გარე კოსმოსური გავლენა. რატომ არ აფიქსირებენ მას?

ყოველ 12 000 და 24 000 წელიწადში ჩვენი პლანეტა ექვემდებარება გარე კოსმოსურ გავლენას, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს დედამიწის ბირთვზე. შედეგად, ხდება ბირთვისა და მაგმის გადაჭარბებული გათბობა, რაც იწვევს გლობალურ კატასტროფებს დედამიწაზე. რა არის ცნობილი მზის სისტემაზე კოსმოსური ზემოქმედების გავლენის შესახებ?

ფაქტი პირველი. ეს ზემოქმედება მზის სისტემაში ციკლურად ყოველ 12 000 წელიწადში ერთხელ მოდის და ყოველ 24 000 წელიწადში უფრო ძლიერია. ამას მოწმობს მეოთხეული პერიოდის საბადოების გეოქრონოლოგიური კვლევები და ყინულის ბირთვებში ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად მიღებული ფერფლის ფენების ანალიზი^{1, 2, 3} (ნახ. 1, 2).

ნახატი. 1. გლობალური ამოფრქვევები 2013 წელს ნ. ე. 100000 კალ. ლ. 70˚ ს შორის. ვ. და 70˚ S. ვ. ზოლები აღნიშნავენ ინტერვალებს დაახლოებით ყოველ თორმეტიათას წელიწადში ერთხელ. წრეების ზომა ნახატში შეესაბამება ამოფრქვევის მასშტაბს. საინტერესოა აღინიშნოს, რომ დიდი წითელი წრეები მიუთითებს უფრო კატასტროფულ ამოფრქვევებზე, რომლებიც დაახლოებით24 000 წელიწადში ერთხელ ხდებოდა.

წყარო:ბრაუნი, ს.კ. და სხვა მეოთხეული ამოფრქვევის ჩანაწერის დახასიათება: დიდი მაგნიტუდის ფეთქებადი ვულკანური ამოფრქვევების (LaMEVE) მონაცემთა ბაზის ანალიზი. J Appl. ვულკანოლი. 3, 5 (2014). https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5

ნახატი 2. ვულკანური აქტივობის მასშტაბები ბოლო ორმოციათასი წლის განმავლობაში ყინულის ბირთვის მონაცემებზე დაყრდნობით

ვულკანური ამოფრქვევის რაოდენობის ქრონოლოგია, რომელიც დაფუძნებულია მოვლენების რადიოკარბონული დათარიღებით და გამოიხატება ფარდობითი დისპერსიის სახით.

წყარო: ბრაისონი, R. A. მილანკოვიჩის კლიმატის ფორსირების გვიანი მეოთხეული ვულკანური მოდულაცია. თეორიული და გამოყენებითი კლიმატოლოგია 39, 115–125 (1989). https://doi.org/10.1007/bf00868307

ფაქტი მეორე. ზემოქმედება გავლენას ახდენს მზის სისტემის ყველა პლანეტაზე (დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ სექცია „ცვლილებები მზის სისტემის სხვა პლანეტებზე“).

ფაქტი მესამე. გარე კოსმოსური გავლენა მოქმედებს მხოლოდ პლანეტების ბირთვებზე, რაც გავლენას ახდენს როგორც მათ მაგნიტურ თვისებებზე (იხ. განყოფილება „დედამიწის მაგნიტურ ველში ცვლილებები“), ასევე ბირთვების პოზიციაზე პლანეტების შიგნით (იხ. განყოფილება „ბირთვის ნახტომი“). ეს იძლევა იმის თქმის საფუძველს, რომ ასეთ ზემოქმედებას უზარმაზარი ენერგია აქვს.

ყველა ზემოაღნიშნული ფაქტის დაკვირვებისას ჩნდება კითხვა: რატომ არ არის ეს გავლენა ჯერ პირდაპირ დაფიქსირებული?

მოდით განვიხილოთ თანმიმდევრულად ყველა ამჟამად ცნობილი ფიზიკური გავლენა პლანეტაზე დედამიწაზე კოსმოსიდან (გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, აკუსტიკური, კოსმოსური სხივების და ბნელი მატერიის ზემოქმედება) და შეუძლიათ თუ არა მათ გამოიწვიონ ცვლილებები დედამიწის ბირთვში და სხვა პლანეტებზე ციკლურობით. 12000 წელი.

სცენარი 1. გრავიტაციული ურთიერთქმედება

დავუშვათ, რომ მზის სისტემა, რომელიც გადის კოსმოსურ სივრცეს, აღმოჩნდება სხვა ობიექტების მიერ გამოწვეულ გრავიტაციულ ანომალიაში. შემდეგ თავად მზის, ყველა პლანეტისა და მათი თანამგზავრების ტრაექტორია შეიცვლება, რადგან გრავიტაციული ურთიერთქმედება გავლენას ახდენს მთლიანად პლანეტებზე. ანუ ის გადაანაცვლებს მთელ პლანეტას და არა მხოლოდ ბირთვს. მაგრამ ეს არ ხდება.

ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ მეზობელ პლანეტებს ან გაზის გიგანტებს, როგორიცაა იუპიტერი, რომლებიც უახლოვდებიან დედამიწას, შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ დედამიწის ბირთვზე თავიანთი გრავიტაციული ველით, გადააადგილონ იგი. მაგრამ მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ჩვენს ბირთვში დაფიქსირებული ცვლილებები დაიწყო არა მისი გადაადგილებით, არამედ მისი მაგნიტური თვისებების ცვლილებით 1995 წელს⁴ (ნახ. 3). და მხოლოდ ამის შემდეგ, 1998 წელს, მოხდა ბირთვის ნახტომი⁵.

ნახატი. 3. ჩრდილოეთ მაგნიტური პოლუსის მოძრაობის სიჩქარე (კმ/წელი). 1995 წელს ჩრდილოეთ მაგნიტური პოლუსის დრიფტის სიჩქარის მკვეთრი აჩქარება დაფიქსირდა 3,5-ჯერ, წელიწადში 15 კმ-დან წელიწადში 55 კმ-მდე. ელექტრომაგნიტური ველი წარმოიქმნება დინამოს მექანიზმით დედამიწის ბირთვში და, შესაბამისად, აშკარაა, რომ მაგნიტური ველის ცვლილებები მიუთითებს ბირთვში ცვლილებებზე.

NOAA ჩრდილოეთ პოლუსის მაგნიტური პოზიციის მონაცემები: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/data/poles/NP.xy

მასის ცენტრში ცვლა უკვე 1995 წლიდან ბირთვში მიმდინარე პროცესების შედეგი იყო. ეს ნიშნავს, რომ ამის მიზეზი არ შეიძლება იყოს დიდი კოსმოსური ობიექტების გრავიტაციული გავლენა. გარდა ამისა, პლანეტების შეტაკებები მზის სისტემაში ხდება მხოლოდ რამდენიმე ათწლეულის პერიოდულობით. და ამიტომ ისინი არ შეიძლება იყვნენ ბირთვში კატასტროფული ცვლილებების მიზეზი 12000 წელიწადში ერთხელ.

სცენარი 2. ბნელი მატერია

ბნელი მატერიის მახასიათებელია ის, რომ ის არ მონაწილეობს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებაში⁶.

მაგრამ ის მონაწილეობს გრავიტაციულ ურთიერთქმედებაში, რომელიც ზემოთ განვიხილეთ. ეს ნიშნავს, რომ ეს გავლენას მოახდენს მთლიანად ვარსკვლავებისა და პლანეტების მოძრაობაზე და არა მხოლოდ მათ ბირთვებზე. ამრიგად, გარე კოსმოსური გავლენა არ შეიძლება გამოწვეული იყოს ბნელი მატერიით.

სცენარი 3. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება. პულსარი

დავუშვათ, რომ ჩვენს მზის სისტემას დაეჯახა ძლიერი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, მაგალითად, პულსარი (ნახ. 4).

ნახ. 4. ილუსტრაციაზე ნაჩვენებია პულსარის მხატვრული წარმოდგენა. ის ასხივებს რადიოტალღების ორ სხივს (გამოსახულია მეწამულში). როდესაც პულსარი ბრუნავს, რადიოტალღები სივრცეში შუქურის შუქის მსგავსად მოძრაობენ. წყარო: NASA

პულსარები არის სწრაფად მბრუნავი, ძლიერ მაგნიტიზირებული ნეიტრონული ვარსკვლავები, რომლებიც წარმოიქმნება სუპერნოვას აფეთქებების შედეგად, რომლებიც გამოწვეულია მასიური ვარსკვლავების კოლაფსით. პულსარები აწარმოებენ გამოსხივებას რადიოს, ოპტიკურ, რენტგენის ან გამა დიაპაზონში, რომლებიც დედამიწაზე პერიოდული იმპულსების სახით მოდიან.

პულსარები ასხივებენ სხვადასხვა ენერგიის უაღრესად მიზანმიმართულ იმპულსებს. თუმცა, მზის სისტემის გზაზე გალაქტიკაში არ არსებობს ისეთი უნიკალური პერიოდულობის მქონე პულსარები, რომ მათ შორის მანძილი იყოს 12000 წელი და ყოველი მეორე აფრქვევდეს უფრო მძლავრ ნაკადს.

სცენარი 4. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება. ზეახალი აფეთქება ან მზეზე აფეთქება

დავუშვათ, რომ მზეზე, აფეთქების შედეგად, მოხდა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მძლავრი ემისია დედამიწისკენ, ან ელექტრომაგნიტური პულსი მოვიდა კოსმოსის სიღრმეში ზეახალი აფეთქების შედეგად.

