Известные как «события, связанные с солнечными частицами», выбросы протонов непосредственно с поверхности Солнца могут излучаться в космос подобно лучу прожектора.
Данные показывают, что примерно раз в тысячу лет Земля подвергается воздействию экстремальных солнечных частиц, которые могут нанести серьезный ущерб озоновому слою и повысить уровень ультрафиолетового излучения на поверхности планеты.
Астрономы проанализировали, что происходит во время таких экстремальных явлений и что происходит в периоды, когда магнитное поле Земли слабо. По словам специалистов, эти события могут оказать существенное влияние на жизнь на всей планете.
В нормальном состоянии магнитное поле Земли функционирует как гигантский стержневой магнит, силовые линии которого поднимаются от одного полюса, огибают его и снова опускаются к другому полюсу, образуя узор, который иногда называют «перевернутым грейпфрутом».
Вертикальная ориентация на полюсах позволяет некоторому количеству ионизирующего космического излучения проникать в верхние слои атмосферы, где оно взаимодействует с молекулами газа, создавая свечение, известное как полярное сияние.
Однако со временем магнитное поле сильно меняется. В прошлом веке Северный магнитный полюс перемещался по северной части Канады со скоростью около 40 километров в год, и магнитное поле ослабло более чем на 6 процентов.
Геологические данные показывают, что были периоды в столетия или тысячелетия, когда геомагнитное поле было очень слабым или даже полностью отсутствовало.
Ученые могут увидеть, что произошло бы без магнитного поля Земли, взглянув на Марс, который в прошлом потерял свое глобальное магнитное поле и, как следствие, большую часть своей атмосферы.
В мае, вскоре после полярного сияния, на Марс обрушился мощный выброс солнечных частиц. Это нарушило работу космического аппарата Mars Odyssey и привело к тому, что уровень радиации на поверхности планеты повысился.
Внешняя атмосфера Солнца испускает постоянный колеблющийся поток электронов и протонов, известный как «солнечный ветер». Однако поверхность звезды также время от времени испускает всплески энергии, в основном протонов, в результате взаимодействия солнечных частиц, которые часто ассоциируются с солнечными вспышками.
Во время каждого солнечного цикла (примерно 11 лет) происходят сотни слабых вспышек солнечных частиц, но ученые обнаружили следы гораздо более сильных на протяжении всей истории Земли. Некоторые из самых экстремальных были в тысячи раз сильнее, чем все, что было зафиксировано современными приборами. Явления такой силы происходят примерно каждые несколько тысячелетий. Последнее из них произошло около 993 года нашей эры и было использовано для доказательства того, что в постройках викингов в Канаде использовалась древесина, вырубленная в 1021 году нашей эры.
Помимо непосредственного воздействия солнечный ветер может также запустить цепочку химических реакций в верхних слоях атмосферы, которые могут привести к разрушению озонового слоя, поглощающего вредное солнечное ультрафиолетовое излучение, которое может повредить зрение человека и ДНК, повысить риск развития рака кожи, а также повлиять на климат.
Ученые обнаружили, что если бы солнечное протонное излучение произошло в период, когда магнитное поле Земли было очень слабым, то разрушение озонового слоя продолжалось бы шесть лет, повышая уровень ультрафиолетового излучения на 25 процентов и увеличивая скорость повреждения ДНК, вызываемого этим, до 50 процентов.
Самый последний период слабого магнитного поля, включая временное смещение Северного и Южного полюсов, начался 42 тысячи лет назад и продолжался около тысячи лет. Примерно в это время произошло несколько крупных эволюционных событий, таких как исчезновение последних неандертальцев в Европе и вымирание сумчатой мегафауны, включая гигантских вомбатов и кенгуру, в Австралии.
Еще более масштабное эволюционное событие также было связано с геомагнитным полем Земли. Происхождение многоклеточных животных в конце эдиакарского периода 565 миллионов лет назад, зафиксированное в окаменелостях в горах Флиндерс в Южной Австралии, произошло после 26-миллионного периода слабого магнитного поля или его полного отсутствия.
