والمثير للدهشة أن النشاط الشمسي قد يفيد رواد الفضاء
ارييل أيزنهاندلر
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/solar171005.html
في الشهر الماضي "خرجت الشمس من عقلها". في بداية شهر سبتمبر، كانت تحدث ثورانات كل يوم تقريبًا لمدة أسبوعين تقريبًا من بقعة شمسية ضخمة تسمى "المنطقة النشطة 798/808". تعمل الأشعة السينية على تأين الطبقة العليا من الغلاف الجوي. البروتونات "أحرقت" القمر. لم يكن الوقت المثالي للتواجد في الفضاء... أم كان كذلك؟
حدث شيء غريب جدًا على متن محطة الفضاء الدولية (ISS) خلال هذه العواصف الشمسية: انخفضت مستويات الإشعاع. يقول فرانك كوسينوتا، مسؤول الصحة المسؤول عن الإشعاع في مركز جونسون الفضائي التابع لوكالة ناسا: "امتص طاقم المحطة إشعاعًا كونيًا أقل بنسبة 30% عما يمتصه في الوضع الطبيعي". "لقد أدت العواصف في الواقع إلى تحسين البيئة الإشعاعية داخل المحطة."
وهذه الظاهرة ليست غريبة على العلماء. ويطلق عليه اسم "تناقص فوربوش" نسبة إلى عالم الفيزياء الأمريكي سكوت أ. فوربوش، الذي درس الأشعة الكونية في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. عندما تضرب الأشعة الكونية الطبقة العليا من الغلاف الجوي، فإنها تخلق وابلًا من الجسيمات الثانوية التي يمكن أن تصل إلى الأرض. ومن خلال قياس زخات الجسيمات هذه، وجد فوربوش، خلافًا للمنطق السليم، أن كمية الأشعة الكونية تتناقص عندما يزداد نشاط الشمس.
والسبب بسيط: عندما تندلع البقع الشمسية فإنها تقذف سحبًا ضخمة من الغاز الساخن من الشمس. تحتوي هذه السحب (والتي تسمى CME: القذف الكتلي الإكليلي) بالإضافة إلى الغاز الساخن، على مجالات قوة مغناطيسية (حلقات مغناطيسية تمزقها الانفجار من الشمس). تعمل المجالات المغناطيسية على انحراف الجسيمات المشحونة عن مداراتها، بحيث أنه عندما تمر سحابة من الانبعاث الإكليلي فوق الأرض، فإنها "تمسح" أيضًا العديد من الأشعة الكونية المشحونة كهربائيًا والتي من شأنها أن تضرب كوكبنا. هذا هو "تقليل Forbush". بغض النظر عن مكان مرور سحب CME، تنحرف الأشعة الكونية عن مسارها. وقد لوحظ بالفعل انخفاض فوربوش في الماضي على وكالة ناسا وكذلك في المدار حولها على متن المركبة الفضائية مير ومحطة الفضاء الدولية. كما شهدت المركبة الفضائية بايونير 10 و11 وفوياجر 1 و2 هذه الظاهرة خارج مدار نبتون.
يمكن لسحابة CME واحدة أن توقف الأشعة الكونية لعدة أسابيع. النشاط الشمسي المطول يمكن أن يوقفهم لفترة أطول بكثير. "كان عام 2005 عاما مفاجئا فيما يتعلق بالنشاط على الشمس،" يلاحظ كوشينوتا. منذ يناير 2005، أحصى علماء الفلك 14 انفجارًا قويًا من النوع X وعددًا أكبر من سحب CME. ونتيجة لذلك، "امتص طاقم محطة الفضاء الدولية عددًا أقل من الأشعة الكونية على مدار العام".
هذه القصة بأكملها مثيرة للسخرية لأن التوهجات الشمسية وسحب الانبعاث الإكليلي هي في حد ذاتها مصدر للإشعاع القاتل، وخاصة سحب الانبعاث الإكليلي التي تسبب عواصف البروتون. في طريقها إلى الأرض، تمر سحابة من الكتل الإكليلية الإكليلية عبر الغلاف الجوي الخارجي للشمس، وتستقر في طريقها عبر الغاز المغلي بسرعات تتجاوز مليون ميل في الساعة (حوالي مليون وستمائة كيلومتر في الساعة). يمكن تسريع البروتونات العالقة في مسار سحابة CME هذه إلى طاقات خطيرة. لا يرغب أي رائد فضاء في مواجهة سرب من البروتونات عالية الطاقة القادمة من الشمس. العواصف الشديدة تسبب المرض. التعرض لها يسبب القيء والتعب وانخفاض تعداد الدم. قد يموت رائد فضاء يعاني من أضرار إشعاعية دون علاج طبي. والخبر السار: عدد قليل جدًا من هذه البروتونات يمكنها اختراق جسم المركبة الفضائية التابعة لناسا، لذلك طالما أن رواد الفضاء داخل المركبة الفضائية، فهم محميون.
