Nieuwe 11-jarige cyclus van potentieel vernietigende zonnestormen begint. Volgens sommige astrofysici wordt die hevig

Isopix

We staan voor een nieuwe 11-jarige cyclus van zonneactiviteit. Die nieuwe cyclus van zonnestormen kan nu elke dag beginnen, en astrofysici zijn verdeeld over hoe actief of bedreigend die zal zijn. De zon staat misschien op het punt om records te vestigen voor het aantal zonnevlekken en hevige stormen, of we kunnen te maken krijgen met iets zoals het Maunder Minimum, van 1645 tot 1715, toen er nauwelijks zonnevlekken verschenen – een periode die in Europa bekend werd als de Kleine IJstijd. Wat weten we nog?

Om te beginnen: dat we blij mogen zijn met onze zon, die, naar galactische normen wel erg saai is als ster. Vraag maar aan de bewoners (als die er zijn) van de planeten die rond de naburige ster Proxima Centauri draaien, op slechts 4,2 lichtjaar van hier. Proxima Centauri, een kleine ster die bekend staat als een M-dwerg, herbergt ten minste twee exoplaneten, waarvan er één de grootte van de aarde heeft en dicht genoeg bij de ster staat om bewoonbaar te zijn als hij niet in straling zou baden. In april kondigden astronomen aan dat er in 2019 een enorme lichtflits uit het oppervlak van Proxima Centauri was losgebarsten. Zeven seconden lang had de kleine ster zijn output van ultraviolette straling 14.000 keer vergroot, in een van de meest gewelddadige dergelijke fakkels ooit gezien in onze melkweg.

Ruimteweer op deze schaal zou potentieel bewoonbare planeten kunnen steriliseren en zou slecht nieuws kunnen voorspellen voor de zoektocht naar leven buiten dit zonnestelsel. Zelfs mild ruimteweer kan storend zijn voor wezens die al geëvolueerd en gesetteld zijn. Zonnevlekken en zonnestormen, die in een cyclus van 11 jaar toenemen en afnemen, kunnen ruimtevaartuigen, astronauten en communicatiesystemen in gevaar kan brengen.

Onze zon is verbazingwekkend consistent

Als beschaving beschouwen we onze ster als vanzelfsprekend. Op 150 miljoen kilometer van de dichtstbijzijnde ster – degene die we onze zon noemen – bestaan ​​we en gedijen we meestal op de rand van bijna onbegrijpelijk geweld. Onze zon is een middelgrote ster, een bal van gloeiend heet geïoniseerd gas met een diameter van een 1,5 miljoen kilometer. Haar grote binnenkant roteert sneller dan haar buitenkant, en de buitenste lagen roteren sneller op de evenaar dan op de polen. Het resultaat is een warboel van magnetische velden, die zich manifesteren als zonnevlekken en erger wanneer ze aan de oppervlakte komen.

Elke seconde verbranden thermonucleaire reacties in het centrum van de zon 600 miljoen ton waterstof tot 596 miljoen ton helium. De ontbrekende vier miljoen ton, omgezet in pure energie, vormt de hypotheek voor al het leven op aarde en misschien elders in het zonnestelsel. Terwijl de energie uit de zon tevoorschijn komt, stijgt ze door achtereenvolgens koelere en minder dichte gaslagen om uiteindelijk, 100.000 jaar later, uit de fotosfeer of het oppervlak te komen, waar de temperatuur slechts 5.700 Kelvin (5.426 graden Celsius) is.

De zon is verbazingwekkend consistent in het vervullen van haar hypotheekbetalingen. Een paar jaar geleden bevestigde een experiment in Italië dat onze ster haar energie-output niet lijkt te hebben veranderd in de afgelopen 100.000 jaar, de tijd die het dus kost om die energie uit de kern van de zon te migreren. De onderzoekers konden berekenen hoeveel energie de zon in realtime produceert door subatomaire deeltjes, neutrino’s genaamd, te meten. Die worden geproduceerd door kernreacties in de zon, ontsnappen binnen enkele seconden ontsnappen en bereiken de aarde in slechts acht minuten.

Maar er gaat wel eens iets mis – en dat zou potentieel een ramp betekenen voor onze beschaving

De actie stopt niet bij het oppervlak van de zon. De gele fotosfeer kookt als een pap en zit vol met donkere magnetische stormen (de beruchte zonnevlekken) die knetteren, wervelen en de ruimte inscheuren als buien van elektrische deeltjes en straling. Deze corona, samengesteld uit dunne, superhete stroken van geëlektrificeerd gas en alleen zichtbaar tijdens zonsverduisteringen, strekt zich miljoenen kilometers uit vanaf het gloeiende oppervlak.

