Južnoatlantska anomalija: Opasna rupa u zemljinom magnetnom štitu koja se širi

Nad južnim Atlantskim okeanom i dijelovima Južne Amerike nalazi se velika oblast poznata kao Južnoatlantska anomalija (South Atlantic Anomaly).

U ovom području, zemljino magnetno polje, koje štiti planetu od svemirskog zračenja, iz neobjašnjivih razloga je značajno slabije nego na drugim dijelovima globusa.

Ova geomagnetska pojava predstavlja stalan operativni izazov za satelite u niskoj Zemljinoj orbiti, uključujući Međunarodnu svemirsku stanicu, i predmet je kontinuiranog naučnog istraživanja.

Šta je, zapravo, Južnoatlantska anomalija?

Da bismo razumjeli šta je ova anomalija, prvo moramo razumjeti zemljino magnetno polje.

Duboko u unutrašnjosti naše planete, u tekućoj vanjskoj jezgri, kretanje rastaljenog željeza i nikla stvara divovski dinamo, generišući magnetno polje koje nas obavija poput zaštitne čahure.

Ovaj štit, poznat kao magnetosfera, odbija većinu nabijenih čestica koje dolaze sa Sunca i iz dubokog svemira.

Međutim, taj štit nije savršeno ujednačen.

Južnoatlantska anomalija je, slikovito rečeno, “udubljenje” ili “rupa” u tom polju.

Intenzitet magnetnog polja ovdje je i do trećine slabiji od prosjeka.

Zbog toga se unutrašnji Van Allenov radijacijski pojas – prsten visokoenergetskih čestica zarobljenih Zemljinom magnetosferom – spušta bliže površini, na visinu od samo 200 kilometara, umjesto uobičajenih 1.000 do 6.000 kilometara.

Sateliti koji prolaze kroz ovu zonu gube zaštitu i direktno se suočavaju s bombardiranjem protonima čija energija može premašiti i 10 milijuna elektronvolti.

Porijeklo ove slabosti leži 2.900 kilometara ispod površine.

Naučnici vjeruju da su dva ključna faktora odgovorna za nastanak SAA.

Prvi je činjenica da magnetna os Zemlje nije poravnata s njenom rotacijskom osi, već je nagnuta za otprilike 11 stepeni.

Drugi, i vjerojatno važniji faktor, jest prisutnost goleme i guste strukture poznate kao “Afrička velika provincija niske brzine smicanja” (African Large Low Shear Velocity Province).

Ova masivna “mrlja” na granici između Zemljinog plašta i jezgre remeti protok rastaljenog metala ispod sebe, narušavajući proces generiranja magnetskog polja i stvarajući lokalnu zonu obrnutog polariteta koja dramatično slabi polje iznad nje.

Tehnologija na udaru

Posljedice ove geomagnetne neobičnosti su vrlo stvarne.

Kada visokoenergetski proton proleti kroz osjetljivu elektroniku satelita, može izazvati fenomen poznat kao “jednodogađajni poremećaj” (Single Event Upset – SEU).

To se događa kada čestica udari u memorijsku ćeliju i promijeni bit iz 0 u 1 ili obrnuto, uzrokujući privremeni kvar, oštećenje podataka ili resetiranje sustava.

U najgorem slučaju, može doći do trajnog oštećenja ključnih komponenti.

“Ne postoji način da se to izbjegne“, izjavio je za NASA-u Terry Sabaka, geofizičar u Goddard Space Flight Centru.

“Moramo se nositi s tim. To znači da moramo imati modele koji su tačni i koji mogu predvidjeti gdje će anomalija biti.”

Zbog toga, mnoge svemirske misije poduzimaju drastične mjere opreza.

Na primjer, svemirski teleskop Hubble prekida svoja naučna promatranja dok prolazi kroz SAA kako bi zaštitio osjetljive instrumente.

Slično tome, operateri drugih satelita često privremeno isključuju neesencijalne sustave kako bi smanjili rizik od oštećenja.

Čak i Međunarodna svemirska stanica, iako je posada dobro zaštićena debelim oklopom, osjeća utjecaj SAA.

Instrumenti postavljeni na njenoj vanjskoj strani posebno su ranjivi.

Bryan Blair, zamjenik glavnog istražitelja za GEDI instrument na ISS-u, izvještava o povremenim “greškama” i resetiranjima sistema, što dovodi do gubitka nekoliko sati podataka svakog mjeseca.

To je cijena poslovanja u svemiru blizu Zemlje.

Anomalija koja se mijenja i dijeli

Zabrinjavajuće je što Južnoatlantska anomalija nije statična.

Podaci prikupljani desetljećima, a posebno oni s konstelacije satelita Swarm Evropske svemirske agencije (ESA), otkrili su da se anomalija neprestano mijenja.

Trenutno se polako pomiče u smjeru sjeverozapada brzinom od oko 20 kilometara godišnje, dok se istovremeno širi.

Najdramatičniji razvoj, uočen od 2020. godine, jest da se anomalija počela dijeliti na dva dijela.

Formirala su se dva odvojena “režnja” minimalnog magnetskog intenziteta – jedan iznad jugozapadne Afrike i drugi istočno od Južne Amerike.

“Minimalni intenzitet u Južnom Atlantiku pojavio se u posljednjih deset godina i snažno se razvija”, rekao je Jürgen Matzka iz Njemačkog istraživačkog centra za geoznanosti (GFZ).

“Veliki izazov je razumjeti procese u Zemljinoj jezgri koji pokreću te promjene.”

Ovo cijepanje dodatno komplicira situaciju za satelitske operatere, jer sada postoje dvije pojačane zone rizika kroz koje letjelice mogu proći.

Dinamična priroda SAA zahtijeva stalno ažuriranje modela kako bi se osigurala sigurnost misija vrijednih milijarde dolara.

Šta donosi budućnost?

U nastojanju da predvide evoluciju anomalije, naučnici iz NASA-e i ESA-e kombiniraju podatke sa satelita poput Swarma s kompleksnim računalnim simulacijama dinamike Zemljine jezgre.

Ovi podaci se unose u globalne modele kao što je Međunarodno geomagnetsko referentno polje (IGRF), koji služi kao standardna mapa Zemljinog magnetnog polja.

Ovaj proces je sličan vremenskoj prognozi, ali umjesto predviđanja oluja u atmosferi, naučnici pokušavaju predvidjeti “svemirsko vrijeme” i spore, ali postojane promjene u magnetskom polju tokom desetljeća.

Iako evolucija SAA izaziva zabrinutost, naučnici umiruju javnost da trenutni trendovi ne ukazuju na neposrednu opasnost od potpunog preokreta magnetskih polova – prirodnog, ali rijetkog događaja koji se dešava svakih nekoliko stotina hiljada godina.

Geološki podaci pokazuju da su slične anomalije postojale i ranije.

Ipak, Južnoatlantska anomalija ostaje jedan od najvažnijih fokusa geomagnetnih istraživanja.

Ona je prozor u duboke, nevidljive procese koji pokreću i oblikuju svijet u kojem živimo.

Ostaje činjenica da, uprkos svom tehnološkom napretku, i dalje smo podložni moćnim i tajanstvenim hirovima našeg vlastite planete.