Быстрая прожарка

Американские ученые высчитали, когда на Солнце вспыхнет разрушительная для человеческой цивилизации супервспышка. Они использовали геологические и астрономические данные об аналогичных событиях, которые происходили на Солнце и других звездах. Согласно их выводам, мощный корональный выброс массы, который может привести к почти полному исчезновению жизни на Земле, происходит раз в 20 миллионов лет. Исследование на эту тему доступно в библиотеке электронных препринтов arXiv.org.

Самая сильная геомагнитная буря за всю историю наблюдений имеет собственное название — Событие Кэррингтона. Оно произошло 1-2 сентября 1859 года и было вызвано крупным корональным выбросом массы из-за сильной вспышки на Солнце. Возмущение электромагнитного поля Земли привело к сбою телеграфных систем в США и Европе. Сообщалось о случаях поражения операторов током. Над многими регионами планеты наблюдались полярные сияния. Они были очень яркими и были видны даже над южными широтами — например, над Карибскими островами и Центральной Африкой. В Северном полушарии при их свете можно было ночью читать газеты, а золотоискатели в Скалистых горах путали северное сияние с утренней зарей.

В 2013 году специалисты Лондонского Ллойда и Центра атмосферных и экологических исследований США (Atmospheric and Environmental Research ) оценили воздействие События Кэррингтона на современную экономику. По их подсчетам, только США потеряли бы 0,6-2,6 триллиона долларов. По оценкам ученых, подобное случается каждые 500 лет. Однако солнечные вспышки, которые потенциально могут привести к повторению солнечного «супершторма», происходят гораздо чаще. Одна из них была зафиксирована 23 июля 2012 года, однако выброс корональной массы прошел мимо Земли.

Энергия больших солнечных вспышек достигает около 10³² эрг, что значительно превышает энергию, которая могла бы быть получена при сжигании всех разведанных на Земле запасов горючих ископаемых. Однако возможно возникновение гораздо более мощных и чрезвычайно редких супервспышек, которые могут оказать серьезное воздействие на биосферу планеты и вызвать глобальные вымирания.

Астрономы Гарвардского университета оценили такую возможность. Они исходили из предположения, что глобальные вымирания происходят каждые 26 миллионов лет, поэтому вспышки должны происходить в конце этих сроков. Чтобы определить, как часто возникают солнечные штормы, ученые изучили соответствующую научную литературу. Так, японские ученые проанализировали данные космического телескопа Kepler, наблюдавшего приблизительно сотню тысяч звезд, и пришли к выводу, что супервспышка с энергией в 10³⁴ эрг происходит каждые две тысячи лет.

Космическая катастрофа такого масштаба предположительно имела место в Солнечной системе в 775 году нашей эры, хотя точных доказательств этого нет. Другая возможная супервспышка могла произойти в 993 году. На основе этих и других данных астрономы полагают, что каждые 20 миллионов лет Солнце выбрасывает энергию в 10³⁷-10³⁸ эрг. Интервалы между вспышками могут быть более неравномерными, что, опять же, делает возможной их связь с масштабными вымираниями.

Вспышка в 10³⁷ эрг в сто тысяч раз сильнее вспышки в 10³² эрг. Какими могут быть последствия этого события для Земли и ее обитателей?

От космического излучения жизнь на Земле защищает толстая атмосфера, магнитные поля и слой озона, который предотвращает попадание на тела людей и животных наиболее губительных ультрафиолетовых лучей (UF-B и UF-C). Проблема в том, что роль этих факторов изучена только при обычных вспышках, поэтому ученые прибегли к экстраполяции, используя данные как о корональных выбросах массы, так и о гамма-вспышках близлежащих звезд, которые могли привести к массовым вымираниям.

Солнце может атаковать Землю двумя способами. Во-первых, это электромагнитная радиация, во-вторых — солнечные энергетические частицы. Последние, попадая в атмосферу, вызывают ее ионизацию и способствуют образованию оксидов азота. Эти соединения участвуют в реакциях, приводящих к уменьшению концентрации озона, что, в свою очередь, делает атмосферу более уязвимой для ультрафиолетовой электромагнитной радиации. Событие Кэррингтона вызвало падение уровня озона в среднем на пять процентов; для высоких широт этот показатель достигал 14 процентов. Что касается гипотетической супервспышки AD 775 — содержание озона могло упасть на 5-32 процента, что увеличило степень поражения животных и растений от ультрафиолета на 14-25 процентов.

По оценкам исследователей, вспышка в 10³⁶ эрг почти полностью уничтожит озоновый слой. Возросшая интенсивность ультрафиолетовой радиации, в свою очередь, приведет к мутациям, уменьшению фертильности, подавлению жизненно важных физиологических процессов и даже к смерти. Кроме того, уменьшатся темпы усвоения углекислого газа и нарушатся циклы продуцирования минеральных веществ в океане. Это ударит по фитопланктону и его способности к фотосинтезу. Фитопланктон играет важную роль в регуляции биохимических циклов, образовании биомассы и поддержании биологического разнообразия, поэтому будет нанесен колоссальный урон всем морским экосистемам. А сопутствующее увеличение концентрации диоксида углерода вызовет парниковый эффект.

Подобная картина характерна для массового пермского вымирания, которое произошло 252 миллиона лет назад и считается крупнейшей биосферной катастрофой в истории Земли. Вымерли 96 процентов всех морских видов, более 70 процентов наземных позвоночных, сильно пострадали и насекомые, чье биологическое разнообразие снизилось на 83 процента. По геологическим меркам вымирание произошло почти молниеносно — за 60 тысяч лет. На восстановление биосферы ушло куда больше времени — 10-30 миллионов лет.

Однако даже относительно слабые вспышки, такие как Событие Кэррингтона, могут привести к коллапсу технологической цивилизации, повлияв на технику и различные устройства, уничтожив 10 процентов всех орбитальных спутников. Вероятность такого события в ближайшее десятилетие оценивается менее чем в 10 процентов, а в ближайшее столетие вспышка мощностью 10³⁶ эрг может произойти с вероятностью около десятитысячной доли процента. Последствия этого ученые сравнивают с падением на Землю двухкилометрового астероида.

Источник: lenta.ru