V dnešním moderním, uspěchaném světě je lidská činnost do značné míry závislá na elektrické infrastruktuře. Pokud dojde k výpadku energetických sítí, naše systémy řízení klimatu se vypnou, naše počítače zemřou a všechny elektronické formy obchodu a komunikace ustanou. Kromě toho je však lidská činnost v 21. století stále více závislá na infrastruktuře umístěné na nízké oběžné dráze Země (LEO).
Kromě mnoha telekomunikačních satelitů, které jsou v současné době ve vesmíru, je zde také Mezinárodní vesmírná stanice a flotilu satelitů GPS. Z tohoto důvodu je aktivita slunečních erupcí považována za vážné nebezpečí a její zmírnění je prioritou. Tým vědců z Harvardské univerzity to nedávno zveřejnil, aby to řešil studie který navrhuje odvážné řešení – umístění obřího magnetického štítu na oběžnou dráhu.
Studie – která byla dílem doktora Manasavi Lingama a profesora Abrahama Loeba z Harvard Smithsonian Center for Astrophysicist (CfA) – se nedávno objevila online pod názvem „ Strategie dopadu a zmírnění budoucích slunečních erupcí “. Jak vysvětlují, sluneční erupce představují v dnešním světě obzvláště vážné riziko a stanou se ještě větší hrozbou kvůli rostoucí přítomnosti lidstva v LEO.
Sluneční erupce jsou předmětem zájmu již více než 150 let, od té doby, kdy se objevily slavné Akce Carrington z roku 1859. Od té doby bylo věnováno velké úsilí studiu slunečních erupcí z teoretického i pozorovacího hlediska. A díky pokrokům, kterých bylo za posledních 200 let dosaženo v oblasti astronomie a průzkumu vesmíru, jsme se hodně naučili o jevech známých jako „vesmírné počasí“.
Zvýšená závislost lidstva na elektřině a vesmírné infrastruktuře nás zároveň učinila zranitelnějšími vůči extrémním jevům kosmického počasí. Ve skutečnosti, pokud by se událost v Carringtonu odehrála dnes, odhaduje se, že by způsobila globální poškození elektrických sítí, satelitní komunikace a globálních dodavatelských řetězců.
Kumulativní celosvětové ekonomické ztráty podle a zpráva za rok 2009 podle Space Studies Board („Severe Space Weather Events – Understanding Societal and Economic Impacts“) by činila 10 bilionů dolarů a obnova by trvala několik let. A přesto, jak vysvětlil profesor Loeb pro Universe Today prostřednictvím e-mailu, této hrozbě z vesmíru se dostalo mnohem menší pozornosti než jiným možným hrozbám.
'Pokud jde o riziko z oblohy, většina pozornosti byla v minulosti věnována asteroidům,' řekl Loeb. „Zabili dinosaury a jejich fyzický dopad v minulosti byl stejný jako v budoucnosti, pokud se jejich oběžné dráhy nevychýlí. Sluneční erupce však mají malý biologický dopad a jejich hlavní dopad je na technologii. Před sto lety však v okolí nebylo mnoho technologické infrastruktury a technologie exponenciálně roste. Proto je škoda vysoce asymetrická mezi minulostí a budoucností.“
Umělcův koncept velkého asteroidu procházejícího kolem systému Země-Měsíc. Poděkování: Kombinace snímků ESO/NASA s laskavým svolením Jasona Majora/Lights in the Dark.
K vyřešení tohoto problému Lingham a Loeb vyvinuli jednoduchý matematický model pro posouzení ekonomických ztrát způsobených sluneční erupcí v průběhu času. Tento model zohledňoval rostoucí riziko poškození technologické infrastruktury na základě dvou faktorů. Za prvé zvážili skutečnost, že energie slunečních erupcí se s časem zvyšuje, a pak to spojili s exponenciálním růstem technologie a HDP.
Zjistili, že v delším časovém měřítku se vzácné typy slunečních erupcí, které jsou velmi silné, stávají mnohem pravděpodobnějšími. Ve spojení s rostoucí přítomností a závislostí lidstva na kosmických lodích a satelitech v LEO to povede k nebezpečné konjunkci někde na cestě. Nebo jak Loeb vysvětlil:
„Předpokládáme, že během ~150 let dojde k události, která způsobí škody srovnatelné se současným americkým HDP ve výši ~20 bilionů dolarů, a škody budou později exponenciálně narůstat, dokud se technologický rozvoj nenasytí. O takovou předpověď se nikdy předtím nikdo nepokusil. Navrhujeme také nový nápad, jak snížit poškození od energetických částic magnetickým štítem. To byl můj nápad a nebyl dříve navržen.'
