Plánujete výlet na Mars? Vezměte spoustu stínění. Podle senzorů na kosmické lodi NASA ACE (Advanced Composition Explorer) právě galaktické kosmické paprsky dosáhly vysokého vesmírného věku.
"V roce 2009 se intenzita kosmického paprsku zvýšila o 19% nad vše, co jsme za posledních 50 let viděli," říká Richard Mewaldt z Caltech. "Nárůst je významný a mohlo by to znamenat, že musíme znovu promyslet, kolik astronautů chránících záření berou s sebou na vesmírné mise."
Příčinou přepětí je sluneční minimum, hluboký klid v sluneční aktivitě, který začal kolem roku 2007 a pokračuje dodnes. Vědci již dlouho vědí, že kosmické paprsky stoupají, když sluneční aktivita klesá. Právě teď je sluneční aktivita stejně slabá jako v moderní době a připravuje půdu pro to, co Mewaldt nazývá „dokonalá bouře kosmických paprsků“.
"Zažíváme nejhlubší sluneční minimum za téměř století," říká Dean Pesnell z Goddardova vesmírného letu, "takže není divu, že kosmické paprsky jsou na rekordní úrovni pro vesmírný věk."
Galaktické kosmické paprsky pocházejí z vně sluneční soustavy. Jsou to subatomické částice - hlavně protony, ale také některá těžká jádra - vzdálená exploze supernovy zrychlená na téměř nízkou rychlost. Kosmické paprsky způsobují „vzduchové sprchy“ sekundárních částic, když dopadnou na zemskou atmosféru. Pro astronauty představují zdravotní riziko. A jediný kosmický paprsek může deaktivovat satelit, pokud zasáhne nešťastný integrovaný obvod.
Magnetické pole Slunce je naší první obrannou linií proti těmto vysoce nabitým energetickým částicím. Celá sluneční soustava od Merkuru po Pluto a dále je obklopena bublinou solárního magnetismu zvanou „heliosféra“. Pramení z vnitřního magnetického dynama slunce a je nafouknuto slunečním větrem do rozměrů chrličů. Když se kosmický paprsek snaží vstoupit do sluneční soustavy, musí bojovat vnějšími vrstvami heliosféry; a pokud se to dostane dovnitř, čeká na rozptýlení a odklonění vetřelce houštička magnetických polí.
"V době nízké sluneční aktivity je toto přirozené stínění oslabeno a více kosmických paprsků je schopno dosáhnout vnitřní sluneční soustavy," vysvětluje Pesnell.
Mewaldt uvádí tři aspekty současného slunečního minima, které se kombinují a vytvářejí dokonalou bouři:
(1) Magnetické pole slunce je slabé. "Došlo k prudkému poklesu slunečního meziplanetárního magnetického pole (MMF) na pouhých 4 nanoTesla (nT) z typických hodnot 6 až 8 nT," říká. "Tento rekordně nízký MMF nepochybně přispívá k rekordně vysokým tokům kosmických paprsků."
(2) Sluneční vítr vlají. „Měření kosmickou lodí Ulysses ukazují, že tlak slunečního větru je na 50-ti letém nízkém,“ pokračuje, „takže magnetická bublina, která chrání sluneční soustavu, se nenafukuje tak často jako obvykle.“ Menší bublina dává kosmickým paprskům kratší výstřel do sluneční soustavy. Jakmile kosmický paprsek vstoupí do sluneční soustavy, musí „plavat proti proudu“ proti slunečnímu větru. Rychlosti slunečního větru klesly v letech 2008 a 2009 na velmi nízké úrovně, což kosmickému paprsku usnadnilo postupovat obvyklým způsobem.
(3) Aktuální list se vyrovnává. Představte si, že slunce nosí balerínskou sukni tak širokou jako celá sluneční soustava, přičemž elektrický proud teče podél vlnitých záhybů. To je „helioférický proudový list“, obrovská přechodová zóna, kde se polarita slunečního magnetického pole mění z plus (sever) na mínus (jih). Aktuální list je důležitý, protože kosmické paprsky mají tendenci být vedeny jeho záhyby. V poslední době se současný list zplošťuje a umožňuje kosmickým paprskům přímější přístup k vnitřní sluneční soustavě.
"Pokud zploštění pokračuje tak, jak tomu bylo v předchozích solárních minimech, mohli bychom vidět, jak toky kosmického paprsku skákají až o 30% nad předchozí maxima vesmírného věku," předpovídá Mewaldt.
Země není nijak zvlášť nebezpečná z kosmických paprsků. Atmosféra planety a magnetické pole se spojují a vytvářejí impozantní štít proti kosmickému záření, který chrání lidi na povrchu. Opravdu jsme zvětralé bouře mnohem horší než tohle. Před stovkami let byly toky kosmického paprsku nejméně o 200% vyšší než v současnosti. Vědci to vědí, protože když kosmické paprsky zasáhnou atmosféru, produkují izotop beryllium-10, který je zachován v polárním ledu. Zkoumáním ledových jader je možné odhadnout toky kosmického paprsku více než tisíc let do minulosti. I při nedávném nárůstu jsou dnes kosmické paprsky mnohem slabší, než tomu bylo v minulém tisíciletí.
"Vesmírná éra doposud zažila dobu relativně nízké aktivity kosmického záření," říká Mewaldt. "Nyní se můžeme vracet na úrovně typické pro minulá století."
Kosmická loď NASA bude nadále sledovat situaci, jak se odvíjí sluneční minimum. Sledujte aktualizace.
