Планируете поездку на Марс? Возьми побольше экранирования. По данным датчиков космического корабля НАСА (Advanced Composition Explorer), галактические космические лучи только что достигли космической эры.
«В 2009 году интенсивность космических лучей увеличилась на 19% по сравнению с тем, что мы видели за последние 50 лет», - говорит Ричард Мевальд из Caltech. «Увеличение является значительным, и это может означать, что мы должны переосмыслить, сколько радиационной защиты астронавты берут с собой в дальний полет».
Причиной всплеска является солнечный минимум, глубокое затишье солнечной активности, которое началось около 2007 года и продолжается сегодня. Исследователи давно знают, что космические лучи поднимаются, когда солнечная активность падает. В настоящее время солнечная активность так же слаба, как и в современную эпоху, что создает основу для того, что Мевальдт называет «идеальным штормом космических лучей».
«Мы переживаем самый глубокий солнечный минимум за почти столетие, - говорит Дин Песнелл из Центра космических полетов Годдарда, - поэтому неудивительно, что космические лучи находятся на рекордных для космической эры уровнях».
Галактические космические лучи приходят из-за пределов Солнечной системы. Это субатомные частицы - в основном протоны, но также и некоторые тяжелые ядра - ускоренные до почти световой скорости в результате отдаленных взрывов сверхновых. Космические лучи вызывают «воздушные потоки» вторичных частиц, когда они попадают в атмосферу Земли. Они представляют опасность для здоровья космонавтов. И один космический луч может отключить спутник, если он попадет в неудачную интегральную схему.
Солнечное магнитное поле - наша первая линия защиты от этих высоко заряженных, энергичных частиц. Вся солнечная система от Меркурия до Плутона и далее окружена пузырем солнечного магнетизма, называемым «гелиосферой». Это происходит из внутреннего магнитного динамо Солнца и раздуто до гигантских пропорций солнечным ветром. Когда космический луч пытается войти в солнечную систему, он должен пробиться сквозь внешние слои гелиосферы; и если он делает это внутри, есть чаща магнитных полей, ожидающих рассеять и отклонить злоумышленника.
«Во времена низкой солнечной активности это естественное экранирование ослабляется, и большее количество космических лучей может достичь внутренней солнечной системы», - объясняет Песнелл.
Мевальдт перечисляет три аспекта текущего солнечного минимума, которые объединяются, чтобы создать идеальный шторм:
(1) Солнечное магнитное поле слабое. «Произошло резкое снижение солнечного межпланетного магнитного поля (IMF) до всего лишь 4 наноТесла (нТл) с типичных значений от 6 до 8 нТл», - говорит он. «Это рекордно низкое значение МВФ, несомненно, способствует рекордно высоким потокам космических лучей».
(2) Солнечный ветер ослабевает. «Измерения космического корабля« Улисс »показывают, что давление солнечного ветра находится на 50-летнем минимуме, - продолжает он, - поэтому магнитный пузырь, защищающий солнечную систему, не надувается так сильно, как обычно». Меньший пузырь дает космическим лучам более короткий выстрел в солнечную систему. Как только космический луч входит в солнечную систему, он должен «плыть против течения» против солнечного ветра. Скорости солнечного ветра упали до очень низких уровней в 2008 и 2009 годах, что делает космический луч более легким, чем обычно.
(3) Текущий лист выравнивается. Представьте себе солнце в юбке балерины шириной всей солнечной системы с электрическим током, текущим по волнистым складкам. Это «гелиосферный токовый слой», обширная переходная зона, где полярность солнечного магнитного поля изменяется от плюс (север) до минус (юг). Текущий лист важен, потому что космические лучи имеют тенденцию руководствоваться его сгибами. В последнее время нынешний лист выравнивается, предоставляя космическим лучам более прямой доступ к внутренней солнечной системе.
«Если сглаживание будет продолжаться, как это было в предыдущих солнечных минимумах, мы могли бы увидеть, как потоки космических лучей прыгают на 30% выше предыдущих максимумов космической эры», - предсказывает Мевальд.
Земля не представляет большой опасности от космических лучей. Атмосфера планеты и магнитное поле объединяются, образуя грозный щит от космической радиации, защищая людей на поверхности. Действительно, мы пережили штормы намного хуже, чем это. Сотни лет назад потоки космических лучей были как минимум на 200% выше, чем сейчас. Исследователи знают это потому, что когда космические лучи попадают в атмосферу, они производят изотоп бериллий-10, который сохраняется в полярном льду. Изучая ледяные керны, можно оценить потоки космических лучей, прошедшие более тысячи лет назад. Даже с недавним всплеском космические лучи сегодня намного слабее, чем они были в прошлом тысячелетии.
«Космическая эра до сих пор переживала период относительно низкой активности космических лучей», - говорит Мевальд. «Теперь мы можем возвращаться к уровням, типичным для прошлых веков».
Космический аппарат НАСА продолжит следить за ситуацией, когда разворачивается солнечный минимум. Следите за обновлениями.
