في عالم اليوم الحديث سريع الخطى ، يعتمد النشاط البشري بشكل كبير على البنية التحتية الكهربائية. إذا تعطلت شبكات الطاقة ، ستتوقف أنظمة التحكم في المناخ لدينا ، وستموت أجهزة الكمبيوتر لدينا ، وستتوقف جميع الأشكال الإلكترونية للتجارة والاتصالات. ولكن بالإضافة إلى ذلك ، أصبح النشاط البشري في القرن الحادي والعشرين يعتمد بشكل متزايد على البنية التحتية الموجودة في المدار الأرضي المنخفض (LEO).
بصرف النظر عن العديد من أقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية الموجودة حاليًا في الفضاء ، هناك أيضًا محطة الفضاء الدولية وأسطول من أقمار GPS الصناعية. ولهذا السبب يعتبر نشاط التوهج الشمسي خطرًا خطيرًا ، والتخفيف منه أولوية. بحثًا عن معالجة ذلك ، أصدر فريق من العلماء من جامعة هارفارد مؤخرًا دراسة يقترح حلاً جريئًا - وضع درع مغناطيسي عملاق في المدار.
الدراسة - التي قام بها الدكتور ماناسفي لينجام والبروفيسور أبراهام لوب من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) - ظهرت مؤخرًا على الإنترنت تحت عنوان ' إستراتيجية التأثير والتخفيف من التوهجات الشمسية المستقبلية '. كما يشرحون ، تشكل التوهجات الشمسية خطرًا جسيمًا بشكل خاص في عالم اليوم ، وستصبح تهديدًا أكبر بسبب الوجود البشري المتزايد في المدار الأرضي المنخفض.
كانت التوهجات الشمسية مصدر قلق مستمر لأكثر من 150 عامًا ، منذ أن اشتهرت حدث كارينغتون عام 1859. منذ ذلك الوقت ، تم تخصيص قدر كبير من الجهد لدراسة التوهجات الشمسية من وجهة نظر نظرية ورصدية. وبفضل التقدم الذي تم إحرازه في المائتي عام الماضية فيما يتعلق بعلم الفلك واستكشاف الفضاء ، تم تعلم الكثير عن الظواهر المعروفة باسم 'طقس الفضاء'.
في الوقت نفسه ، أدى اعتماد البشرية المتزايد على الكهرباء والبنية التحتية الفضائية إلى جعلنا أكثر عرضة لظواهر الطقس الفضائي القاسية. في الواقع ، إذا حدث حدث كارينغتون اليوم ، فمن المقدر أنه سيتسبب في أضرار عالمية لشبكات الطاقة الكهربائية واتصالات الأقمار الصناعية وسلاسل التوريد العالمية.
الخسائر الاقتصادية العالمية المتراكمة بحسب أ تقرير عام 2009 من قبل مجلس دراسات الفضاء ('أحداث طقس الفضاء الشديدة - فهم الآثار الاجتماعية والاقتصادية') ، سيكون 10 تريليون دولار ، وسيستغرق التعافي عدة سنوات. ومع ذلك ، كما أوضح البروفيسور لوب لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، فإن هذا التهديد من الفضاء لقي اهتمامًا أقل بكثير من التهديدات المحتملة الأخرى.
قال لوب: 'فيما يتعلق بالمخاطر القادمة من السماء ، كان معظم الاهتمام في الماضي مخصصًا للكويكبات'. لقد قتلوا الديناصورات وكان تأثيرهم المادي في الماضي هو نفسه كما سيكون في المستقبل ، ما لم تنحرف مداراتهم. ومع ذلك ، فإن التوهجات الشمسية لها تأثير بيولوجي ضئيل وتأثيرها الرئيسي على التكنولوجيا. ولكن قبل قرن من الزمان ، لم يكن هناك الكثير من البنية التحتية التكنولوجية ، وكانت التكنولوجيا تنمو بشكل كبير. لذلك ، فإن الضرر غير متماثل إلى حد كبير بين الماضي والمستقبل '.
