Išorinis kosminis poveikis. Kodėl jo neužfiksuoja?
Kas 12 000 ir 24 000 metų mūsų planeta priklausoma nuo išorinio kosminio smūgio, kuris tiesiogiai veikia Žemės branduolį. Tai sukelia pernelyg didelį branduolio ir magmos įkaitimą ir sukelia visuotines katastrofas Žemėje. Kas žinoma apie kosminių smūgių poveikį Saulės sistemai?
Pirmas faktas. Šis poveikis Saulės sistemą pasiekia cikliškai kas 12 000 metų, o kas 24 000 metų jis būna stipresnis. Tai liudija geochronologiniai kvartero nuosėdų tyrimai ir vulkanų išsiveržimų pelenų sluoksnių analizės ledo branduoliuose1, 2, 3 (1, 2) (kernuose).
1 pav. Pasaulinio masto išsiveržimai nuo 2013 m. po Kr. iki 100 000 kal. metų tarp 70˚N ir 70˚S. Brūkšneliais pažymėti intervalai maždaug kas 12 000 metų. Paveikslėlyje esančių apskritimų dydis atitinka išsiveržimo mastą. Pažymėtina, kad didesni raudoni apskritimai žymi katastrofiškesnius išsiveržimus, kurie įvyko maždaug kas 24 000 metų
Šaltinis:Brown, S. K. 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
2 pav. Vulkaninio aktyvumo skalė per pastaruosius 40 000 metų pagal ledo kernų duomenis
Vulkanų išsiveržimų skaičiaus chronologija, pagrįsta įvykių datavimu radiokarbono metodu ir išreikšta santykiniu kitimu.
Šaltinis: Bryson, R. A. Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing. Theoretical and Applied Climatology 39, 115–125 (1989). https://doi.org/10.1007/bf00868307
Antras faktas. Poveikis daro įtaką visoms Saulės sistemos planetoms (žr. „Kitų Saulės sistemos planetų pokyčiai").
Trečias faktas. Išorinis kosminis poveikis veikia tik planetų branduolius, o tai turi įtakos jų magnetinėms savybėms (žr. skyrių „Žemės magnetinio lauko pokyčiai”) ir branduolių padėčiai planetų viduje (žr. skyrių „Branduolio šuolis”). Tai duoda pagrindo teigti, kad toks smūgis turi milžinišką energijos kiekį.
Stebint Kyla klausimas, kodėl šis poveikis iki šiol nebuvo tiesiogiai užfiksuotas?
Nuosekliai apžvelkime visus šiuo metu žinomus fizikinius poveikius Žemės planetai iš kosmoso (gravitacinį, elektromagnetinį, akustinį, kosminių spindulių ir tamsiosios materijos) ir apsvarstykime, ar jie gali sukelti Žemės ir kitų planetų branduolio pokyčius 12 000 metų ciklu.
1 scenarijus. Gravitacinė sąveika
Tarkime, kad Saulės sistema, keliaudama kosminėje erdvėje, pateko į gravitacinę anomaliją, kurią sukėlė kiti objektai. Tada pasikeistų pačios Saulės, visų planetų ir jų palydovų trajektorijos, nes gravitacinė sąveika veikia visas planetas. Tai reiškia, kad pasislinktų visa planeta, o ne tik jos branduolys. Tačiau taip neatsitinka.
Kai kurie mokslininkai mano, kad kaimyninės planetos arba dujinės milžinės, pavyzdžiui, Jupiteris, priartėjusios prie Žemės, savo gravitaciniu lauku gali paveikti Žemės branduolį ir jį paslinkti. Tačiau svarbu pažymėti, kad užfiksuoti mūsų branduolio pokyčiai prasidėjo ne nuo jo pasislinkimo, o nuo jo magnetinių savybių pasikeitimo 1995 m.4 (3 pav.). Tik po to, 1998 m., įvyko branduolio šuolis5.
3 pav. Šiaurinio magnetinio poliaus judėjimo greitis (km per metus). 1995 m. užfiksuotas staigus šiaurinio magnetinio poliaus dreifo greičio pagreitėjimas 3,5 karto, nuo 15 km/metus iki 55 km/metus. Elektromagnetinį lauką sukuria dinamo mechanizmas Žemės branduolyje, todėl akivaizdu, kad magnetinio lauko pokyčiai rodo pokyčius branduolyje.
Duomenys apie šiaurės magnetinio poliaus padėtį NOAA: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/data/poles/NP.xy
Masės centro poslinkis jau buvo nuo 1995 m. branduolyje vykstančių procesų pasekmė. Taigi jo negali lemti didelių kosminių objektų gravitacinis poveikis. Be to, planetų priartėjimai Saulės sistemoje vyksta tik kelių dešimčių metų periodiškumu. Ir todėl jos negali būti katastrofiškų pokyčių branduolyje kartą per 12 000 metų priežastimi.
