Jeden błysk i mamy problem. Czy ludzkość jest gotowa na kaprysy Słońca?

Większość ludzi postrzega Słońce w kategorii lampy uprzyjemniającej im dzień i chroniącej przed zamarznięciem. W rzeczywistości mamy do czynienia z potężnym reaktorem termojądrowym, którego kaprys może w jednej chwili wywrócić nasze życie do góry nogami.

Wszystko przez temperamentną, choć stosunkowo regularną naturę Słońca. Wielka kula plazmy przeżywa okresy spokoju i momenty wzburzenia, następujące przemiennie mniej więcej w jedenastoletnich okresach. W tym czasie plazma leżąca w okolicach równika, nieco żwawsza niż w innych rejonach, wędruje w określony sposób, ciągnąc za sobą linie pola magnetycznego (wyglądające zupełnie inaczej niż w przypadku planet). Zależnie od tej aktywności, na powierzchni ujawniają się chłodne plamy i malownicze protuberancje.

Co najważniejsze, cyrkulacje plazmy i odkształcenia pola magnetycznego doprowadzają do nagłych wyrzutów naładowanych cząstek. Każdy taki odprysk to miliardy ton naładowanej materii – protonów, elektronów, cząstek alfa – sypanych szczodrze w kierunku planet i innych obiektów Układu Słonecznego. To właśnie ten kosmiczny wiatr uczestniczy w tworzeniu zjawiska zorzy polarnej oraz nadaje formę zjawiskowym warkoczom komet.

Problem zaczyna się wtedy, kiedy lekka bryza zamienia się w prawdziwy huragan.

Nie tak dawno, bo kilkanaście lat temu eksperci z NASA oraz NOAA (ang. National Oceanic and Atmospheric Administration) przestrzegali przed niebezpiecznym załamaniem kosmicznej pogody, jakie miało nastąpić w maju 2013 roku. Czasopismo "New Scientist" zapowiadało wtedy dotkliwe szkody w sektorach komunikacji oraz energetyki.

Na szczęście aż tak źle nie było, ale groźba nie była bezzasadna. Nasza gwiazda rzeczywiście przeżywała wówczas szczyt swojej aktywności. 13 maja w ciągu doby przez Układ Słoneczny przetoczyły się trzy ponadprzeciętne rozbłyski. Przynajmniej jeden z nich wiązał się z koronalnym wyrzutem masy (CME), czyli spektakularną erupcją gęstego obłoku naenergetyzowanej plazmy. Chmura zjonizowanych cząstek nie trafiła jednak w żadną planetę i pomknęła w kosmiczną próżnię. Mieliśmy szczęście.

Czego moglibyśmy się spodziewać, gdyby takie słoneczne tsunami uderzyło w naszą planetę? Pewną wskazówkę na ten temat dają przykłady dawnych rozbłysków. Do znaczących szkód doprowadziła silna erupcja z marca 1989 roku. Wyrzut koronalny dotarł do Ziemi w ciągu 3 dni (cząstki wiatru słonecznego poruszają się znacznie wolniej od światła – przyp.), rozpoczął fenomenalny pokaz zórz widzianych nawet na Florydzie i przy okazji… zafundował przerwę w dostawach prądu siedmiu milionom mieszkańców kanadyjskiego Quebecu.

Był to jednak dość skromny pokaz siły, w porównaniu do wypadków z roku 1859. 1 września brytyjski amator astronomii Richard Carrington odnotował wzrost liczby plam słonecznych, zwiastujący nadchodzący skok aktywności gwiazdy. W istocie doszło do koronalnego wyrzutu masy, który wyjątkowo szybko, bo już po 17 godzinach z całym impetem uderzył w ziemską atmosferę.

Jeśli wierzyć ówczesnym relacjom, zorze można było podziwiać pod każdą szerokością geograficzną, ze słupów telegraficznych sypały się iskry, a niektórych operatorów raził prąd. Burza Carringtona nie spowodowała większych zniszczeń, wyłącznie dlatego, że przypadła na okres tuż przed elektryfikacją. Z tego samego powodu, nie wiemy za wiele o podobnych zdarzeniach – być może jeszcze ciekawszych – z poprzednich epok.

