Dünyanın geçmişi ve gelecekteki yaşanabilirliği uzay havasından korunmamıza bağlıdır

Şaşırtıcı sayıda faktör ve değişken, yaşamın en marjinal koşullarda hayatta kalmanın ve hatta gelişmenin bir yolunu bulduğu, bugün işgal ettiğimiz gezegene yol açtı. Güneş her şeyin katalizörüdür ve istikrarlı füzyonuyla yaşamı daha karmaşık bir yolculuğa doğru iter.

Ancak Güneş, yalnızca Dünya’nın yerleşik koruması olan manyetosfer nedeniyle iyi huyludur. Hem güneş hem de manyetosfer, her birinin gücü azalıp azalarak zamanla değişti. Güneş güçlü uzay havasını yolumuza sürüyor ve manyetosfer Dünya’yı koruyor.

Bu iki olgu Dünya’nın yaşanabilirliğini nasıl şekillendirdi?

Yeni bir çalışma, güneşin ve Dünya’nın manyetik kalkanının zaman içinde nasıl değiştiğini ve değişikliklerin gezegenimizin yaşanabilirliğini nasıl etkilediğini inceliyor. Başlığı “Güneşin ana dizi tarihi üzerinde Dünya’nın yaşanabilirliği hakkında: uzay havasının ve Dünya’nın manyetik alan evriminin ortak etkisi.” Baş yazar, Madrid Carlos III Üniversitesi’nde araştırmacı olan Jacobo Varela’dır. Makale dergide yayınlanacak Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri ve bir Şu anda mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu.

Güneş hakkında birkaç on yıl önce bildiğimizden çok daha fazlasını biliyoruz. Parker Güneş Sondası, Güneş ve Heliosferik Gözlemevi (SOHO), Güneş Dinamiği Gözlemevi (SDO) ve diğer uzay araçları şu anda yoğun bir şekilde üzerinde çalışıyor. Güneşin 11 yıllık bir döngüye sahip olduğunu ve bazen Dünya’daki elektrikli ekipmanları devre dışı bırakabilecek güçlü güneş fırtınaları yaydığını biliyoruz.

Ayrıca Dünya’nın manyetosferi hakkında da çok şey biliyoruz. Gezegenin dönen demir çekirdeğinin ve onun konveksiyon akımlarının, güneşin tehlikeli radyasyonunun çoğunu bloke ederken sıcaklığın içeri girmesine izin veren koruyucu bir manyetik kalkan oluşturduğunu biliyoruz. Dünyanın kutuplarının yer değiştirebileceğini ve manyetosferin gücünün zamanla değiştiğini biliyoruz.

Tüm bu faktörler Dünya’nın yaşanabilirliğini nasıl etkiledi?

Güneşin güneş rüzgarı (GB) ve gezegenler arası manyetik alanı (IMF) birleşerek uzay havasını yaratır ve yaşanabilirlik, uzay havasının manyetosferimizle nasıl etkileşime girdiğine bağlıdır. Güçlü bir manyetosfer olmadan Dünya korunmasızdır.

Yazarlar şöyle açıklıyor: “Bu, uzaydaki hava koşullarının, gezegensel manyetosferler tarafından sağlanan korumayla ilgili olarak Dünya’nın ve dış gezegenlerin yaşanabilirliğine kısıtlamalar getirebileceği ve yıldız rüzgarının yüzey üzerindeki kısırlaştırıcı etkisinden kaçınabileceği anlamına geliyor.”

Koronal kütle püskürmeleri (CME’ler), Dünya’nın manyetosferi üzerinde en yıkıcı etkiye sahiptir. Güneş, Dünya’ya çarpan güçlü bir CME yaydığında, Dünya’nın manyetosferini geçici olarak deforme eder. Gündüz tarafı sıkıştırılır ve gece tarafı uzatılır. Çoğu zaman, yalnızca normalden daha düşük enlemlere ulaşan doğal bir ışık gösterisi olan daha güçlü auroralarla sonuçlanır.

Ancak bu her zaman dengeli olmayan bir dengeleme eylemidir. Güneş tarihinin önceki dönemlerinde daha hızlı dönüyordu ve daha güçlü manyetik aktiviteye sahipti. CME’ler, dönme ve manyetizma da dahil olmak üzere güneşin davranışı tarafından yönlendirildiğinden, güneş geçmişte daha güçlü CME’ler yaydı. Yazarlar şöyle yazıyor: “Güneybatı dinamik basıncı ve IMF yoğunluğu, günümüzle karşılaştırıldığında güneş ana dizisinin erken aşamalarında çok daha yüksekti, dolayısıyla genç güneşin Dünya’nın manyetosferinde neden olduğu tedirginlikler daha güçlüydü.”

Soru şu: Tüm bunlar zaman içinde tam olarak nasıl değişti ve yaşanabilirliği nasıl etkiledi? Gelecekte onu nasıl etkileyecek?

Yazarlar şöyle açıklıyor: “Bu çalışmanın amacı, Güneş’in evrimi boyunca Dünya’nın yaşanabilirliğini ana dizide analiz etmektir.” Ekip, milyarlarca yıllık tarih boyunca güneş ve Dünya arasındaki etkileşimi araştırmak için bir dizi ayrıntılı simülasyon gerçekleştirdi. Simülasyonlar, SW’nin zaman içindeki gücü gibi faktörlerin yerleşik bilimsel modellerine dayanmaktadır.

