Ekstern kosmisk indflydelse: Hvorfor bliver den ikke opdaget?

Hvert 12.000. og 24.000. år udsættes vores planet for ydre kosmisk påvirkning, der direkte påvirker jordens kerne. Som følge heraf sker der en overdreven opvarmning af kernen og magmaen, hvilket fører til globale katastrofer på Jorden. Hvad ved man om den kosmiske påvirknings indvirkning på solsystemet?

Fakta #1. Denne kosmiske påvirkning kommer cyklisk ind i solsystemet hvert 12.000. år, med en stærkere påvirkning hvert 24.000. år. Dette fremgår af geokronologiske undersøgelser af kvartære aflejringer og analyser af vulkanske askelag i iskerner^{1, 2, 3} (figur 1, 2).

Figur 1: Globale udbrud Globale udbrud fra2013 e.Kr. til 100.000 cal. år. BP mellem 70˚N og 70˚S. Striberne markerer intervaller på cirka hvert 12.000. år. Størrelsen på cirklerne i diagrammet repræsenterer omfanget af udbruddet. Bemærk, at større røde cirkler indikerer mere katastrofale udbrud, som fandt sted ca. hvert 24.000. år.

Kilde: (а) Brown, S.K., Crosweller, H.S., Sparks, R.S.J. et al. Characterisation of the Quaternary eruption record: analysis of the Large Magnitude Explosive Volcanic Eruptions (LaMEVE) database. J Appl. Volcanol. 3, 5 (2014). https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5

Figur 1. Skala over vulkansk aktivitet i de sidste 40.000 år ifølge iskernedata.

Kronologien for vulkanudbrud, baseret på radiocarbon-datering af begivenheder og udtrykt som relativ afvigelse.

Kilde: Bryson, R. A: Bryson, R. A. Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing. Teoretisk og anvendt klimatologi 39, 115-125 (1989). https://doi.org/10.1007/bf00868307

Fakta #2. Denne kosmiske indflydelse påvirker alle planeter i solsystemet (for flere detaljer, se afsnittet "Forandringer på andre planeter i solsystemet").

Fakta #3. Ekstern kosmisk påvirkning påvirker kun planeternes kerner, hvilket afspejler sig både i deres magnetiske egenskaber (se afsnittet "Ændringer i Jordens magnetfelt") og i kernernes positioner i planeterne (se afsnittet "Kerne Forskydning"). Dette giver grund til at hævde, at en sådan indflydelse besidder en enorm energi.

Når man ser på alle de nævnte fakta, opstår spørgsmålet: Hvorfor er denne påvirkning ikke blevet direkte opdaget endnu?

Lad os i rækkefølge overveje alle de kendte fysiske kosmiske påvirkninger af planeten Jorden (gravitationel, elektromagnetisk, akustisk, kosmisk stråling og påvirkning af mørkt stof) og svare på, om de kan forårsage ændringer i Jordens kerne og kernerne på andre planeter cyklisk hvert 12.000. år.

Scenarie 1: Gravitations Interaktion

Lad os antage, at Solsystemet på sin rejse gennem rummet støder på en gravitations anomali forårsaget af andre himmellegemer. I dette tilfælde ville selve solens, alle planeternes og deres måners baner blive ændret, da tyngdekraften påvirker planeterne som helhed. Med andre ord ville det forskyde hele planeten, ikke kun dens kerne. Men det sker ikke.

Nogle forskere spekulerer i, at naboplaneter eller gasgiganter som Jupiter, der nærmer sig Jorden, kunne påvirke Jordens kerne med deres tyngdefelter og få den til at forskubbe sig. Men det er vigtigt at bemærke, at de registrerede ændringer i vores kerne ikke begyndte med dens forskydning, men med ændringer i dens magnetiske egenskaber i 1995⁴ (figur 3). Først derefter, i 1998, skete skiftet i kernen⁵.

Figur 3. Hastigheden på Den magnetiske nordpols hastighed (km/år). I 1995 blev der registreret en kraftig acceleration i hastigheden af den magnetiske nordpols drift, som steg fra 15 km om året til 55 km om året, hvilket er 3,5 gange hurtigere. Det elektromagnetiske felt genereres af dynamomekanismen i jordens kerne, så det er indlysende, at ændringer i magnetfeltet indikerer ændringer i kernen.

