Obsah:
Naše mladé slunce možná běžně zasáhlo Zemi kapkami energie silnější než jakékoli podobné bombardování zaznamenané v historii lidstva.
Nová studie ukázala, že obrovské výbuchy těchto částicových a radiačních "sprch" zažehnutých těmito takzvanými "supervzplanutími" mohly proniknout ochrannými magnetickými poli Země a zaplavit atmosféru naší planety. Supervzplanutí proto pravděpodobně měla hluboký dopad na vývoj života na naší planetě.
Zjištění pocházejí z rostoucího souboru pozorování jiných hvězd, jako je Slunce. Kosmická loď NASA Kepler zaznamenala zjasňující charakteristiku erupcí ve hvězdách podobných Slunci, které sledovala více než čtyři roky. Ačkoli erupce běžně vybuchují ze Slunce a zdá se, že i jiné hvězdy, frekvence nečiní tyto hvězdné exploze o nic méně působivé.
"Solární erupce představují nejnásilnější erupce ve sluneční soustavě," řekl Vladimir Airapetian, hlavní astrofyzik z Goddard Space Flight Center NASA a profesor výzkumu na univerzitách George Mason a Capella. "Uvolňují energii srovnatelnou s několika miliardami megatun TNT během několika minut."
Airapetian byl hlavním autorem nového článku o zjištěních, která se objevila ve sborníku 18. Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems a Sun Proceedings of Lowell Observatory.
Keplerova data spolu s pozorováním dvou slunci podobných hvězd japonskými astronomy odhalila, že zdokumentované sluneční křeče mohou být v moderní době spíše mírné a vzácné, naštěstí pro nás.
'Ten velký'
Největší erupcí v nedávné historii byla takzvaná Carringtonova událost v roce 1859, pojmenovaná po britském astronomovi Richardu Carringtonovi. Zdokumentoval zjasnění slunce poblíž skupiny slunečních skvrn – často místa vzplanutí –, které předcházelo neuvěřitelnému zobrazení polární záře. Užaslí pozorovatelé hlásili barevnou polární záři až na jih v Karibiku.
Polární záře jsou způsobeny částicemi vzduchu, které se nabíjejí energií z planoucího slunce, když se zaplavuje do atmosféry na zemských pólech. V případě Carringtonu tento přebytek energie také vyvolal elektrické proudy v telegrafních drátech, což způsobilo jiskry a dokonce zapálilo zařízení, podle dobových zpráv.
Na základě Carringtonské události a menších, nedávnějších narušení způsobených sluncem, se mnoho vědců a politiků obává ničivého silného vzplanutí, které ochromí naši moderní společnost závislou na technologii.
Airapetianova studie tyto obavy potvrdila jako oprávněné. Pozorování 279 slunci podobných hvězd odhalilo známky zjasnění srovnatelné velikostí s Carringtonovou událostí, ale také supervzplanutí řádově 10 000krát silnější než jakékoli erupce, o kterých je známo, že je vypustilo Slunce.
"Tento objev je těžké přeceňovat," řekl Airapetian, "protože může odhalit 'skryté síly' našeho slunce v minulosti, blízké nebo vzdálené budoucnosti."
Nezkrotné mládí
Jiný výzkum zjistil, že mladé hvězdy podobné slunci, podobně jako malé lidské děti, jsou obzvláště náchylné k záchvatům vzteku. Na začátku svého života hvězdy rotují rychleji a jsou magneticky aktivnější – podmínky jsou zralé na erupce erupcí.
Záblesky vznikají, když magnetické siločáry vycházející ze slunce, které normálně tvoří smyčky podobné gumě, prasknou a znovu se spojí, přičemž dojde k jakémusi „zkratu“, jak tomu Airapetian říká. Výbuch smrtelných dávek slunečního záření a také nabitý plyn nebo plazma, který tvoří Slunce, se často vyvrhne do vesmíru. Když je zapojena posledně jmenovaná, říká se, že vzplanutí vyvolalo výron koronální hmoty neboli CME.
