تأثیر کیهانی خارجی: چرا تشخیص داده نمی شود؟

هر 12000 و 24000 سال، سیاره ما تحت تأثیر تشعشعات کیهانی خارجی قرار می گیرد، که مستقیماً بر هسته زمین تأثیر می گذارد. در نتیجه، با گرم شدن بیش از حد هسته زمین و ماگما ، فجایع جهانی بر روی سطح زمین افزایش پیدا می کند. در مورد تأثیر کیهانی بر بر سیارات منظومه شمسی چه می دانیم؟

واقعیت شماره 1. این تأثیر کیهانی هر 12000 سال یکبار به صورت چرخه ای وارد منظومه شمسی می شود و هر 24000 سال یک بار تأثیر قوی تری دارد. این توسط مطالعات زمین شناسی نهشته های کواترنر و تجزیه و تحلیل لایه های خاکستر آتشفشانی در هسته های یخی ^{1، 2، 3} نشان داده شده است (شکل 1، 2).

شکل 1. فوران های جهانی از 2013 پس از میلاد تا 100000 سال پیش. بین 70 درجه شمالی و 70 درجه سانتی گراد.

خطوط عمودی تقریباً هر 12000 سال فاصله را نشان می دهند. اندازه دایره های روی نمودار نشان دهنده مقیاس فوران است. توجه داشته باشید که دایره های قرمز بزرگتر فوران های فاجعه بار بیشتری را نشان می دهد که تقریباً هر 24000 سال یکبار اتفاق می افتد.

منبع: (a) Brown, S.K., Crosweller, H.S., Sparks, R.S.J . و همکاران ویژگی‌های رکورد فوران کواترنر: تجزیه و تحلیل پایگاه‌داده فوران‌های آتشفشانی انفجاری بزرگ (LaMEVE). آتشفشان J  Appl.  3، 5 (2014)

https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5   

شکل 2. مقیاس فعالیت آتشفشانی در 40000 سال گذشته بر اساس داده های هسته یخ.

گاه‌شماری فوران‌های آتشفشانی بر اساس تاریخ‌گذاری رادیوکربن رویدادها و به صورت انحراف نسبی بیان می‌شود.

منبع: Bryson, R. A. مدولاسیون آتشفشانی کواترنر اواخر نیروی هوایی میلانکوویچ. اقلیم شناسی نظری و کاربردی 39، 115-125 (1989).

 https://doi.org/10.1007/bf00868307

واقعیت شماره 2. این تأثیر کیهانی بر تمام سیارات منظومه شمسی تأثیر می گذارد (برای جزئیات بیشتر به بخش ”تغییرات در سایر سیارات منظومه شمسی“ مراجعه کنید).

واقعیت شماره 3. تأثیر کیهانی خارجی فقط بر هسته سیارات تأثیر می گذارد، که هم بر روی خواص مغناطیسی آنها (به بخش ”تغییرات در میدان مغناطیسی زمین“ مراجعه کنید) و هم بر روی موقعیت هسته ها در سیارات (به بخش ”تغییر هسته“ مراجعه کنید) منعکس می شود. این زمینه را فراهم می کند تا ادعا کنیم که چنین تأثیری دارای انرژی فوق العاده ای است.

با مشاهده تمام حقایق ذکر شده، این سؤال مطرح می شود: چرا این تأثیر هنوز مستقیماً شناسایی نشده است؟

بیایید به طور متوالی تمام تأثیرات فیزیکی شناخته شده کیهانی روی سیاره زمین (تأثیر گرانشی، الکترومغناطیسی، صوتی، پرتوهای کیهانی و ماده تاریک) را در نظر بگیریم و پاسخ دهیم که آیا آنها می توانند هر 12000 سال یکبار تغییراتی را در هسته زمین و هسته سیارات دیگر ایجاد کنند.

سناریو 1: تعامل گرانشی

بیایید فرض کنیم وقتی منظومه شمسی در فضا حرکت می کند، با یک ناهنجاری گرانشی ناشی از سایر اجرام آسمانی مواجه می شود. در این حالت، مسیر حرکت خود خورشید، تمام سیارات و قمرهای آنها تغییر خواهد کرد، زیرا برهمکنش گرانشی بر روی سیارات به عنوان یک کل تأثیر می گذارد. به عبارت دیگر، کل سیاره و نه فقط هسته آن را جابجا می کند. با این حال، این اتفاق نمی افتد.

برخی از دانشمندان حدس می زنند که سیارات همسایه یا غول های گازی، مانند مشتری، که به زمین نزدیک می شوند، می توانند با میدان های گرانشی خود بر هسته زمین تأثیر بگذارند و باعث جابجایی آن شوند. اما توجه به این نکته مهم است که تغییرات ثبت شده در هسته ما نه با جابجایی آن، بلکه با تغییرات در خواص مغناطیسی آن در سال 1995⁴ آغاز شد (شکل 3). تنها پس از آن، در سال 1998⁵ تغییرات بر روی هسته زمین رخ داده است.

