Вчені пропонують розпилювати хімікати в магнітному полі Землі, щоб захистити нас від потужних сонячних бур

Коли потужні сонячні бурі мчать до Землі, перша лінія захисту планети — це її магнітосфера, величезна магнітна оболонка, яка відхиляє основний удар небезпечних заряджених частинок сонця. Історично людство лише намагалося прогнозувати бурі та готуватися до їхнього впливу.

Тепер, однак, команда на чолі з Браяном Уолшем з Бостонського університету запропонувала сміливий метод активного зміцнення цього природного захисту за допомогою флоту космічних апаратів, призначених для пом'якшення впливу космічної погоди до того, як вона вдарить.

Концепція, названа StormWall, використовує комп'ютерні симуляції, щоб показати, що зміцнення магнітосфери може зменшити інтенсивність великої геомагнітної бурі більш ніж на половину. Якщо це буде реалізовано, дослідники стверджують, що система може захистити вразливі супутники, глобальні комунікаційні мережі, системи GPS та електричні мережі від потенційно катастрофічних збоїв.

"Люди завжди думали: 'космос величезний, сонце масивне, ми просто повинні сидіти тут і приймати все, що воно нам дає'," — сказав Уолш у заяві. "Але те, що ми виявили, це те, що ми можемо впливати на це."

Під час особливо потужних сонячних вивержень природний щит Землі може бути порушений через процес, званий магнітною рекомбінацією. Коли магнітні поля, що несуться сонячним вітром, ідеально вирівнюються з магнітним полем Землі, вони тимчасово з'єднуються. Це відкриває небесний шлях, дозволяючи величезним обсягам сонячної енергії проникати в космос поблизу Землі та викликати геомагнітні бурі.

Концепція StormWall призначена для переривання цього процесу. Система розгорне шість космічних апаратів на геосинхронній орбіті. Кожен супутник буде нести запаси "матеріалу для масового навантаження" — таких речовин, як барій, літій, натрій або кальцій — які можуть бути безпечно зберігатися у вигляді твердого або рідкого стану та перетворюватися в газ за командою.

Якщо буде виявлено небезпечну сонячну бурю, що наближається до Землі, диспетчери місії віддадуть команду флоту випустити матеріал. Сонячне світло швидко іонізує випаровані частинки, перетворюючи їх на хмару електрично зарядженої плазми, зазначає дослідження.

Ця штучна плазма буде дрейфувати до сонячної сторони магнітосфери, ефективно загущуючи межу між Землею та вхідним сонячним вітром. Додаючи масу до цієї критичної межі, команда виявила, що це може уповільнити ефективність магнітної рекомбінації, змушуючи сувору космічну погоду відскакувати навколо та минаючи нашу планету.

"Це як люди в селі, які бачать, що річка затоплює — можливо, вони можуть передбачити, коли це станеться, але, напевно, ще краще, якщо б вони могли побудувати стіну від бурі," — сказав Уолш у заяві. "Ось що ми пропонуємо тут."

Щоб перевірити життєздатність концепції, дослідники змоделювали історичну геомагнітну бурю травня 2024 року, часто звану бурею Дня матері. Одна модель відтворила подію в нормальних умовах, тоді як друга змоделювала бурю з активним плазмовим щитом StormWall.

Результати показали, що хоча StormWall не усуне геомагнітну бурю повністю, вона може зменшити її інтенсивність більш ніж на 50%, згідно з дослідженням. Порушуючи потік енергії на межі магнітосфери, штучна плазма фактично змусить космічну погоду відскакувати навколо та минаючи нашу планету, зазначає стаття.

"Коли ви застосовуєте дійсно серйозну фізику до цього, це працює," — сказав Уолш у заяві. "І кількість маси, яку нам потрібно, можливості запуску — все це в межах наших можливостей."

Щоб забезпечити достатнє покриття, флот колективно повинен буде нести вантаж, еквівалентний приблизно десятку вантажівок з нафтою, згідно з заявою. Це не буде дешевим, і витрати ще більше зростуть через те, що після того, як вантаж буде виведений і фотоіонізований, система буде мертвою і не зможе бути поповнена — що робить це рішення "один раз і назавжди".

Проте, оскільки приватні компанії вклали мільярди в орбітальну інфраструктуру та розглядають можливість запуску космічних центрів обробки даних, Уолш і його команда стверджують, що фінансова математика може незабаром схилитися на користь такого проактивного захисту.

Дослідження також визнає, що модифікація взаємопов'язаних систем вимагає ретельної оцінки непередбачених наслідків. Ризик довгострокового забруднення за допомогою підходу StormWall низький, додає воно, оскільки штучна плазма залишить систему "відносно швидко", будучи зметеною сонячним вітром протягом приблизно шести годин, а не повторно входячи в атмосферу Землі.

І оскільки магнітосфера покриває всю планету, StormWall слугуватиме колективним щитом для всієї Землі, стверджують дослідники.

"Якщо ви це побудуєте, якщо це буде розгорнуто, це допоможе всім людям на планеті," — сказав Уолш у заяві. "Ви не могли б зробити це так, щоб це допомогло лише одній країні, одній групі супутників."

Додаткові деталі про концепцію були опубліковані 2 червня в журналі Space Weather.