2 scenarijus. Tamsioji medžiaga
Tamsiajai medžiagai būdinga tai, kad ji nedalyvauja elektromagnetinėje sąveikoje6.
Tačiau jis dalyvauja gravitacinėje sąveikoje, apie kurią kalbėjome pirmiau. Taigi, ji turėtų įtakos visų žvaigždžių ir planetų judėjimui, o ne tik jų branduolių judėjimui. Vadinasi, išorinio kosminio poveikio negali sukelti tamsioji medžiaga.
3 scenarijus: elektromagnetinė sąveika. Pulsaras
Tarkime, kad mūsų Saulės sistemą pasiekia galinga elektromagnetinė spinduliuotė, pavyzdžiui, iš pulsaro (4 pav.).
4. Iliustracijoje pavaizduotas pulsaras. Jis skleidžia du radijo bangų pluoštus (pavaizduota violetine spalva). Kai pulsaras sukasi, radijo bangos sklinda erdvėje tarsi švyturio šviesos. Šaltinis: NASA
Pulsarai yra greitai besisukančios, stipriai įmagnetintos neutroninės žvaigždės, kurios gimsta dėl supernovų sprogimų, įvykusių suirus masyvioms žvaigždėms. Pulsarai skleidžia radijo, optinę, rentgeno arba gama spinduliuotę, kuri periodiniais impulsais pasiekia Žemę.
Pulsarai išspinduliuoja siauros krypties skirtingos energijos impulsus. Tačiau Saulės sistemos judėjimo Galaktikoje kelyje nėra pulsarų su tokiu unikaliu periodiškumu, kad atstumas tarp jų būtų lygus 12 000 metų ir kas antras išmestų galingesnį srautą.
4 scenarijus. Elektromagnetinė sąveika. Supernovos sprogimas arba Saulės žybsnis
Tarkime, kad Saulėje įvyko galingas elektromagnetinės spinduliuotės spinduliavimas, kurį sukėlė į Žemę nukreiptas žybsnis, arba elektromagnetinis impulsas, sukeltas supernovos sprogimo kosmoso gelmėse.
Tačiau prisiminkite, kad elektromagnetinę spinduliuotę, pavyzdžiui, rentgeno ir gama spindulius, dažniausiai sugeria atmosfera (5 pav.).
5 pav. Atmosferoje sklindančių elektromagnetinių bangų schema. Autorius: NASA Paveikslėlio šaltinis: https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_astronomy#/media/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg
Žemės paviršių gali pasiekti tik dviejų rūšių elektromagnetinė spinduliuotė: regimoji ir radijo spinduliuotė, tačiau ji taip pat nepasiekia Žemės branduolio.
Taigi jokios elektromagnetinės bangos iš išorinio šaltinio negali paveikti planetos branduolio būklės, nes jos paprasčiausiai neprasiskverbia giliai į Žemę.
5 scenarijus. Kosminiai spinduliai
Kitas išorinis veiksnys, veikiantis planetą iš kosmoso, yra kosminiai spinduliai. Tai didelės energijos dalelės: protonai, atomo branduoliai, neutrinai, elektronai, kurie juda greičiu, artimu šviesos greičiui. Jie yra ekstragalaktiniai, galaktiniai ir Saulės.
Daugelis jų, veikiant Žemės magnetiniam laukui, yra nukreipiami į ašigalius ir sukasi aplink Žemę.
Likusios kosminių spindulių įkrautos dalelės išsisklaido atmosferoje, sukeldamos antrinių elementariųjų dalelių lietų (6 pav.). kai kurios iš jų gali pasiekti Žemės paviršių, bet ne branduolį.
6 pav.Kompiuterinis antrinių elementariųjų dalelių lietaus, susidariusio dėl 1 TeV energijos pirminio protono smūgio į atmosferą 20 km aukštyje, modelis. Apačioje masteliu pavaizduota pakrantės linija
Antrinių subatominių dalelių (daugiausia elektronų) lietus susidaro dėl daugybės kaskadinių reakcijų Žemės atmosferoje. Liūčių pradininkas yra pirminė dalelė, patekusi į atmosferą iš kosmoso ir sureagavusi su oro atomų branduoliais.