Kilde: NOAA data for placering af den nordlige magnetiske pol https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/data/poles/NP.xy

Forskydningen af Jordens massemidtpunkt var allerede en konsekvens af de processer, der har fundet sted i kernen siden 1995. Derfor kan gravitationelle påvirkninger fra store kosmiske objekter ikke være årsagen. Desuden sker planetariske tilnærmelser i solsystemet med en periodicitet på kun nogle få årtier. Derfor kan de ikke være årsag til katastrofale ændringer i kernen hvert 12.000 år.

Scenarie 2: Mørkt stof

Et kendetegn ved mørkt stof er, at det ikke deltager i elektromagnetisk interaktion⁶.

Det deltager dog i gravitationsinteraktion, som nævnt ovenfor, hvilket betyder, at det ville påvirke stjerners og planeters bevægelse som helhed, ikke kun deres kerner. Derfor kan ekstern kosmisk indflydelse ikke tilskrives mørkt stof.

Scenarie 3: Elektromagnetisk interaktion. Pulsar

Lad os antage, at vores solsystem støder på kraftig elektromagnetisk stråling, for eksempel fra en pulsar (figur 4).

Figur 4. En kunstnerisk fremstilling af en pulsar. En kunstnerisk fremstilling af en pulsar. Den udsender to stråler af radiobølger (vist i lilla). Når en pulsar roterer, fejer disse radiobølger gennem rummet, ligesom strålerne fra et fyrtårn. Kilde: NASA.

En pulsar er en hurtigt roterende, stærkt magnetiseret neutronstjerne, der er født som et resultat af en supernovaeksplosion, forårsaget af kollapset af massive stjerner. Pulsarer udsender stråling i radiobølgelængder, synligt lys, røntgenstråling eller gammastråling, som når Jorden i form af periodiske pulser.

Pulsarer udsender snævert fokuserede pulser af forskellig energi. Men langs solsystemets bane i galaksen er der ingen pulsarer med en så unik periodicitet, at afstanden mellem dem er præcis 12.000 år, og hvor hver anden pulsar udsender en stærkere puls.

Scenarie 4: Elektromagnetisk interaktion. Supernova-eksplosion eller soludbrud

Lad os antage, at der som følge af et soludbrud opstod et kraftigt udbrud af elektromagnetisk stråling rettet mod jorden, eller at en elektromagnetisk puls kom fra en supernovaeksplosion dybt ude i rummet.

Men lad os huske på, at elektromagnetisk stråling, såsom røntgenstråling og gammastråling, for det meste absorberes af atmosfæren (se figur 5).

Figur 5. Diagram over elektromagnetiske bølgers vej gennem atmosfæren. Diagram, der illustrerer elektromagnetiske bølgers passage gennem atmosfæren. Forfatter: NASA. Billedkilde: https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_astronomy#/media/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg

Kun to typer elektromagnetisk stråling kan nå jordens overflade: synlige bølger og radiobølger, men de når heller ikke ind til kernen.

Således kan ingen elektromagnetiske bølger fra en ekstern kilde påvirke tilstanden i planetens kerne, fordi de simpelthen ikke trænger dybt ind i jorden.

Scenarie 5: Kosmiske stråler

En anden ekstern faktor, der påvirker planeten fra det ydre rum, er kosmiske stråler. Det er højenergipartikler: protoner, atomkerner, neutrinoer, elektroner, som bevæger sig med hastigheder tæt på lysets hastighed. De kan være ekstragalaktiske, galaktiske og solare.

Mange af dem bliver under påvirkning af Jordens magnetfelt afbøjet mod polerne og bevæger sig rundt om Jorden.

Den resterende del af de ladede kosmiske strålepartikler spredes i atmosfæren og forårsager dannelsen af sekundære elementarpartikler (figur 6). Nogle af dem kan nå jordens overflade, men ikke kernen.

Figur 6. Computermodel. Computermodel af en byge af sekundære elementarpartikler genereret af en primær 1 TeV-proton, der rammer atmosfæren 20 km over Jorden. Kystlinjen er afbildet nederst i skala.

En byge af sekundære subatomare partikler (overvejende elektroner) dannes som et resultat af flere kaskade-reaktioner i Jordens atmosfære. Brusens ophav er en primær partikel fra rummet, som vekselvirker med kernerne i luftens atomer, når den kommer ind i atmosfæren.

Figur 7. Skematisk fremstilling Skematisk fremstilling af protons henfaldsproces til forskellige partikler og dannelsen af en byge af sekundære partikler. Diagrammet angiver med pile de datterpartikler, som protoner kan henfalde til. Disse partikler kan variere fra leptoner (som f.eks. elektroner) til mesoner og baryoner.