Velmi aktivní hvězdy poskytují silnější a častější vzplanutí a CME. Airapetian řekl, že podle výpočtů jeho výzkumného týmu mohlo mladé slunce během prvních několika set milionů let svého života vyvolat ohromujících 250 supervzplanutí za den.
Samozřejmě, tehdy stejně jako nyní by většina supervzplanutí a souvisejících CME minula Zemi, relativně malý cíl ve sluneční soustavě. Přesto, statisticky vzato, se zdá pravděpodobné, že raná Země unesla hlavní nápor slunečního výbuchu silnějšího než Carringtonova událost šokujícím tempem alespoň jednou denně - a po dobu půl roku.
Energický déšť
Aby získal představu o účincích na ranou Zemi z tohoto druhu, jak to řekl Airapetian, „rychlé a zběsilé“supervzplanutí a bombardování super-CME, on a jeho tým postavili počítačové modely. Modely simulovaly relativně konzervativní super-CME, jen asi dvojnásobek síly Carringtonské události a nechal ji narazit do modelu zemské magnetosféry a horní atmosféry.
Pro jednoduchost Airapetian předpokládal, že Země vyvinula magnetické pole podobné intenzity jako dnešní asi 500 milionů let po svém narození, krátce po vzniku Slunce před 4,6 miliardami let. Přítomnost tohoto pole by se pravděpodobně na čas překrývala s mladou aktivitou superflare Slunce. Předpokládá se, že život, možná ne náhodou, se objevil asi před 3,8 miliardami let, po vytvoření magnetického pole.
Podle nové studie by se magnetické pole rané Země pod náporem zuřícího slunce prolomilo.
"V našem článku jsme ukázali, že událost CME typu super Carrington by značně stlačila magnetické pole," řekl Airapetian. "To by zažehlo obrovské elektrické proudy na Zemi a umožnilo energetickým částicím proniknout do zemské atmosféry a povrchu."
Dárce, nebo příjemce života?
Co přesně by tato radiace udělala, aby zabránila nebo možná, kontraintuitivně, pomohla vzestupu života, je diskutabilní. Načasování nepatrné ochrany proti superploutujícímu mladému slunci díky magnetickému poli naznačuje, že složitost samoreprodukující se chemie života nemohla odolat energetickému rušení mladého slunce.
Pokračující výzkum společnosti Airapetian však naznačuje, že supervzplanutí a CME ze slunce mohly být nedílnou součástí vzestupu života. Takové energetické záření mohlo rozdělit molekuly dusíku s velmi pevně vázanými atomy v rané zemské atmosféře na volné jednotlivé atomy dusíku. Z hlediska chemie se atomy dusíku dobře vážou s jinými atomy.
Takto uvolněné supervzplanutími se atomy dusíku mohly spojit s vodíkem a uhlíkem a vytvořit „organické molekuly, které mohou vytvořit příznivé podmínky pro vytvoření stavebních kamenů života,“řekl Airapetian. Kromě toho se atomy dusíku mohly spojit s vodíkem a vytvořit v atmosféře amoniak, skleníkový plyn, který mohl hrát důležitou roli při oteplování rané Země.
Je dlouhodobou záhadou, jak se inertní molekulární dusík v rané atmosféře Země rozložil na atomový dusík. Život plní tento úkol neustále, ale prosí scénář typu kuře nebo vejce o tom, jak život vznikl bez dostupného dusíku a jak byl dusík k dispozici bez života. Odpověď by mohla poskytnout superflares.
"Naše studie na jedné straně naznačují, že drsné podmínky vyvolané intenzivní radiací z erupcí a aktivity CME měly škodlivý vliv na život," řekl. "Na druhou stranu vysoké úrovně stálého, intenzivního záření mohly otevřít 'okno příležitosti' pro vznik života na Zemi tím, že připravily půdu pro prebiotickou chemii, kterou vyžaduje."
Airapetian a kolegové pokračovali v kopání do těchto důsledků a slibovali nové výsledky brzy.
