מי מפחד מהתפרצות שמשית?

באופן מפתיע, פעילות השמש עשויה להועיל לאסטרונאוטים

אריאל אייזנהנדלר

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/solar171005.html

בחודש שעבר השמש “יצאה מדעתה”. בתחילת ספטמבר, כמעט בכל יום לאורך כשבועיים, נבעו התפרצויות מכתם שמש ענק הנקרא “אזור פעיל 798/808” (active region 798/808). קרני רנטגן ייננו את השכבה העליונה של האטמוספירה. פרוטונים “צרבו” את הירח. זה לא היה זמן אידיאלי להיות בחלל… או שמא?

דבר מאוד מוזר התרחש על גבי תחנת החלל הבינלאומית(ISS) בזמן סופות סולריות אלו: רמות הקרינה צנחו. “צוות התחנה ספג כ-30% פחות קרינה קוסמית מאשר במצב רגיל,” אומר פראנק קוקינוטה (Cucinotta), קצין הבריאות האחראי על קרינה במרכז החלל ע”ש ג'ונסון (Johnson Space Center), נאס”א. ” הסופות בעצם שיפרו את סביבת הקרינה בתוך התחנה.”

תופעה זו אינה זרה למדענים. היא נקראת “צמצום פורבוש” (Forbush decrease) , ע”ש הפיזיקאי האמריקאי סקוט א. פורבוש, שחקר קרניים קוסמיות בשנות ה-30 וה-40 של המאה הקודמת. כאשר קרניים קוסמיות פוגעות בשכבה העליונה של האטמוספירה, הן מיצרות מטר של חלקיקים משניים אשר יכול להגיע אל הקרקע. ע”י נטור ממטרי חלקיקים אלו מצא פורבוש, בניגוד לשכל הישר, כי כמות הקרניים הקוסמיות פוחתת כאשר פעילות השמש עולה.

הסיבה פשוטה: כאשר כתמי שמש מתפרצים הם משליכים מהשמש ענני גז חם מאסיבים. עננים אלה (אשר נקראים CME: Coronal mass Ejections – פליטות הילתיות מאסיביות) מכילים, בנוסף לגז חם, שדות כוח מגנטיים (לולאות של מגנטיות הנתלשים מהשמש ע”י הפיצוץ). שדות מגנטיים מסיטים ממסלולם חלקיקים טעונים, כך שכשענן CME חולף על פני כדוה”א הוא גם “מטאטא” הרבה מהקרניים הקוסמיות הטעונות חשמלית, שאילולי כן היו פוגעות בכוכב-הלכת שלנו. זהו “צמצום פורבוש”. לא משנה היכן ענני ה-CME עוברים, קרניים קוסמיות מוסטות ממסלולן. צמצום פורבוש כבר נצפה בעבר על כדוה”א וכן במסלול סביבו על גבי חלליות ה”מיר” ותחנת החלל הבינלאומית. החלליות פיוניר 10 ו-11 ווויאג'ר 1 ו-2 התנסו גם כן בתופעה, מעבר למסלולו של נפטון.

ענן CME אחד יכול לעצור קרניים קוסמיות למשך מספר שבועות. פעילות שמש ממושכת יכולה לעצור אותן לתקופה ארוכה הרבה יותר. “שנת 2005 הייתה שנה מפתיעה בכל הקשור לפעילות על גבי השמש,” מציין קוקינוטה. מאז ינואר 2005 ספרו אסטרונומים 14 התפרצויות חזקות מסוג X ומספר גדול עוד יותר של ענני CME. כתוצאה מכך, ” צוות תחנת החלל הבינלאומית ספג פחות קרניים קוסמיות לאורך כל השנה.”