7 pav. Protonų skilimo į įvairias daleles ir antrinių dalelių lietaus susidarymo proceso schema. Schemoje rodyklėmis pažymėtos dukterinės dalelės, į kurias gali suirti protonai. Šios dalelės gali būti įvairios - nuo leptonų (pvz., elektronų) iki mezonų ir barionų
Yra žinoma, kad po Žemės paviršiumi prasiskverbia tik dviejų tipų dalelės: miuonai ir neutrinai. Miuonai prasiskverbia šimtus metrų gilyn, o po to yra atmetami, sulėtinami ir suskaidomi į elektroną ir neutriną. Tokiu būdu miuonai nepasiekia Žemės branduolio.
Neutrinai yra vienintelės žinomos iš kosmoso sklindančios dalelės, galinčios pasiekti Žemės branduolį. Didelė tikimybė, kad didelės energijos neutrinai pateks į Žemės vidų. Tačiau jų srautas nėra pakankamai didelis, kad perduotų pakankamai energijos Žemės branduoliui ir sukeltų stebimus pokyčius.
O mažos energijos neutrinai paprastai praeina pro Žemę nesąveikaudami su materija (8 pav.).
8 pav. Neutrinai yra idealūs informacijos nešėjai Visatoje. (c) Irene Tamborra
Apibendrinimas. Įvairių žinomų fizikinių poveikių scenarijų analizė rodo, kad nė vienas iš jų - gravitacinis, elektromagnetinis, akustinis, kosminiai spinduliai ar tamsioji medžiaga - negali tiesiogiai veikti planetos branduolio ir sukelti ciklinių pokyčių, kuriuos stebime visoje Saulės sistemoje.
Šiuo metu turime netiesioginių kosminio poveikio požymių, tačiau mums reikia priemonių jam išmatuoti. Analogiškai galime ieškoti ligos priežasties mikrolygiu: ne visada galime ją rasti, nes nežinome visų egzistuojančių virusų ir grybelių.Tai reiškia, kad reikia toliau ieškoti ligų priežasčių mikrolygiu.
Dabartinę situaciją galima apibūdinti kaip pasaulinę pandemiją mūsų Saulės sistemoje, kai visos planetos yra veikiamos išorinio kosminio poveikio. Pokyčiai pastebimi net dujinėse milžinėse, kuriose nuolat vyksta branduolinės reakcijos. Tai gerokai susiaurina paieškos sritį, siekiant suprasti kosminio išorinio poveikio šaltinius, ir rodo, kad reikia atlikti tyrimus mikrokosmoso lygmeniu.
Čia susiduriame su kitokio tipo fizika, kurios hipotezę rasite straipsnyje „Kas yra kosminis poveikis”. Jei mokslininkai galėtų atlikti tiesioginius matavimus branduolyje, jie naudotų išskyrimo metodą, panašų į dozės stebėseną branduoliniame reaktoriuje. Tačiau tiesioginės prieigos prie branduolio neturime. Todėl šiuo metu neutrinų srautas iš neutronų branduolio galėtų suteikti papildomos informacijos apie branduolyje vykstančius procesus.
Norint išvengti katastrofiškų įvykių Žemėje, reikia, kad susivienytų geriausi žmonijos protai ir būtų sudarytos reikiamos sąlygos išspręsti šią sudėtingą užduotį - ištirti ir apsaugoti mūsų planetą nuo išorinio kosmoso poveikio.
Literatūros sąrašas:
Arushanov M. L. Klimato dinamika. Kosminiai veiksniai. Hamburgas: LAMBERT Academic Publishing, 2023. p. 33.
Brown, S. K. et al. Ketvirčio amžiaus išsiveržimų duomenų apibūdinimas: didelių magnitudžių sprogstamųjų ugnikalnių išsiveržimų (LaMEVE) duomenų bazės analizė. J Appl. Volcanol. 3, 5 (2014). https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5
Bryson, R. A. Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing. Theoretical and Applied Climatology 39, 115-125 (1989). https://doi.org/10.1007/bf00868307
Viterito, A. 1995: An Important Inflection Point in Recent Geophysical History (Svarbus lūžio taškas naujausioje geofizikos istorijoje). Int J Environ Sci Nat Res 29, 556271 (2022). https://doi.org/10.19080/ijesnr.2022.29.556271
Staigūs geodinaminių ir geofizinių reiškinių tendencijų pokyčiai 1997-1998 m. Autoriai: Barkin Yu. V., Smolkov G. Y. Visos Rusijos Saulės ir Žemės fizikos konferencija, skirta Rusijos mokslų akademijos nario korespondento V. E. Stepanovo 100-osioms gimimo metinėms (2013 m. rugsėjo 16-21 d., Irkutskas), Irkutskas, 2013.
Bertone, G. & Hooper, D. Tamsiosios medžiagos istorija. Rev. Mod. Phys. 90, 045002 (2018). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.045002
Palikite komentarą