Zamanla değişen şeylerden biri de Dünya’nın mikrotesla cinsinden ölçülen manyetik alan gücüdür. Son kanıtlar bunun 200 milyon yıllık bir döngüye göre değiştiğini gösteriyor. Değişiklikler, alanın oluşturulduğu Dünya içindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır.

Yazarlar, zayıf, normal ve yüksek sıcaklık dönemlerinde Dünya’nın yaşanabilirliğinin nasıl değiştiğini incelediler. çift ​​kutuplu manyetik alan yoğunluğu.

Dünya aynı zamanda sadece yoğunluğunun değil, manyetik alanının doğasının da değiştiği dönemlere sahipti. Bazen Dünya, manyetik alanının çift kutuplu olmak yerine çok kutuplu olduğu dönemler yaşar. Alanın gücü de bu zamanlarda değişir ve zayıf olduğunda alan tersine dönebilir.

Aşağıdaki şekil simülasyonlarda kullanılan bazı verileri göstermektedir. Ekip, Dünya’nın manyetik alanındaki dört farklı yoğunluk aralığı için modeller kullandı. Bunlar, paleomanyetik veri sütunu ve Dünya B alan modeli sütununun altındaki Dipol etiketli iki sütunda gösterilir.

Dünya, Proterozoik çağ boyunca ve Paleozoik çağdaki Kambriyen, Denovyen ve Karbonifer dönemlerinde düşük alan yoğunluğu yaşadı. Mesozoyik’teki Triyas döneminde de düşük alan yoğunluğu vardı. Bu zamanlar, kırmızıyla gösterilen, yalnızca 5 mikroteslaya sahip modellere karşılık gelir.

Biraz daha güçlü 15 mikrotesla dönemleri Paleo-Arkean ve Meso-Arkean çağlarında, Proterozoik eon’da, Mesozoyik çağda Jura döneminde ve Senozoik çağda Paleojen döneminde meydana geldi. Bunlar Dipol sütunlarının altında turuncu renkle gösterilmiştir.

Yazarlar, “30 µT’lik dipol modeli, Meso-Proterozoik ve Neo-Arkean dönemlerinin yanı sıra Kretase dönemindeki Neojen ve Kuvaterner dönemlerini de göstermektedir” diye açıklıyor. Bu zamanlar pembe renkle gösterilmiştir.

Dünyanın manyetik alan gücü, ilk günlerinde en güçlü seviyesindeydi. Yazarlar, “45 µT’lik dipol modeli, Hadean eon ve Eo-Archean dönemindeki yüksek alan dönemlerini temsil ediyor” diye yazıyor. Bunlar mor renkle gösterilmiştir.

Peki tüm bunlar ne anlama geliyor?

Bu çalışmanın kritik bir kısmı manyetopoz uzaklık mesafesidir. Bu mesafe, daha enerjik güneş rüzgarları tarafından sıkıştırılır ve Dünya’nın manyetik gücü daha yüksek olduğunda genişler. Yukarıdaki şekilde, (a), manyetik alan gücü daha yüksek olduğunda (d)’ye göre çok daha düşük bir manyetopoz uzaklık mesafesine sahiptir.

Güçlü güneş rüzgarları ve zayıf manyetizma zamanlarında, manyetopoz uzaklığı mesafesi Dünya yüzeyine daha yakındır, bu da güneşin yaşam için bir tehdit oluşturduğu anlamına gelir. Bu mesafe sıfıra indirilirse, yani güneş radyasyonu doğrudan yüzeye ulaşabilirse, o zaman Dünya’nın yaşanabilirliği ciddi şekilde azalır.

Yazarlar şöyle yazıyor: “Uzay havasının Dünya’nın yaşanabilirliğini engellemesinin, atmosferin ve yaşamın evriminin önemli bir itici gücü olarak görülmesi gerektiği sonucuna vardık.” (Lütfen İngilizcenin yazarların ana dili olmadığını ve sözdizimlerinin bunu yansıttığını unutmayın. Bununla birlikte anlam açıktır.)

Araştırma, uzay havasının ve Dünya’nın manyetik alan gücünün zamanla nasıl değiştiğini ve yaşanabilirliğe nasıl katkıda bulunduğunu veya yaşanabilirliği daha da zorlaştırdığını gösteriyor. Bu, özellikle Dünya’nın çok kutuplu bir konfigürasyonda olduğu durumlarda, kutupların değişmesinden önce, uzay hava koşullarına daha duyarlı olduğumuzu gösteriyor. Son kutup değişimi yaklaşık 780.000 yıl önce gerçekleşti ve manyetik kalkan zayıfladı. Geri dönüşler yüzlerce, hatta binlerce yıl sürebilir. Geri dönüşler sırasında hala korunuyoruz, ancak o kadar da değil. Eğer bu süre içerisinde güçlü bir CME vurursa devasa bir jeomanyetik fırtınayı tetikleyebilir.

Uzak gelecekte Dünya’nın dipolü zayıflayacak. Onun jeodinamosu tıpkı Mars’ınki gibi yok olacak. Gezegenin güneş ışınlarına karşı direnci azalacak ve yaşanabilirlik ortadan kalkacak. Sonunda birbirini izleyen ICME’ler yüzeye çıkacak ve Dünya’nın biyosferine zarar verecek. Zamanla nispeten zayıf güneş rüzgarları bile yüzeye ulaşacak ve Dünya sürekli olarak radyasyonla yıkanacak.

Ama şimdilik iyiyiz. Yavaş yavaş işimize bakabiliriz Dünyanın yaşanabilirliğini bozuyor hiç yardım almadan.