شکل 3. سرعت قطب مغناطیسی شمال (km/yr). در سال 1995 شتاب شدیدی در سرعت رانش قطب مغناطیسی شمال ثبت شد که از 9 مایل (15 کیلومتر) در سال به 34 مایل (55 کیلومتر) در سال افزایش یافت که 3.5 برابر سریعتر است. میدان الکترومغناطیسی توسط مکانیسم دینام در هسته زمین ایجاد می شود، بنابراین واضح است که تغییرات در میدان مغناطیسی نشان دهنده تغییرات در هسته است.

منبع: داده های مکان قطب مغناطیسی شمال NOAA

 https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/data/poles/NP.xy

جابجایی مرکز جرم زمین قبلاً نتیجه فرآیندهایی بود که از سال 1995 در هسته رخ می داد. بنابراین، تأثیر گرانشی از اجرام بزرگ کیهانی نمی تواند علت باشد. علاوه بر این، رویکردهای سیاره ای در منظومه شمسی با تناوب تنها چند دهه رخ می دهد. بنابراین نمی توانند هر 12000 سال عامل تغییرات فاجعه بار در هسته باشند.

سناریو 2: ماده تاریک

ویژگی ماده تاریک این است که در برهمکنش الکترومغناطیسی شرکت نمی کند⁶.

با این حال، همانطور که در بالا ذکر شد، در برهمکنش گرانشی شرکت می کند، به این معنی که بر حرکت ستارگان و سیارات به عنوان یک کل تأثیر می گذارد، نه فقط بر هسته آنها. بنابراین، تأثیر کیهانی خارجی را نمی توان به ماده تاریک نسبت داد.

سناریو 3: برهمکنش الکترومغناطیسی. تپ اختر

فرض کنید منظومه شمسی ما با تابش الکترومغناطیسی قدرتمندی مواجه شده است، برای مثال، از یک تپ اختر (شکل 4). 

شکل 4. نمایش هنری یک تپ اختر. دو پرتو از امواج رادیویی (به رنگ بنفش نشان داده شده است) ساطع می کند. همانطور که یک تپ اختر می چرخد، این امواج رادیویی مانند پرتوهای یک فانوس دریایی در فضا حرکت می کنند. منبع: ناسا.

تپ اختر یک ستاره نوترونی به سرعت در حال چرخش و به شدت مغناطیسی است که در نتیجه یک انفجار ابرنواختری، ناشی از فروپاشی ستارگان پرجرم به وجود آمده است. تپ اخترها تشعشعاتی را در طول موج های رادیویی، نور مرئی، اشعه ایکس یا طول موج پرتو گاما منتشر می کنند که به شکل پالس های دوره ای به زمین می رسد.

تپ اخترها پالس هایی با تمرکز باریک از انرژی های مختلف ساطع می کنند. با این حال، در طول مسیر منظومه شمسی در کهکشان، هیچ تپ اختری با چنین تناوب منحصر به فردی وجود ندارد که فاصله بین آنها دقیقاً 12000 سال باشد و هر تپ اختر دوم یک پالس قوی تری ساطع کند.

سناریو 4: برهمکنش الکترومغناطیسی. انفجار ابرنواختر یا شعله ی خورشیدی

بیایید فرض کنیم که در نتیجه یک شعله خورشیدی، انفجار قدرتمندی از تابش الکترومغناطیسی به سمت زمین رخ داده است، یا یک پالس الکترومغناطیسی از یک انفجار ابرنواختری در اعماق فضا آمده است.

با این حال، بیاد بیاوریم که تشعشعات الکترومغناطیسی، مانند اشعه ایکس و تابش گاما، بیشتر توسط جو جذب می شوند (شکل 5 را ببینید).

شکل 5. نمودار عبور امواج الکترومغناطیسی از جو را نشان می دهد. نویسنده: ناسا منبع تصویر:

https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_astronomy#/media/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg

تنها دو نوع تابش الکترومغناطیسی می تواند به سطح زمین برسد: امواج مرئی و امواج رادیویی، اما آنها به هسته نیز نمی رسند.

بنابراین، هیچ امواج الکترومغناطیسی از یک منبع خارجی نمی تواند بر وضعیت هسته سیاره تأثیر بگذارد، زیرا آنها به سادگی به عمق زمین نفوذ نمی کنند.

سناریو 5: پرتوهای کیهانی

یکی دیگر از عوامل خارجی تأثیرگذار بر سیاره از فضا، پرتوهای کیهانی است. اینها ذرات پرانرژی هستند: پروتون ها، هسته های اتمی، نوترینوها، الکترون ها که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند. آنها می توانند برون کهکشانی، کهکشانی و خورشیدی باشند.

بسیاری از آنها، تحت تأثیر میدان مغناطیسی زمین، به سمت قطب ها منحرف شده و زمین را دور می زنند.

بخش باقی مانده از ذرات باردار پرتو کیهانی در جو پراکنده شده و باعث تشکیل ذرات بنیادی ثانویه می شود (شکل 6). برخی از آنها می توانند به سطح زمین برسند، اما نه به هسته.

شکل 6. مدل کامپیوتری بارانی از ذرات بنیادی ثانویه تولید شده توسط یک پروتون اولیه 1TeV که با جو در 20 کیلومتری بالای زمین برخورد می کند. خط ساحلی در پایین به مقیاس نشان داده شده است.

