آیا طوفان خورشیدی می‌تواند حیات روی زمین را نابود کند؟

حیات روی زمین در تمام ابعاد، از ریزترین موجودات تا عظیم‌الجثه‌ترین جاندارانی که روزگارانی روی این سیاره زیسته و منقرض شده‌اند، وجود خود را مدیون گرمای تابشی خورشید است. اما اگر زمانی این تشعشعات از کنترل خارج شود و میلیاردها تن مواد خورشیدی باردار ناگهان با سرعت هزاران کیلومتر در ثانیه به ما برسند چه اتفاقاتی رخ خواهد داد؟ زمانی که زمین تحت ضربه‌ی مستقیم یک شراره خورشیدی قرار بگیرد چه روی خواهد داد؟ و یک پرسش بسیار مهم دیگر: آیا شراره خورشیدی به‌شرطی که به اندازه کافی قوی باشد می‌تواند حیات روی سیاره‌مان را به آن شکل و مفهومی که می‌شناسیم برای همیشه به نابودی بسپارد؟

این پرسش‌ها در نگاه نخست کوتاه و ساده ولی پاسخ به آن‌ها پیچیده است. ولی همچنان اکثر دانشمندان روی یک چیز با همدیگر اتفاق نظر دارند: میدان مغناطیسی زمین و اتمسفری که به‌عنوان نوعی عایق عمل می‌کند، ما را به خوبی حتی دربرابر قوی‌ترین فوران‌های خورشیدی هم محافظت می‌کند. درحالی‌که طوفان خورشیدی می‌تواند سیستم‌های راداری و رادیویی را دستخوش تغییر یا اختلال کند یا شاید ماهواره‌ها را از کار بیندازد، ولی بازهم می‌توانیم با قطعیت بگوییم که حتی مضرترین تشعشعات خورشیدی نیز مدت‌ها قبل از رسیدن به سطح زمین و تماس با پوست انسان، در آسمان و در طی مسیرشان تا سطح زمین از اثر خواهند افتاد.

الکس یانگ، دانشیار مدیر علوم در بخش علوم هلیوفیزیک در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در گرین‌بلت مریلند می‌گوید: «ما در سیاره‌ای زندگی می‌کنیم که اتمسفر بسیار غلیظی دارد و تمام تشعشعات مضر تولیدشده در یک شراره خورشیدی را متوقف می‌کند.» یانگ در ویدئویی در سال ۲۰۱۱ گفت: «حتی در بزرگ‌ترین رویدادهایی که در ۱۰ هزار سال گذشته دیده‌ایم، می‌بینیم که تأثیر آن برای آسیب رساندن به جو کافی نیست [و نمی‌توان گفت که] دیگر محافظت نمی‌شویم.»

یانگ همچنین به سال معروف و آخرالزمانی ۲۰۱۲ در دنیای سینما و عده‌ای دیگر اشاره می‌کند و به یاد می‌آورد که در آن روزها نیز برخی بر این باور بودند که زمین توسط شراره‌های خورشیدی نابود خواهد شد؛ درحالی‌که در واقعیت هیچ اتفاق خاصی رخ نداد.

بااین‌حال، تمام شراره‌های خورشیدی نیز کاملاً بی‌ضرر نیستند. درحالی‌که میدان مغناطیسی زمین از مرگ و انقراض‌های گسترده ناشی از تشعشعات خورشیدی جلوگیری می‌کند، ولی نباید فراموش کرد که صرف همان نیروی الکترومغناطیسی یک شراره نیز می‌تواند شبکه‌های برق، اتصالات اینترنتی و سایر وسایل ارتباطی روی زمین را مختل کند و منجر به هرج‌و‌مرج و حتی مرگ شود. کارشناسان هواشناسی فضایی در ناسا و سایر آژانس‌های فضایی این تهدید را جدی می‌گیرند و خورشید را برای فعالیت‌های بالقوه خطرناک زیر نظر دارند.