تصور فني لكويكب كبير يمر بنظام الأرض والقمر. الائتمان: مجموعة من صور ESO / NASA مقدمة من Jason Major / Lights in the Dark.
لمعالجة ذلك ، طور لينغهام ولوب نموذجًا رياضيًا بسيطًا لتقييم الخسائر الاقتصادية الناجمة عن نشاط التوهج الشمسي بمرور الوقت. أخذ هذا النموذج بعين الاعتبار المخاطر المتزايدة للضرر الذي يلحق بالبنية التحتية التكنولوجية بناءً على عاملين. أولاً ، اعتبروا حقيقة أن طاقة التوهجات الشمسية تزداد بمرور الوقت ، ثم اقترن ذلك بالنمو الأسي للتكنولوجيا والناتج المحلي الإجمالي.
ما قرروه هو أنه على نطاقات زمنية أطول ، فإن الأنواع النادرة من التوهجات الشمسية القوية جدًا تصبح أكثر احتمالًا. إلى جانب الوجود البشري المتزايد والاعتماد على المركبات الفضائية والأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض ، سيضيف هذا ارتباطًا خطيرًا في مكان ما على الطريق. أو كما أوضح لوب:
'نتوقع أنه في غضون 150 عامًا تقريبًا ، سيكون هناك حدث يتسبب في ضرر مماثل للناتج المحلي الإجمالي الحالي للولايات المتحدة البالغ حوالي 20 تريليون دولار ، وسيزداد الضرر بشكل كبير في أوقات لاحقة حتى يتشبع التطور التكنولوجي. لم تتم محاولة مثل هذا التنبؤ من قبل. نقترح أيضًا فكرة جديدة حول كيفية تقليل الضرر الناتج عن الجزيئات النشطة بواسطة درع مغناطيسي. كانت هذه فكرتي ولم يتم اقتراحها من قبل '.
لمعالجة هذه المخاطر المتزايدة ، نظر لينغهام ولوب أيضًا في إمكانية وضع درع مغناطيسي بين الأرض والشمس. سيتم وضع هذا الدرع على الأرض والشمس لاجرانج بوينت 1 ، حيث سيكون قادرًا على تشتيت الجسيمات المشحونة وإنشاء قوس اصطناعي حول الأرض. وبهذا المعنى ، فإن هذا الدرع يحمي الأرض بطريقة مشابهة لما يفعله مجالها المغناطيسي بالفعل ، ولكن لتأثير أكبر.
رسم توضيحي للعاكس المغناطيسي المقترح الموضوع في Earth-Sun L1 Lagrange Point. الائتمان: Lingam and Loeb ، 2017
بناءً على تقييمهم ، يشير Lingham و Loeb إلى أن هذا الدرع ممكن تقنيًا من حيث معاييره المادية الأساسية. كما أنهم كانوا قادرين على توفير جدول زمني أولي لبناء هذا الدرع ، ناهيك عن بعض تقييمات التكلفة التقريبية. كما أشار لوب ، يمكن بناء مثل هذا الدرع قبل انتهاء هذا القرن ، وبجزء بسيط من تكلفة ما يمكن أن يتكبده من أضرار التوهج الشمسي.
قال: 'المشروع الهندسي المرتبط بالدرع المغناطيسي الذي نقترحه قد يستغرق بضعة عقود لبنائه في الفضاء'. 'تكلفة رفع البنية التحتية اللازمة إلى الفضاء (التي تزن 100000 طن) من المرجح أن تصل إلى 100 مليار دولار ، أي أقل بكثير من الضرر المتوقع على مدى قرن.'
ومن المثير للاهتمام أن فكرة استخدام درع مغناطيسي لحماية الكواكب قد تم اقتراحها من قبل. على سبيل المثال ، كان هذا النوع من الدروع أيضًا موضوع عرض تقديمي في ' ورشة عمل رؤية علوم الكواكب 2050 '، الذي استضافته وكالة ناسا قسم علوم الكواكب (PSD). تمت التوصية بهذا الدرع كوسيلة لتحسين الغلاف الجوي للمريخ وتسهيل مهمة مأهولة على سطحه في المستقبل.