Er gaat wel eens iets mis, zij het tot nu toe op een schaal die ver onder de uitbarstingen op Proxima Centauri ligt. Terwijl de magnetische velden die worden gegenereerd door al dat wervelende, geëlektrificeerde gas op het oppervlak van de zon verschijnen, raken ze verwrongen en verward. Uiteindelijk klikken en verbinden ze zich weer in lussen, waarbij enorme hoeveelheden straling en geladen deeltjes vrijkomen – een explosieve zonnevlam die krachtiger kan zijn dan miljoenen atoombommen.

Soms blazen deze zonnevlammen hele brokken van de buitenste lagen van de zon de ruimte in, in gebeurtenissen die coronale massa-ejecties worden genoemd. De moeder van alle bekende zonnestormen tot dusver vond plaats op 1 september 1859, toen een klodder zon op de aarde sloeg. Vonken vlogen uit telegraafsystemen in Europa en Noord-Amerika en veroorzaakten branden. De aurora’s strekten zich die nacht uit tot in het zuiden van Hawaï en Cuba en waren zo helder dat mensen de kranten bij hun licht konden lezen.

In 2012 miste een andere coronale massa-ejectie de aarde ternauwernood. Een eerdere studie van de National Academy of Sciences concludeerde dat een directe voltreffer door een dergelijke storm zo’n twee biljoen euro aan schade zou kunnen veroorzaken, het elektriciteitsnet zou kunnen doen falen en satellieten op zijn minst tijdelijk blind zou kunnen maken. Het internet: foetsie. Veel mensen zouden niet eens in staat zijn om hun toilet door te spoelen zonder de elektriciteit om waterpompen te laten draaien. Het zou een gebeurtenis zijn die van de coronaviruspandemie een akkefietje zou maken.

Minder volgens NASA, meer volgens andere astrofysici

Dergelijke stormen komen vaker voor tijdens de hoogtepunten van de mysterieuze 11-jarige cyclus van zonnevlekkenactiviteit van de zon, zoals er dus nu eentje begint. Maar: de jongste tijd worden de zonnevlekkencycli zwakker. Tijdens de laatste cyclus werden in 2014, het jaar van de piekactiviteit, 101 vlekken op de zon waargenomen; dat was ruim onder het historische gemiddelde van 160 tot 240.

Vorig jaar voorspelde een commissie van wetenschappers van NASA en de National Oceanic and Atmospheric Administration dat de komende cyclus op dezelfde manier bloedarm zou zijn, met een piek in 2025 van ongeveer 115 zonnevlekken.

Maar zoals gezegd: de wetenschappelijke gemeenschap is daarover verdeeld. Er zijn astrofysici die een radicaal andere voorspelling hebben geproduceerd, van meer dan 200 zonnevlekken op zijn hoogtepunt. De 11-jarige zonnevlekkencyclus, zeggen ze, gebaseerd op een analyse van 140 jaar zonnemetingen, logenstraft een meer fundamentele 22-jarige Hale-cyclus, genoemd naar zijn ontdekker, George Ellery Hale. Gedurende die periode keert het magnetische veld van de zon van polariteit om en schakelt dan terug.

Elke cyclus eindigt of begint wanneer twee magnetische banden, die migreren van tegenovergestelde, hoge breedtegraden van de zon, elkaar ontmoeten op de evenaar en elkaar vernietigen. Elke fase van de cyclus duurt gemiddeld 11 jaar, maar kan variëren. Nu blijkt dat hoe langer een cyclus duurde, hoe zwakker de volgende cyclus zou zijn, en omgekeerd. De huidige cyclus, de 24e sinds het begin van het bijhouden van gegevens, is korter dan gemiddeld, wat betekent dat de volgende cyclus sterk zou moeten zijn.

We zullen moeten afwachten of dat klopt. Maar afgezien van mogelijke gevaren, is het van cruciaal belang om te begrijpen hoe de zonnevlekkencyclus werkt. Het magnetische veld van de aarde is grotendeels de reden waarom we waarschijnlijk leven op onze planeet hebben. Mars bijvoorbeeld heeft niet veel van een atmosfeer of een magnetisch veld. En als je planeet geen magnetisch veld heeft, kun je nog alle atmosfeer hebben die je wil, maar de zon kan die dan in een oogwenk wegvagen. Astrofysici vermoeden inderdaad dat een dergelijk lot Mars is overkomen, dat ooit warmer en natter was dan nu.

(jvdh)