Astronomowie nie mają wątpliwości, że burza o tej skali dzisiaj przyniosłaby szkody liczone w grubych miliardach dolarów. Linie przesyłowe, satelity, systemy komunikacji oraz delikatna elektronika mogłyby ulec zniszczeniu w przeciągu kilku godzin. Co więcej, w poważnym niebezpieczeństwie znaleźliby się każdy sprzęt i każdy astronauta przebywający poza osłoną naszej nieocenionej magnetosfery (stanowi to jedną z głównych przeszkód załogowych misji na Marsa).

W tej sytuacji należy zadać pytanie, czy jesteśmy bezbronni w starciu z własną gwiazdą? Niestety w żaden sposób nie potrafimy wpłynąć na jej aktywność, ani powstrzymać rozpędzonych cząstek. Jedyne co nam pozostaje, to monitorowanie Słońca, aby nie dać się zaskoczyć. Idea ta pod wieloma względami przypomina prognozowanie pogody i jest to nie najgorsze skojarzenie. Skoro nie umiemy dowolnie dyrygować wiatrem czy opadami, warto chociaż wiedzieć, czego się spodziewać, kiedy wziąć parasol i kiedy nie opuszczać domu.

Na prognozowanie kosmicznej pogody pozwalają coraz liczniejsze i nowocześniejsze satelity. Do pierwszych i jednocześnie najdłużej działających należy sonda SOHO (ang. Solar and Heliospheric Observatory), skonstruowana przy współpracy NASA i ESA. Urządzenie pozostaje zawieszone w punkcie libracyjnym L1 (między Ziemią a Słońcem – przyp.) i od 1995 roku nieustannie jest wpatrzone w Słońce, alarmując uczonych o wszelkich niepokojących zmianach. Warto odnotować, że przy okazji realizacji swojej głównej misji, SOHO odkryła około 3 tysięcy obiektów (głównie komet) pojawiających się w centrum Układu.

Obecnie w przestrzeni kosmicznej działa przynajmniej tuzin satelitów i sond monitorujących aktywność naszej gwiazdy oraz intensywność wiatru słonecznego. Sama NASA mówi o flocie tworzącej Heliophysics System Observatory. Pozostając w tej konwencji, za obecny okręt flagowy tej solarnej armady należy uznać wystrzeloną w 2018 roku sondę Parker Solar Probe. Jest to najbliższa Słońcu konstrukcja zbudowana przez człowieka, która do 2025 roku będzie poruszać się po coraz ciaśniejszej orbicie, aż przy 25. okrążeniu spłonie w fotosferze.

Wybrane spośród aktualnie działających sond solarnych (nazwa, właściciel, rok startu):

• SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), NASA, 1995;
• ACE (Advanced Composition Explorer), NASA, 1997;
• Hinode, JAXA, 2006;
• IBEX (Interstellar Boundary Explorer), NASA, 2008;
• SDO (Solar Dynamics Observatory) NASA, 2010;
• IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph), NASA, 2013;
• Parker Solar Probe, NASA, 2018;
• GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk), LASP, 2018;

Niestety, nawet najlepszy system alarmowy pomoże jedynie zmniejszyć potencjalne straty. Gdyby w tym momencie doszło do koronalnego wyrzutu masy, mielibyśmy kilkanaście, maksymalnie kilkadziesiąt godzin na reakcję. Tyle co nic, skoro mówimy o… właściwie całym cywilizowanym świecie. Tym bardziej, że nie istnieją żadne globalne procedury wypracowane na wypadek takiego kryzysu. I raczej prędko nie powstaną, bowiem świadomość słonecznego zagrożenia wśród społeczeństwa i decydentów pozostaje niemal zerowa.

Aktualnie jesteśmy w trakcie 25. cyklu słonecznego (liczone od pionierskich obserwacji w 1755 – przyp.), który rozpoczął się w grudniu 2019 i potrwa mniej więcej do roku 2030. Może znów nam dopisze szczęście.