خلال العرض التقديمي بعنوان ' بيئة المريخ المستقبلية للعلوم والاستكشاف '، ناقش مدير ناسا جيم جرين كيف يمكن للدرع المغناطيسي أن يحمي الغلاف الجوي الهش للمريخ من الرياح الشمسية. سيسمح ذلك له بالتجدد بمرور الوقت ، الأمر الذي سيكون له فائدة إضافية تتمثل في ارتفاع درجة حرارة المريخ والسماح للمياه السائلة بالتدفق مرة أخرى على سطحه. إذا كان هذا يبدو مشابهًا لمقترحات إعادة تأهيل المريخ ، هذا لأنه كذلك!
انطباع الفنان عن نجم قزم أحمر متوهج ، يدور حول كوكب خارج المجموعة الشمسية. الائتمان: NASA و ESA و G. Bacon (STScI)
ما وراء الأرض والنظام الشمسي ، فإن الآثار المترتبة على هذه الدراسة ساحقة للغاية. في السنوات الأخيرة ، تم العثور على العديد من الكواكب الأرضية تدور داخل أنظمة نجمية قريبة من النوع M (المعروف أيضًا باسم القزم الأحمر). نظرًا للطريقة التي تدور بها هذه الكواكب بالقرب من شموسها ، والطبيعة المتغيرة وغير المستقرة للنجوم من النوع M ، فقد أعرب العلماء عن شكوكهم حول ما إذا كانت هذه الكواكب يمكن أن تكون صالحة للسكن أم لا.
باختصار ، غامر العلماء بأنه على مدار بلايين السنين ، ستفقد الكواكب الصخرية التي تدور بالقرب من شموسها ، المدار معها ، وتخضع لتوهجات شمسية منتظمة ستفقد غلافها الجوي. في هذا الصدد ، يمكن أن تكون الدروع المغناطيسية حلاً ممكنًا لإنشاء مستعمرات خارج الطاقة الشمسية. ضع درعًا كبيرًا في المدار عند نقطة L1 Lagrange ، ولا داعي للقلق مرة أخرى بشأن العواصف المغناطيسية القوية التي تجتاح الكوكب!
علاوة على ذلك ، تقدم هذه الدراسة حلاً محتملاً لمفارقة فيرمي. عند البحث عن علامة على وجود ذكاء خارج الأرض (ETI) ، قد يكون من المنطقي مراقبة النجوم البعيدة بحثًا عن علامات تدل على درع مغناطيسي يدور حوله. كما أوضح البروفيسور ليوب ، ربما تم بالفعل اكتشاف مثل هذه الهياكل حول النجوم البعيدة ، ويمكن أن تفسر بعض الملاحظات غير العادية التي قام بها علماء الفلك:
'بصمة الدرع الذي بنته حضارة أخرى يمكن أن تتضمن التغييرات التي تحدثها في سطوع النجم المضيف بسبب الاحتجاب (سلوك مشابه لنجم Tabby) إذا كان الهيكل كبيرًا بدرجة كافية. يمكن أن يكون الوضع مشابهًا لمجالات دايسون ، ولكن بدلاً من حصد طاقة النجم ، فإن الغرض من البنية التحتية هو حماية الحضارة التكنولوجية على كوكب من توهجات نجمه المضيف '.إنه استنتاج مفروغ منه أنه مع تقدم الوقت والتكنولوجيا ، سيزداد وجود البشرية في الفضاء (والاعتماد عليه). على هذا النحو ، فإن الاستعداد لأشد أحداث الطقس الفضائي خطورة التي يمكن أن يلقيها النظام الشمسي علينا أمر منطقي. وعندما يتعلق الأمر بالأسئلة الكبيرة مثل 'هل نحن وحدنا في الكون؟' ، فمن المنطقي أيضًا أن نأخذ مفاهيمنا ومقترحاتنا الأكثر جرأة والنظر في الكيفية التي قد تشير بها إلى الطريق نحو ذكاء خارج الأرض.
قراءة متعمقة: arXiv