თუმცა გახსოვდეთ, რომ ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, როგორიცაა რენტგენი და გამა სხივები, ძირითადად შეიწოვება ატმოსფეროს მიერ (სურ. 5).

ნახატი. 5. ატმოსფეროში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლის სქემა. ავტორი: NASA სურათის წყარო: https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_astronomy#/media/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg

მხოლოდ ორი სახის ელექტრომაგნიტური გამოსხივებამ შეიძლება მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს: ხილული და რადიო დიაპაზონი, მაგრამ ბირთვამდე ისინი ასევე ვერ აღწევენ.

ამრიგად, გარე წყაროდან არცერთ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს არ შეუძლია გავლენა მოახდინოს პლანეტის ბირთვის მდგომარეობაზე, რადგან ისინი უბრალოდ ვერ აღწევენ დედამიწის სიღრმეში.

სცენარი 5. კოსმოსური სხივები

კიდევ ერთი გარეგანი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს პლანეტაზე კოსმოსიდან არის კოსმოსური სხივები. ეს არის მაღალი ენერგიის ნაწილაკები: პროტონები, ატომის ბირთვები, ნეიტრინოები, ელექტრონები, რომლებიც მოძრაობენ სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით. ისინი არიან ექსტრაგალაქტიკური, გალაქტიკური და მზის.

ბევრი მათგანი, დედამიწის მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ, გადახრილია პოლუსებისკენ და სცილდება დედამიწას.

დამუხტული კოსმოსური სხივების დანარჩენი ნაწილაკები იფანტება ატმოსფეროში, რაც იწვევს მეორადი ელემენტარული ნაწილაკების წვიმას (სურ. 6). ზოგიერთ მათგანს შეუძლია მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს, მაგრამ არა ბირთვს.

ნახატი 6. მეორადი ელემენტარული ნაწილაკების ნაკადის კომპიუტერული მოდელი, რომელიც წარმოიქმნება პირველადი პროტონიდან 1 ტევ ენერგიით, რომელიც ატმოსფეროს ურტყამს 20 კმ სიმაღლეზე. სანაპირო ზოლი ნაჩვენებია ქვემოთ მასშტაბის მიხედვით.

დედამიწის ატმოსფეროში მრავლობითი კასკადური რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება მეორადი სუბატომური ნაწილაკების წვიმა (ძირითადად ელექტრონები). ნაკადის წინაპარი არის პირველადი ნაწილაკი, რომელიც ატმოსფეროში შედის კოსმოსიდან და რეაგირებს ჰაერის ატომების ბირთვებთან.

ნახ,7. პროტონების სხვადასხვა ნაწილაკებად დაშლის და მეორადი ნაწილაკების ნაკდის წარმოქმნის პროცესის სქემატური წარმოდგენა. დიაგრამაზე ისრები მიუთითებს ქალიშვილ ნაწილაკებზე, რომლებშიც პროტონებს შეუძლიათ დაშლა. ეს ნაწილაკები შეიძლება მერყეობდეს ლეპტონებიდან (როგორიცაა ელექტრონები) მეზონებამდე და ბარიონებამდე

ცნობილია მხოლოდ ორი ტიპის ნაწილაკები, რომლებიც შეაღწევენ დედამიწის ზედაპირის ქვეშ: მუონები და ნეიტრინოები. მუონები ასობით მეტრის სიღრმეში შეაღწევენ, სანამ გადაიხრებიან, შენელდებიან და დაიშლება ელექტრონად და ნეიტრინოდ.. ამ შემთხვევაში მიონები არ აღწევენ დედამიწის ბირთვს.

ნეიტრინო არის ერთადერთი ცნობილი ნაწილაკი კოსმოსიდან, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს დედამიწის ბირთვს. მაღალენერგეტიკული ნეიტრინოებს აქვთ დედამიწის შიგთავსზე ზემოქმედების დიდი ალბათობა. თუმცა, მათი ნაკადი არ არის იმდენად დიდი, რომ დედამიწის ბირთვში გადაიტანოს საკმარისი რაოდენობის ენერგია, რათა მოხდეს მასში დაკვირვებული ცვლილებები.

და დაბალი ენერგიის ნეიტრინოები ჩვეულებრივ გადიან დედამიწას მატერიასთან ურთიერთქმედების გარეშე (სურ. 8).

ნახ.8. ნეიტრინოები ინფორმაციის იდეალური მატარებლები არიან სამყაროში. (გ) ირინე ტამბორა

შევაჯამოთ. სხვადასხვა ცნობილი ფიზიკური გავლენის სცენარების ანალიზი მიუთითებს, რომ არცერთ მათგანს — გრავიტაციულს, ელექტრომაგნიტურს, აკუსტიკურს, კოსმოსურს სხივებს ან ბნელი მატერიას — არ შეუძლია უშუალოდ იმოქმედოს პლანეტის ბირთვზე და გამოიწვიოს ციკლური ცვლილებები, რასაც ჩვენ ვამჩნევთ მთელ მზის სისტემაში.