כל הסיפור הזה הוא אירוני מכיוון שהתפרצויות שמש וענני CME הן בעצמן מקור לקרינה קטלנית, במיוחד ענני CME אשר גורמים לסופות פרוטונים. בדרכו לכדוה”א ענן CME עובר דרך האטמוספירה החיצונית של השמש, מפלס דרכו דרך גז רותח במהירויות שעולות על מיליון מייל בשעה (בערך מיליון ושש מאות קמ”ש). פרוטונים הנלכדים בדרכו של ענן CME כזה יכולים להיות מואצים לאנרגיות מסוכנות. אף אסטרונאוט לא רוצה להיתקל בנחיל של פרוטונים מהשמש בעלי אנרגיה גבוהה. סופות חמורות גורמות למחלות; חשיפה אליהן גורמת הקאות, עייפות וספירת דם נמוכה. אסטרונאוט הסובל מנזקי קרינה עלול למות ללא טיפול רפואי. ולחדשות הטובות: מעט מאוד פרוטונים כאלה יכולים לחדור את גוף החלליות של נאס”א, ולכן, כל עוד האסטרונאוטים נמצאים בתוך החלליות, הם מוגנים.

קרניים קוסמיות הן שונות – וגרועות יותר. קרניים קוסמיות הן חלקיקים תת-אטומיים טעונים מאוד והן באות בעיקר מחוץ למערכת השמש. בין מקורות קרניים אלו ניתן למנות התפוצצות כוכבים, חורים שחורים ומאפיינים נוספים המגמדים את אלימות השמש. בעוד שאת הפרוטונים מהשמש ניתן לחסום בקלות ע”י חומרים כגון אלומיניום או פלסטיק, אין טכנולוגיה מגנה ידועה שיכולה לעצור לגמרי קרניים קוסמיות. אפילו בתוך החלליות אסטרונאוטים חשופים לטפטוף איטי של קרניים קוסמיות, החודרות ישר דרך גוף החללית. החלקיקים חודרים לבשר וגורמים נזק לרקמות ברמה המיקרוסקופית. תופעת לוואי אחת היא ד.נ.א. שבור, אשר לאורך זמן עלול לגרום לסרטן, קטרקט (מחלת עיניים) ומחלות אחרות.

אף אחד לא יודע את כל הדברים שעלולות קרניים קוסמיות לגרום לבני אדם. “לא היינו מספיק זמן בחלל,” אומר קוקינוטה ומסביר: למעט טיולים קצרים לירח לפני 40 שנה, אסטרונאוטים לא נחשפו באופן מלא לקרניים קוסמיות גלקטיות. בקרבת כדוה”א, במסלולה של תחנת החלל הבינלאומית, צוותי התחנה מוגנים בנוסף לגוף התחנה גם ע”י השדה המגנטי של כדוה”א וגופו המוצק והעצום של כדוה”א עצמו. מסע של חצי שנה למאדים הרחק מהמגנים הטבעיים הללו הוא סיפור אחר לגמרי: מהם הסיכונים לטווח הארוך? לכמה הגנה זקוקים האסטרונאוטים כדי להישאר בטוחים? חוקרי נאס”א נאבקים בשאלות אלו. דבר אחד ברור, “הפחתת החשיפה (לקרינה) הינה דבר חיובי,” אומר קוקינוטה.

השמש יכולה לעזור בעניין זה. כל 11 שנה, פעילות השמש מגיעה לשיא אשר נקרא “מקסימום סולרי”(Solar Max). בפעם האחרונה זה קרה בשנת 2000 ובעתיד זה צפוי להתרחש ב-2011 וב-2022. בזמן מקסימום סולרי ענני CME מופקים על בסיס יומי ורוח השמש מפזרת לולאות של שדות מגנטיים לעבר פנים מערכת השמש באופן תדיר. שדות אלה מספקים אמצעי מגן נוסף למסעות לירח ולמאדים, בכך שהם מפחיתים 30% מזרמי הקרניים הקוסמיות בטווח האנרגיה המסוכן מבחינה ביולוגית: MeV 100 עד MeV 1000 (MeV – מיליון אלקטרון וולט). יתכן שמתכנני המסעות העתידיים יתזמנו מסעות ארוכים במערכת השמש כך שיחפפו, בערך, עם מקסימום סולרי, ובכך יפיקו תועלת מהירידה בקרניים הקוסמיות.

אז שלא יעבדו עליכם: אולי התפרצויות שמש אינן רעות אחרי הכל!
לידיעה באתר נאס”א

ידען השמש
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~293956718~~~12&SiteName=hayadan