Tuore tutkimus haastaa pitkään käytetyn oletuksen siitä, että Maan polaariseen ionosfääriin siirtyvällä aurinkoenergialla olisi selkeä luonnollinen yläraja. Havainto ei tarkoita, että katastrofaalinen aurinkomyrsky olisi juuri nyt matkalla kohti Maata, mutta se voi muuttaa tapaa, jolla kaikkein harvinaisimpia ja voimakkaimpia avaruussääilmiöitä mallinnetaan.
Aurinkomyrskyjä syntyy, kun Aurinko vapauttaa avaruuteen voimakkaita säteily-, hiukkas- ja magneettikenttäpurkauksia. Näkyvimpiä ilmiöitä ovat auringonpurkaukset ja koronan massapurkaukset eli CME:t, joiden vaikutukset voivat Maan kohdalle osuessaan ulottua revontulista satelliittien, GPS-paikannuksen, radioliikenteen ja sähköverkkojen häiriöihin.
Miljoona mittausta ilman selvää kattoa
Frontnieuwsin esittelemässä tutkimuksessa tutkijat analysoivat yli miljoona aurinkotuulen mittausta. Aineisto oli kerätty Maata kiertävien avaruusalusten avulla, ja tavoitteena oli tarkastella, kuinka paljon energiaa aurinkotuuli voi siirtää Maan polaariseen ionosfääriin.
Aiemmissa malleissa on oletettu, että energiansiirto saavuttaa jossakin vaiheessa kyllästymispisteen: vaikka aurinkotuuli voimistuisi edelleen, Maan järjestelmä ei enää vastaanottaisi energiaa samassa suhteessa. Uuden aineiston perusteella tutkijat eivät kuitenkaan löytäneet tilastollista näyttöä tällaisesta yksiselitteisestä ylärajasta.
Tulos ei osoita, että energiansiirto voisi kasvaa kirjaimellisesti rajatta. Se kertoo ennen kaikkea siitä, ettei käytettävissä oleva havaintoaineisto vielä paljasta selvää pistettä, jossa kasvu varmasti pysähtyisi. Ero on tärkeä: tutkimus ei ennusta väistämätöntä katastrofia, vaan osoittaa aukon pahimpien mahdollisten tapahtumien tuntemuksessa.
Harvinainen tapahtuma, suuri epävarmuus
Tutkimukseen osallistunut Lancasterin yliopiston Maria Walach korosti, että Maan magneettikenttä suojaa planeettaa tehokkaasti suurimmalta osalta avaruussään vaikutuksia. Äärimmäisissä tapauksissa seurauksena voi silti olla satelliittien ratojen muuttumista, viestintäkatkoja ja GPS-signaalien heikkenemistä.
Ongelma on havaintojen vähäisyys. Tuhannen vuoden välein esiintyväksi arvioitua ilmiötä ei voida tutkia samalla tavalla kuin tavallista säätä, koska modernin mittaustekniikan aikakausi kattaa vain pienen hetken aurinko–Maa-järjestelmän historiasta. Mallit joutuvat siksi nojaamaan lyhyeen havaintosarjaan, historiallisiin kuvauksiin ja fysikaalisiin oletuksiin.
NASA on käyttänyt toukokuun 2024 Gannon-myrskyä tärkeänä tutkimuskohteena. Kyseessä oli ensimmäinen G5-luokan geomagneettinen myrsky yli kahteen vuosikymmeneen. Se tuotti poikkeuksellisen laajoja revontulia ja vaikutuksia sekä ilmakehässä että lähiavaruudessa, mutta ei aiheuttanut katastrofaalista vahinkoa. Tapahtumasta kerätty aineisto auttaa nyt parantamaan ennusteita ja varautumista.
Carringtonin tapahtuma on edelleen vertailukohta
Voimakkaiden aurinkomyrskyjen tunnetuin historiallinen vertailukohta on vuoden 1859 Carringtonin tapahtuma. Myrsky aiheutti häiriöitä lennätinverkoissa Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa, synnytti kipinöintiä laitteissa ja mahdollisti joidenkin lennätinjärjestelmien toiminnan hetkellisesti jopa ilman tavallista virtalähdettä.
Vuonna 1859 sähköinen infrastruktuuri oli kuitenkin vähäinen. Nyky-yhteiskunta riippuu lähes kaikessa sähköverkoista, satelliiteista, tietoliikenteestä, paikannuksesta ja tarkasta ajanmäärityksestä. Siksi samankaltainen tapahtuma ei olisi pelkästään näyttävä avaruussääilmiö, vaan samanaikainen rasitus useille toisistaan riippuvaisille järjestelmille.
NOAA:n mukaan geomagneettiset myrskyt voivat indusoida sähköverkkoihin virtoja, jotka kuormittavat muuntajia ja muita verkon osia. Ne voivat myös häiritä satelliittien toimintaa, lentoliikenteen radioviestintää sekä GPS-järjestelmiä. Ennusteiden tarkoituksena on antaa operaattoreille aikaa siirtää satelliitteja turvallisempaan tilaan, muuttaa lentoreittejä ja tehdä sähköverkoissa suojaavia toimenpiteitä.
Tutkimustulos on ennen kaikkea varautumiskysymys
Uuden tutkimuksen käytännöllinen merkitys ei ole siinä, että yleisöä kehotettaisiin odottamaan välitöntä aurinkokatastrofia. Merkitys on siinä, ettei infrastruktuurin suunnittelussa ehkä voida luottaa aiemmin oletettuun turvalliseen energiansiirron kattoon.
Jos pahimman tapauksen mallit aliarvioivat ionosfääriin ja magnetosfääriin siirtyvän energian, myös satelliittien, sähköverkkojen ja viestintäjärjestelmien kestävyyttä koskevat arviot voivat olla liian optimistisia. Tällöin tutkimus tukee ennen kaikkea parempaa mittaamista, varoitusjärjestelmiä ja kriittisen infrastruktuurin suojaamista.
Aurinkomyrskyjen riski ei ole uusi eikä teoreettinen. Samalla yksittäisestä tutkimuksesta ei pidä rakentaa väitettä, että NASA olisi havainnut juuri nyt lähestyvän katastrofin. Tarkempi johtopäätös on hillitympi mutta yhteiskunnallisesti merkittävä: kaikkein voimakkaimpien aurinkomyrskyjen todellista ylärajaa ei ehkä tunneta niin hyvin kuin tähän asti on oletettu.
Lähteet: Frontnieuws, NASA Science ja NOAA/NESDIS.