ამჟამად გვაქვს კოსმოსური ზემოქმედების არაპირდაპირი მინიშნებები, მაგრამ მათი გასაზომად საჭიროა ინსტრუმენტები. ანალოგიურად, შეგვიძლია მოვიყვანოთ სიტუაცია დაავადების მიზეზის მიკრო დონეზე ძიებისას: ჩვენ ყოველთვის ვერ ვპოულობთ მათ, რადგან არ ვიცით ყველა არსებული ვირუსისა და სოკოს შესახებ. ეს გულისხმობს მიკრო დონეზე ძიების გაგრძელების აუცილებლობას დაავადების გამომწვევი მიზეზის დასადგენად.

დღევანდელი ვითარება შეიძლება შეფასდეს, როგორც გლობალური პანდემია ჩვენს მზის სისტემაში, სადაც ყველა პლანეტა ექვემდებარება გარე კოსმოსურ გავლენას. ცვლილებები შეინიშნება გაზის გიგანტებზეც კი, სადაც მუდმივად ხდება ბირთვული რეაქციები. ეს მნიშვნელოვნად ავიწროებს საძიებო არეალს გარე კოსმოსური გავლენის წყაროების გასაგებად, რაც მიუთითებს მიკროსამყაროს დონეზე კვლევის აუცილებლობაზე.

აქ ჩვენ ვაწყდებით ფიზიკის სხვა ტიპს, რომლის ჰიპოთეზა შეგიძლიათ იხილოთ განყოფილებაში „რა არის კოსმოსური გავლენა“. თუ მეცნიერებს შეეძლებოდათ ბირთვში პირდაპირი გაზომვების გაკეთება, ისინი გამოიყენებდნენ გამორიცხვის მეთოდს, როგორც დოზის მონიტორინგი ბირთვულ რეაქტორში. თუმცა, ჩვენ არ გვაქვს პირდაპირი წვდომა ბირთვზე. ამიტომ, ამჟამინდელ მომენტში, ნეიტრინო ნაკადს ნეიტრონის ბირთვიდან შეუძლია დამატებითი ინფორმაცია მოგვაწოდოს ბირთვში მიმდინარე პროცესების შესახებ.

დედამიწაზე კატასტროფული მოვლენების თავიდან ასაცილებლად, საჭიროა კაცობრიობის საუკეთესო გონებების გაერთიანება და აუცილებელი პირობების შექმნა ამ რთული ამოცანის გადასაჭრელად — ჩვენი პლანეტის შესწავლა და დაცვა გარე კოსმოსური გავლენისგან.

ლიტერატურის სია

1. არუშანოვი M.L. კლიმატის დინამიკა. სივრცის ფაქტორები. ჰამბურგი: LAMBERT Academic Publishing, 2023. გვერდი 33.

2. ბრაუნი, ს.კ. და სხვ. მეოთხეული ამოფრქვევის ჩანაწერის დახასიათება: დიდი მაგნიტუდის ფეთქებადი ვულკანური ამოფრქვევების (LaMEVE) მონაცემთა ბაზის ანალიზი. J Appl. ვულკანოლი. 3, 5 (2014). https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5

3. ბრაისონი, R.A. მილანკოვიჩის კლიმატის იძულების გვიანი მეოთხეული ვულკანური მოდულაცია. თეორიული და გამოყენებითი კლიმატოლოგია 39, 115–125 (1989). https://doi.org/10.1007/bf00868307

4. Viterito, A. 1995: მნიშვნელოვანი გადახრის წერტილი უახლეს გეოფიზიკურ ისტორიაში. Int J Environ Sci Nat Res 29, 556271 (2022). https://doi.org/10.19080/ijesnr.2022.29.556271

5. გეოდინამიკური და გეოფიზიკური ფენომენების ტენდენციების მკვეთრი ცვლილებები 1997-1998 წლებში. ავტორები:ბარკინ იუ. ვ., სმოლკოვი გ. ია. ყოვლადრუსული კონფერენცია მზის ხმელეთის ფიზიკის შესახებ, რომელიც ეძღვნება RAS-ის შესაბამისი წევრის V. E. სტეპანოვის დაბადებიდან 100 წლისთავს (2013 წლის 16 - 21 სექტემბერი, ირკუტსკი), ირკუტსკი, 2013 წ.

6. ბერტონე, გ. და ჰუპერი, დ. ბნელი მატერიის ისტორია. რევ. მოდ. ფიზ. 90, 045002 (2018 წ.). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.045002