galėtų siekti 6,2 mlrd. dolerių – ir 0,8 mlrd. dolerių tarptautinių tiekimo grandinių nuostolių. (Tyrimas atliktas naudojant 2011 m. JAV dolerio vertę)

Tačiau nors Carringtono įvykis buvo galingas, „panašių įvykių matėme ir vėliau“, – sako H. Hudsonas. Pavyzdžiui, 2003 m. du vadinamieji Helovino Saulės žybsniai galėjo išspinduliuoti panašų spinduliuojamos energijos kiekį kaip ir Carringtono įvykis.

Todėl mokslininkas užsimena, kad Saulės žybsnis, prilygstantis Carringtono įvykiui, gali nekelti tokios didelės grėsmės žmonijai, kaip kai kas baiminasi. Vis dėlto šiandien į Žemę nukreiptas Carringtono įvykio analogas „turėtų didelį poveikį, daugiausia žmogaus veiklai kosmose“.

„Mes neturime daug praktikos tokiam įvykiui, nes kosminės priemonės dar nebuvo veikiamos tokio masto įvykio“, – pastebi mokslininkas. Iš tiesų, „Apollo“ astronautai į Mėnulį išvyko per patį Saulės aktyvumo įkarštį – bet „tai buvo mažesnio masto, nors vis tiek labai pavojinga neapsaugotiems žmonėms kosmose“, pažymi H. Hudsonas.

Be to, esama įrodymų, kad Saulė gali būti pajėgi sukelti „superžybsnius“, kurie gali išlaisvinti 10 kartų ar net daugiau energijos nei Carringtono įvykis. Pavyzdžiui, 2021 m. žurnale „Astrophysical Journal“ paskelbtame tyrime mokslininkai, naudodamiesi dabar jau nebenaudojamu NASA kosminiu teleskopu „Kepler“, nustatė, kad per ketverius metus 15 į Saulę panašių žvaigždžių išleido 26 superžybsnius, kurių energija buvo iki 100 kartų didesnė nei Carringtono įvykio. 2020 m. žurnale „Astrophysical Journal“ paskelbtame tyrime per pirmuosius NASA vykdomos TESS misijos metus buvo nustatyti panašūs rezultatai.

Be to, analizuodami medžių rieves mokslininkai aptiko Saulės sprogimų metu susidariusių radioaktyviosios anglies-14 atomų, kurių branduoliuose yra dviem neutronais daugiau nei įprastų anglies atomų, pėdsakų. Anglies-14 kiekio šuoliai, pastebėti 660 m. pr. m. e., 774 m. e. m. ir 994 m. e. m., galėjo kilti dėl superžybsnių, kurie buvo daug stipresni nei Carringtono įvykis, sako H. Hudsonas.

„Pažymėtina tai, kad net Carringtono įvykis ar panašaus masyvumo įprastiniai įvykiai nėra aptinkami naudojant anglies-14 metodą, – nurodo mokslininkas. – Taigi, šie senoviniai įrašai yra grėsmingi.“

Kada gali nutikti kitas toks įvykis?

2024 m. vasario 29 d. žurnale „Space Weather“ paskelbtame tyrime, siekiant įvertinti Carringtono įvykio stiprumą, išnagrinėtos 1859 m. magnetinio lauko įrašų skaitmeninės kopijos. Remdamiesi rodmenimis, tyrėjai padarė išvadą, kad Carringtono lygio reiškiniai greičiausiai įvyksta kartą per 100–1000 metų. Tačiau tiksliai nežinodami, kokio galingumo buvo šis įvykis, mokslininkai gali tik daryti prielaidas, kaip dažnai gali pasitaikyti tokio pobūdžio Saulės žybsniai.

2021 m. žurnale „Astrophysical Journal“ publikuotame tyrime, kuriame analizuojami „Kepler“ duomenys, teigiama, kad maždaug 10 kartų stipresni superžybsniai nei Carringtono įvykis gali įvykti maždaug kas 3000 metų, o maždaug 100 kartų stipresni – maždaug kas 6000 metų. Vis dėlto mūsų Saulės dažnumas, kokiu gali nutikti į Carringtono panašūs ar galingesni žybsniai, „nėra gerai žinomi“, nurodo H. Hudsonas.

Kalbant apie Saulės žybsnius, galinčius išskirti didelius anglies-14 atomų šuolius, matomus medžių rievėse, mokslininkai dabar žino bent apie pusę tuzino tokių sprogimų, „išsibarsčiusių per holoceną, t. y. per 10 000 metų“, pažymi mokslininkas.

Parengta pagal „Live Science“.