زبانه‌های خورشیدی در اتمسفر خورشید

شراره‌های خورشیدی چیست؟

زبانه‌‌های خورشیدی زمانی رخ می‌دهند که خطوط میدان مغناطیسی خورشید دچار انقباض و پیچ‌خوردگی شوند. این حالت باعث ایجاد طوفان‌های عظیمی از انرژی الکترومغناطیسی به‌اندازه یک سیاره در سطح خورشید می‌شوند. ما می‌توانیم این طوفان‌ها را به‌صورت لکه‌های سرد و تیره‌ای ببینیم که به‌عنوان لکه‌های خورشیدی شناخته می‌شوند. در اطراف لکه‌های خورشیدی، پیچک‌های عظیمی از خطوط میدان مغناطیسی دچار پیچ‌خوردگی و گاهی اوقات درهم‌تنیدگی می‌شوند و فروزش‌های قدرتمندی از انرژی یا شراره‌های خورشیدی ایجاد می‌کنند.

پژوهش‌های مختلف نشان داده که بیشتر انرژی ناشی از شراره‌های خورشیدی به‌صورت پرتو فرابنفش و ایکس تابش می‌شود. بااین‌حال، انرژی شدید یک شراره می‌تواند گازهای مجاور خودش در اتمسفر خورشید را گرم کند و حباب‌های عظیمی از ذرات باردار معروف به اجرام خروجی از تاج خورشیدی (CME) را به فضا پرتاب کند. اگر لکه‌های خورشیدی شعله‌ورشونده رو به زمین باشد، هر CME ایجادشده دقیقاً به سمت ما با شدت و ناگهانی خیز خواهد برداشت. رسیدن این جریان‌ها به سیاره ما معمولاً بین ۱۵ ساعت تا چند روز طول می‌کشد.

خواه در مورد CMEها شنیده باشید خواه نه، احتمالاً صدها مورد از آن‌ها را طی زندگی‌تان تجربه کرده‌اید. بنابر گزارش‌های ناسا، بسته به موقعیتمان در چرخه ۱۱ ساله خورشید، این ستاره از یکی در هفته تا چندین مورد در روز CME ساطع می‌کند. اکثر CMEها به‌لطف میدان مغناطیسی قدرتمند زمین یا مگنتوسفر، از روی سیاره عبور می‌کنند؛ بدون اینکه کسی از آن‌ها خبردار شود یا آسیب خاصی به چیزی وارد کنند.

هرچند که هنوز هم برخی از بزرگ‌ترین و پرانرژی‌ترین CMEها می‌توانند میدان مغناطیسی سیاره ما را در حین عبور فشرده کنند و منجر به نوعی طوفان شوند که از آن‌ها به‌عنوان طوفان ژئومغناطیسی یاد می‌شود.

با وارد شدن انرژی الکترومغناطیسی از خورشید به مگنتوسفر سیاره زمین، اتم‌ها و مولکول‌های جو زمین از نظر الکتریکی باردار شده و اثراتی ایجاد می‌کنند که در سراسر جهان قابل مشاهده است. در طی چنین طوفان‌هایی، شفق قطبی که معمولاً فقط در نزدیکی قطب شمال دیده می‌شود، می‌تواند آنقدر به سمت پایین حرکت کند که در نزدیکی استوا نیز قابل مشاهده باشد.

از طرفی این امکان وجود خواهد داشت که سیستم‌های رادیویی و رادار در سراسر جهان خاموش شده و شبکه‌های الکتریکی هم بیش از حد بارگیری شوند و در ادامه برق خود را از دست بدهند. برخی کارشناسان از این نگرانند که یک شاید روزی یک CME به اندازه کافی بزرگ بتواند با وارد آوردن فشار و بارهای بیش از حد کابل‌های اینترنت زیر دریا را از کار بیندازد و بخش‌هایی از جهان را برای هفته‌ها یا حتی ماه‌ها از دسترسی به شبکه جهانی منع کند و بدین ترتیب و به تعبیر آن‌ها باعث رقم خوردن یک «آخرالزمان اینترنتی» شود؛ اگرچه این اتفاق هنوز رخ نداده است. ماهواره‌ها و ایستگاه‌های فضایی مستقرشده در مدارهای بالاتری که از حفاظت توسط اتمسفر زمین بهره نمی‌برند، می‌توانند توسط تشعشعات مرتکب CME ضعیف شوند.

بااین‌حال بازهم باید اشاره کنیم که حتی قدرتمندترین طوفان ژئومغناطیسی ثبت‌شده در تاریخ بشر (طبیعتاً از زمان تشخیص ثبت وقایع اینچنینی) موسوم به رویداد کارینگتون در سال ۱۸۵۹ هیچ تأثیر قابل توجهی بر سلامت انسان یا سایر جانداران روی زمین نداشت. اگر قبل از آن تاریخ نیز طوفان‌های خورشیدی قوی‌تری به سیاره‌ی ما ضرباتی وارد آورده باشند، هیچ مدرکی مبنی بر آسیب رساندنشان بر سلامت انسان به‌طور تأثیرگذار یافت نشده است.