الأشعة الكونية مختلفة، بل وأسوأ من ذلك. الأشعة الكونية هي جسيمات دون ذرية مشحونة للغاية وتأتي بشكل رئيسي من خارج النظام الشمسي. ومن بين مصادر هذه الأشعة النجوم المتفجرة والثقوب السوداء وغيرها من السمات التي تقزم عنف الشمس. في حين أنه يمكن بسهولة حجب البروتونات القادمة من الشمس بواسطة مواد مثل الألومنيوم أو البلاستيك، إلا أنه لا توجد تقنية حماية معروفة يمكنها إيقاف الأشعة الكونية تمامًا. وحتى داخل السفن الفضائية، يتعرض رواد الفضاء لتدفق بطيء من الأشعة الكونية، التي تخترق مباشرة جسم السفينة الفضائية. تخترق الجزيئات اللحم وتسبب تلف الأنسجة على المستوى المجهري. أحد الآثار الجانبية هو الحمض النووي. مكسورة، والتي مع مرور الوقت يمكن أن تسبب السرطان، وإعتام عدسة العين (مرض العين) وغيرها من الأمراض.
لا أحد يعرف كل الأشياء التي يمكن أن تفعلها الأشعة الكونية بالبشر. يقول كوتشينوتا: "لم نتواجد في الفضاء لفترة كافية"، ويوضح: باستثناء الرحلات القصيرة إلى القمر قبل 40 عامًا، لم يتعرض رواد الفضاء بشكل كامل للأشعة الكونية المجرية. وفي محيط محطة الفضاء الدولية، في مدار المحطة الفضائية الدولية، تتم حماية أطقم المحطة بالإضافة إلى جسم المحطة بواسطة المجال المغناطيسي لمحطة الفضاء الدولية والجسم الصلب والضخم لمحطة الفضاء الدولية نفسها. إن رحلة مدتها ستة أشهر إلى المريخ بعيدًا عن هذه الدروع الطبيعية هي قصة مختلفة تمامًا: ما هي المخاطر على المدى الطويل؟ ما مقدار الحماية التي يحتاجها رواد الفضاء للبقاء آمنين؟ يواجه باحثو ناسا هذه الأسئلة. هناك شيء واحد واضح، وهو أن "تقليل التعرض (للإشعاع) هو أمر إيجابي"، كما يقول كوتشينوتا.
الشمس يمكن أن تساعد في هذا. وكل 11 عاما، يصل نشاط الشمس إلى ذروة تسمى "سولار ماكس". آخر مرة حدث فيها ذلك كان في عام 2000، ومن المتوقع أن يحدث في المستقبل في عامي 2011 و 2022. خلال فترة الذروة الشمسية، يتم إنتاج سحب CME بشكل يومي وتقوم الرياح الشمسية بنشر حلقات من المجالات المغناطيسية باتجاه داخل النظام الشمسي بشكل متكرر. توفر هذه الحقول إجراءً وقائيًا إضافيًا للرحلات إلى القمر والمريخ، عن طريق تقليل تدفقات الأشعة الكونية بنسبة 30% في نطاق الطاقة الخطر بيولوجيًا: MeV 100 إلى MeV 1000 (MeV – مليون إلكترون فولت). من الممكن أن مخططي الرحلات المستقبلية سيحددون توقيت الرحلات الطويلة في النظام الشمسي لتتزامن تقريبًا مع الحد الأقصى للطاقة الشمسية، وبالتالي الاستفادة من انخفاض الأشعة الكونية.
لذلك لا تدعهم يؤثرون عليك: فربما لا تكون التوهجات الشمسية سيئة على الإطلاق!
للحصول على معلومات على موقع ناسا
العارف الشمسي
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~293956718~~~12&SiteName=hayadan