K řešení tohoto rostoucího rizika Lingham a Loeb také zvažovali možnost umístění magnetického štítu mezi Zemi a Slunce. Tento štít by byl umístěn na Zemi-Slunce Lagrangeův bod 1 , kde by byl schopen vychýlit nabité částice a vytvořit umělý bowshock kolem Země. V tomto smyslu by tento štít chránil Zemi způsobem, který je podobný tomu, co již dělá její magnetické pole, ale s větším účinkem.
Ilustrace navrhovaného magnetického deflektoru umístěného v Lagrangeově bodě L1 Země-Slunce. Kredit: Lingam a Loeb, 2017
Lingham a Loeb na základě svého posouzení uvádějí, že takový štít je z hlediska základních fyzikálních parametrů technicky proveditelný. Byli také schopni poskytnout základní časový plán pro stavbu tohoto štítu, nemluvě o některých hrubých odhadech nákladů. Jak naznačil Loeb, takový štít by mohl být postaven před koncem tohoto století a za zlomek nákladů, které by vznikly poškozením sluneční erupcí.
„Konstrukční projekt spojený s magnetickým štítem, který navrhujeme, by mohl ve vesmíru trvat několik desetiletí,“ řekl. 'Náklady na vynesení potřebné infrastruktury do vesmíru (o hmotnosti 100 000 tun) budou pravděpodobně řádově 100 miliard dolarů, mnohem méně než očekávané škody za století.'
Je zajímavé, že myšlenka použití magnetického štítu k ochraně planet byla navržena již dříve. Tento typ štítu byl například také předmětem prezentace na letošním „ Workshop Planetary Science Vision 2050 “, kterou pořádala NASA Divize planetární vědy (PSD). Tento štít byl doporučen jako prostředek ke zlepšení atmosféry Marsu a usnadnění mise posádky na jeho povrch v budoucnu.
V průběhu prezentace s názvem „ Budoucí prostředí Marsu pro vědu a průzkum “, ředitel NASA Jim Green diskutoval o tom, jak může magnetický štít chránit slabou atmosféru Marsu před slunečním větrem. To by umožnilo jeho doplnění v průběhu času, což by mělo další výhodu v tom, že by se Mars zahříval a kapalná voda by mohla znovu proudit na jeho povrch. Pokud to zní podobně jako návrhy pro terraformování Marsu , to proto, že je!
Umělecký dojem zářící hvězdy červeného trpaslíka, obíhajícího exoplanetou. Poděkování: NASA, ESA a G. Bacon (STScI)
Mimo Zemi a Sluneční soustavu jsou důsledky pro tuto studii zcela ohromující. V posledních letech bylo nalezeno mnoho terestrických planet obíhajících v blízkých hvězdných systémech typu M (aka. červený trpaslík). Kvůli způsobu, jakým tyto planety obíhají těsně kolem svých sluncí, a kvůli proměnlivé a nestabilní povaze hvězd typu M vyjádřili vědci pochybnosti o tom, zda by tyto planety mohly být skutečně obyvatelné.
Stručně řečeno, vědci se odvážili, že v průběhu miliard let by kamenné planety, které obíhají v blízkosti svých sluncí, jsou s nimi slapově uzamčeny a jsou vystaveny pravidelným slunečním erupcím, ztratí svou atmosféru. V tomto ohledu by magnetické štíty mohly být možným řešením pro vytváření extrasolárních kolonií. Umístěte velký štít na oběžnou dráhu v bodě L1 Lagrange a už se nikdy nebudete muset bát silných magnetických bouří, které pustoší planetu!
Kromě toho tato studie nabízí možné řešení Fermiho paradoxu. Při hledání známek mimozemské inteligence (ETI) by mohlo mít smysl sledovat vzdálené hvězdy, zda neobsahují známky obíhajícího magnetického štítu. Jak vysvětlil profesor Leob, takové struktury již mohly být detekovány kolem vzdálených hvězd a mohly by vysvětlit některá neobvyklá pozorování astronomů:
'Otisk štítu postaveného jinou civilizací by mohl zahrnovat změny, které vyvolává v jasnosti hostitelské hvězdy v důsledku zákrytu (podobné chování jako Tabbyho hvězda), pokud je struktura dostatečně velká. Situace by mohla být podobná jako u Dysonových koulí, ale namísto sklizně energie hvězdy je účelem infrastruktury chránit technologickou civilizaci na planetě před erupcemi její hostitelské hvězdy.Je předem jasné, že s postupem času a technologií se bude přítomnost lidstva ve vesmíru (a spoléhání se na něj) zvyšovat. Příprava na ty nejdrastičtější události kosmického počasí, které na nás sluneční soustava může vrhnout, má smysl. A pokud jde o velké otázky jako „jsme ve vesmíru sami?“, také dává smysl vzít naše nejsmělejší koncepty a návrhy a zvážit, jak by mohly ukázat cestu k mimozemské inteligenci.
Další čtení: arXiv