تصویری از یک شراره خورشیدی که توسط ناسا در سال ۲۰۱۳ در یک دوره فعالیت خورشیدی بالا گرفته شد.

داگ بیسکر، محقق مرکز پیش‌بینی آب‌و‌هوای فضایی سازمان ملی اقیانوسی و جوی امریکا، به مرکز پژوهش‌های خورشیدی (سولار سنتر) استنفورد گفت:

تحت هیچ شرایطی، شراره‌ها تأثیر قابل‌توجهی بر ما اینجا روی زمین ندارند. چه نوع شارهایی باید به زمین اصابت کند تا بتواند ما را از بین ببرد؟ من پاسخ این سؤال را نمی‌دانم؛ اما بدیهی است که هرگز حتی یک رویداد خورشیدی به اندازه‌ی کافی بزرگ را مشاهده نکرده‌ایم که اثرات قابل اندازه‌گیری یا محسوسی بر سلامت انسان داشته باشد.

نابودی با سایر ستاره‌های نزدیک به زمین

حال به یک گمانه‌زنی جالب دیگر می‌پردازیم. تا اینجا دریافتیم که شاید نزدیک‌ترین و آشناترین ستاره‌ی کیهان برای ما خطر انقراض ایجاد نکند؛ ولی سایر ستارگان چطور؟ دانشمندان گمان می‌کنند که سایر ستاره‌های نزدیک زمین می‌توانند چنین کاری را انجام دهند. وقتی سوخت برخی ستاره‌ها تمام می‌شود و به‌اصطلاح می‌میرند، در قالب یک ابرنواختر عظیم منفجر می‌شوند؛ پدیده‌ای که پرتوهای قدرتمندی را به فاصله‌ی میلیون‌ها سال نوری به فضا به‌صورت انفجاری پرتاب می‌کند. این انفجارها بسیار قوی‌تر از شراره‌های خورشیدی هستند.

اگر چنین انفجاری به‌اندازه کافی نزدیک به زمین رخ دهد، در آن صورت یک ستاره‌ی در حال مرگ می‌تواند سیاره‌ی ما را در میزان فراوانی از تابش فرابنفش غرق کند. این حجم عظیم از پرتوهای فرابنفش می‌تواند لایه محافظ اوزون سیاره ما را از بین ببرند و زمین را دربرابر رگباری از ذرات باردار میان‌ستاره‌ای آسیب‌پذیر کند.

نویسندگان یک مطالعه که به‌تازگی در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده، گمان می‌کنند که مرگ یک ستاره در فاصله ۶۵ سال نوری از زمین، شاید در حدود ۳۵۹ میلیون سال پیش (دوره دونین؛ ۴۱۶ میلیون تا ۳۵۸ میلیون سال پیش) عیناً کاری به همین شکل کار را درمورد زمین انجام داده باشد. انقراض دسته جمعی در پایان این دوره منجر به مرگ ۷۰ درصد از بی‌مهرگان زمین شد، گرچه دانشمندان از علت این انقراض مطمئن نیستند. بااین‌حال، بررسی هاگ‌های فسیلی مربوط به زمان آن انقراض، نشانه‌هایی از آسیب‌های پرتو فرابنفش را نشان می‌دهد. این نشانه‌ها درنهایت این گزینه را مطرح می‌سازند که شاید یک ستاره در حال انفجار باعث آن انقراض بوده باشد.

خوشبختانه نویسندگان مطالعه اطمینان می‌دهند که هیچ ابرنواختر به اندازه کافی نزدیک به زمینی وجود ندارد که بتواند به‌عنوان گزینه‌ای احتمالی در آینده‌های نزدیک چنین تهدیدی را برای زمین و جاندارانش ایجاد کند. ما در حال حاضر فقط خورشید کوچک و گرم را در مرکز منظمه شمسی خودمان داریم و اتمسفر مناسب زمین باعث می‌شود تا روابط دوستانه‌ای با این ستاره داشته باشیم و آسیب خاصی از جانب آن تهدیدمان نکند.