بارانی از ذرات زیراتمی ثانویه (عمدتاً الکترون ها) در نتیجه واکنش های آبشاری متعدد در جو زمین شکل می گیرد. مولد دوش یک ذره اولیه از فضا است که پس از ورود به جو با هسته اتم های هوا تعامل می کند.

شکل 7. نمایش شماتیک فرآیند واپاشی پروتون به ذرات مختلف و تشکیل بارانی از ذرات ثانویه. این نمودار با فلش ذرات فرزند را نشان می دهد که پروتون ها می توانند به آنها تجزیه

 شوند. این ذرات می توانند از لپتون ها (مانند الکترون ها) تا مزون ها و باریون ها متفاوت باشند.

تنها دو نوع ذره شناخته شده است که به زیر سطح زمین نفوذ می کنند: میون ها و نوترینوها. میون ها قبل از انحراف، کاهش سرعت و تجزیه شدن به الکترون و نوترینو به عمق صدها متر نفوذ می کنند. با این حال، میون ها به هسته زمین نمی رسند.

نوترینوها تنها ذرات شناخته شده از فضا هستند که می توانند به هسته زمین برسند. نوترینوهای پرانرژی احتمال زیادی برای تعامل با درون زمین دارند. با این حال، شار آنها به اندازه کافی بزرگ نیست که انرژی کافی برای ایجاد تغییرات قابل مشاهده به هسته زمین منتقل کند.

نوترینوهای کم انرژی معمولاً بدون تعامل با ماده از زمین عبور می کنند (شکل 8).

شکل 8. نوترینوها - پیام رسان های کامل در کیهان. (منبع تصویر) ایرنه تامبورا

بیایید خلاصه کنیم. تجزیه و تحلیل سناریوهای پدیده های مختلف فیزیکی شناخته شده نشان می دهد که هیچ یک از آنها - پرتوهای گرانشی، الکترومغناطیسی، صوتی، کیهانی یا ماده تاریک - نمی توانند مستقیماً بر هسته سیاره تأثیر بگذارند و باعث ایجاد تغییرات چرخه ای مشاهده شده در سراسر منظومه شمسی شوند.

در حال حاضر، ما شواهد غیر مستقیمی از نفوذ کیهانی داریم، اما تجهیزاتی برای اندازه گیری آن مورد نیاز است. به عنوان یک قیاس، جستجوی علت یک بیماری را در سطح میکروسکوپی در نظر بگیرید: ما همیشه نمی‌توانیم آن را پیدا کنیم زیرا از همه ویروس‌ها و قارچ‌های موجود آگاه نیستیم. این نشان دهنده نیاز به ادامه جستجو در سطح خرد برای یافتن علت بیماری ها است.

وضعیت کنونی را می توان به عنوان یک بیماری همه گیر جهانی در منظومه شمسی توصیف کرد، جایی که تمام سیارات در معرض نفوذ کیهانی خارجی قرار دارند. تغییرات حتی در غول های گازی مشاهده می شود، جایی که واکنش های هسته ای دائما در حال وقوع است. این امر به طور قابل توجهی منطقه جستجو برای درک منابع تأثیر کیهانی خارجی را محدود می کند، که نشان دهنده ضرورت تحقیق در سطح کیهان خرد است.

در اینجا با نوع دیگری از فیزیک مواجه می شویم که فرضیه آن در قسمت ”تأثیر کیهانی چیست“ قابل مشاهده است. اگر دانشمندان می توانستند اندازه گیری های مستقیم را در هسته انجام دهند، از روش حذف مشابه با پایش دوز در یک راکتور هسته ای استفاده می کردند. با این حال، ما دسترسی مستقیم به هسته نداریم. بنابراین، در حال حاضر، جریان نوترینوها از هسته نوترونی می تواند اطلاعات بیشتری در مورد فرآیندهای رخ داده در هسته ارائه دهد.

برای جلوگیری از حوادث فاجعه آمیز بر روی زمین، بهترین ذهن های بشریت باید متحد شوند و شرایط لازم برای حل این کار پیچیده - مطالعه و محافظت از زمین در برابر تأثیرات کیهانی خارجی - ایجاد شود.

منابع:

1. Arushanov, M. L. (2023).Dinamika klimata. Kosmicheskie faktory[Climate dynamics. Cosmic factors]. Hamburg: LAMBERT Academic Publishing. (p. 33).

2. Brown, S. K. et al. (2014). Characterisation of the Quaternary eruption record: Analysis of the Large Magnitude Explosive Volcanic Eruptions (LaMEVE) database.Journal of Applied Volcanology, 3, 5. https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5

3. Bryson, R. A. (1989). Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing.Theoretical and Applied Climatology 39, 115–125. https://doi.org/10.1007/bf00868307

4. Viterito, A. (2022). 1995: An important inflection point in recent geophysical history.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. [Jump-like changes in trends of geodynamic and geophysical phenomena in 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, Russia.

6. Bertone, G. & Hooper, D. (2018). History of dark matter.Reviews of Modern Physics, 90 (4), 045002. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.045002