Kun to typer partikler er kendt for at trænge ned under jordens overflade: myoner og neutrinoer. Myoner trænger hundredvis af meter ned, før de afbøjes, bremses og henfalder til en elektron og en neutrino. Myoner når dog ikke ind til jordens kerne.

Neutrinoer er de eneste kendte partikler fra rummet, der kan nå Jordens kerne. Højenergineutrinoer har stor sandsynlighed for at interagere med Jordens indre. Men deres flux er ikke stor nok til at overføre tilstrækkelig energi til Jordens kerne til at forårsage observerbare ændringer.

Neutrinoer med lav energi passerer typisk gennem Jorden uden at vekselvirke med stof (figur 8).

Figur 8: Neutrinoer. Neutrinoer - perfekte budbringere i universet. (Billedkilde) Irene Tamborra

Lad os opsummere. Analysen af scenarier for forskellige kendte fysiske fænomener indikerer, at ingen af dem - gravitationelle, elektromagnetiske, akustiske, kosmiske stråler eller mørkt stof - direkte kan påvirke planetens kerne og forårsage de cykliske ændringer, der observeres i hele solsystemet.

I øjeblikket har vi indirekte beviser på kosmisk indflydelse, men der er brug for udstyr til at måle det. Som en analogi kan man overveje at søge efter årsagen til en sygdom på mikroskopisk niveau: Vi kan ikke altid finde den, fordi vi ikke er opmærksomme på alle eksisterende vira og svampe. Det betyder, at det er nødvendigt at fortsætte søgningen på mikroniveau for at finde årsagen til sygdommene.

Den nuværende situation kan beskrives som en global pandemi i vores solsystem, hvor alle planeter er udsat for den ydre kosmiske påvirkning. Der observeres endda ændringer på gaskæmper, hvor der konstant sker kernereaktioner. Dette indsnævrer betydeligt søgeområdet for forståelse af kilderne til ekstern kosmisk påvirkning, hvilket indikerer nødvendigheden af forskning på mikrokosmisk niveau.

Her støder vi på en anden type fysik, hvis hypotese kan ses i afsnittet "Hvad er kosmisk påvirkning". Hvis forskerne kunne foretage direkte målinger i kernen, ville de bruge en udelukkelsesmetode, der svarer til dosisovervågning i en atomreaktor. Men vi har ikke direkte adgang til kernen. Derfor kan strømmen af neutrinoer fra neutronkernen i øjeblikket give yderligere information om de processer, der finder sted i kernen.

For at forhindre katastrofale hændelser på Jorden skal menneskehedens bedste hjerner forenes, og de nødvendige betingelser skal skabes for at løse denne komplekse opgave - at studere og beskytte Jorden mod den eksterne kosmiske indflydelse.

Referencer:

1. Arushanov, M. L. (2023). Dinamika klimata. Kosmicheskie faktory [Klimadynamik. Kosmiske faktorer]. Hamburg: LAMBERT Academic Publishing. (p. 33).

2. Brown, S. K. et al (2014). Karakterisering af den kvartære eruptionshistorie: Analyse af databasen Large Magnitude Explosive Volcanic Eruptions (LaMEVE). Journal of Applied Volcanology, 3, 5. https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5

3. Bryson, R. A. (1989). Vulkansk modulering af Milankovitch-klimapåvirkning i senkvartæret. Theoretical and Applied Climatology 39, 115-125. https://doi.org/10.1007/bf00868307

4. Viterito, A. (2022). 1995: Et vigtigt vendepunkt i den nyere geofysiske historie. International Journal of Environmental Sciences & Natural Resources, 29, 556271. https://doi.org/10.19080/ijesnr.2022.29.556271 

5. Barkin, Yu. V., & Smolkov, G. Ya. (2013). Skachkoobraznye izmeneniya trendov geodinamicheskikh i geofizicheskikh yavleniy v 1997-1998 gg. [Springlignende ændringer i tendenser for geodynamiske og geofysiske fænomener i 1997-1998]. Proceedings of the All-Russian Conference on Solar-Terrestrial Physics Dedicated to the 100th Anniversary of the Birth of Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences V. E. Stepanov (pp. 16-21, September 2013, Irkutsk). Irkutsk, Rusland.

6. Bertone, G. & Hooper, D. (2018). Historien om mørkt stof. Reviews of Modern Physics, 90(4), 045002. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.045002