الأزمة العالمية القادمة يمكن أن تأتي من الشمس !

انقطاع كامل للتيار الكهربائي، وتعطل أجهزة الراديو، وانهيار الإنترنت - هل هناك أي فرصة دنيوية لحدوث هذه السمات المميزة لأفلام يوم القيامة والكوارث؟ تبين أن هذا قد يكون السؤال الخطأ. واحدة من أكبر التهديدات للبنية التحتية العالمية تأتي من الشمس.

عندما نتحدث عن الطقس، فإننا نعني عمومًا تساقط الثلوج أو الرياح العاتية أو مجرد رذاذ خفيف. لكن الفضاء له طقس أيضًا، وهذا الطقس يشمل العواصف.

الشمس هي البقعة الأكثر عاصفة في النظام الشمسي، وهي عبارة عن كرة كبيرة من البلازما المضطربة ذات دوران غير منتظم. تتحرك خطوط المجال المغناطيسي للشمس باستمرار.

في عام 2011، كانت الشمس في مرحلة نشطة إلى حد ما - الحد الأقصى للطاقة الشمسية. وتركزت مناطق القطبية المغناطيسية الإيجابية والسلبية في أقطاب متقابلة .

بحلول عام 2013، انخفض النشاط الشمسي قليلاً. تظهر الحقول الأقوى، والتي يشار إليها بخطوط المجال المتقاربة، شمال وجنوب خط استواء الشمس. يمكن اكتشاف بعض خطوط المجال الإيجابية في الشمال.

وبعد مرور عام، كانت هناك ذروة ثانية، مشكلة ذروة شمسية مزدوجة غير عادية. لقد انقلبت القطبان: تركزت خطوط المجال الموجبة في الغالب في الشمال والخطوط السالبة في الجنوب.

في معظم الأحيان، ينتج عن هذا التدفق مخالفات منتظمة، لا يمكن ملاحظتها على الأرض إلا في شكل الشفق القطبي، مثل الأضواء الشمالية. لكن في أحيان أخرى، تتجه الخطوط المتشابكة لهذا المجال إلى الخارج وتنفجر، مما يؤدي إلى إطلاق انفجارات هائلة من الطاقة في الفضاء.

يمكن أن تنتج هذه الانفجارات ما يعرف بالتوهج الشمسي، وهو انفجار إشعاعي يمكن أن يتداخل مع إشارات الراديو والأقمار الصناعية عالية التردد على طول الجانب المشمس من الكرة الأرضية.

وفي نصف الحالات تقريبًا، تكون هذه التوهجات مصحوبة بـ "قذفات كتلية إكليلية". التوهجات خفيفة في الأساس، لكن الانبعاث الإكليلي الكتلي، كما يوضح عالم الفيزياء الشمسية ريان فرينش، هي "أشياء فيزيائية" فعلية: سحب ضخمة من الجسيمات المشحونة التي يمكن أن تتحرك بسرعة آلاف الكيلومترات في الثانية، وتتوسع مع اقترابها من الأرض.

ومن خلال تحفيز الكهرباء الزائدة على السير عبر الأرض وعبرها، يمكنها أن تلحق أضرارًا كارثية بشبكات الطاقة وربما حتى بكابلات الإنترنت الموجودة تحت سطح البحر.

إن حدوث عاصفة شمسية على بعد 93 مليون ميل ليس أمرًا نظريًا. لقد حدث ذلك، أحياناً بشكل خفي وأحياناً بشكل دراماتيكي. تحدث التوهجات الشمسية بشكل متكرر، ولكن بشكل عام ليس بقوة كافية لإحداث تأثيرات ضارة على الأرض.

يستطيع العلماء تحديد ثلاث عواصف في السنوات المائة والخمسين الماضية كانت ذات قوة كافية لإحداث اضطراب حقيقي: واحدة في عام 1859، وواحدة في عام 1872، وواحدة في عام 1921.

وقد أرسل أول هذه العواصف، والذي يشار إليه على نطاق واسع باسم حدث كارينجتون، آلات التلغراف في جميع أنحاء العالم. . وقد أثار بعضهم؛ وتوقف بعضهم عن العمل؛ ومنهم من أرسل رسائل غريبة، لم يتلقها أي إنسان.

في الوقت الحاضر، هناك الكثير مما يدعو للقلق. إن كل ما يعتمد عليه العالم الحديث تقريبًا قد يفشل إذا تم تعطيله بسبب عاصفة شمسية خطيرة بدرجة كافية.

تعد الظواهر مثل التوهجات الشمسية الكبيرة والانبعاث الإكليلي الكتلي أكثر شيوعًا خلال فترات "الحد الأقصى للطاقة الشمسية" التي تحدث كل 11 عامًا تقريبًا - والخبر السار هو أن الباحثين يقدرون أن العواصف ذات الحجم الكافي لإحداث دمار حقيقي تحدث مرة واحدة فقط كل مائة أو نحو ذلك سنوات. الخبر السيئ هو أننا ربما تأخرنا.

إن الشيء الأكثر رعبا بشأن التوهجات الشمسية هو النافذة الزمنية القصيرة التي يتعين على الناس الاستجابة لها - ثماني دقائق أو نحو ذلك حيث يستغرق أي شيء يتحرك بسرعة الضوء للوصول إلى الغلاف الجوي للأرض من الشمس. يمكن لأشد التوهجات من "الفئة X" أن تطلق العنان لنفس القدر من الطاقة التي تطلقها 10 مليار ميجا طن من مادة تي إن تي ، والتي يمكن أن تزعج غلافنا الأيوني وتعطل أي عملية تعتمد على الإشارات المنطلقة من الفضاء.

قد تنقطع أجهزة الراديو عن العمل تمامًا، مما يجعل من المستحيل ليس الاستماع إلى محطة NPR المحلية فحسب، بل أيضًا التواصل مع الطائرات والسفن.

قد تصبح أنظمة تحديد المواقع غير دقيقة - وهذا ليس بالأمر الهين بالنسبة للعمليات العسكرية، أو منصات النفط والغاز الطبيعي، التي تعتمد على دقة بيانات الموقع تمامًا.

وقد تواجه الصناعات الأخرى التي تعتمد على بيانات توقيت دقيقة مماثلة، من التمويل إلى وسائل الإعلام، مشاكل أيضا.

كل هذا مؤقت. لكن الأقمار الصناعية الأقرب إلينا، والتي تقع في مدار أرضي منخفض، يمكن أن تعاني أيضًا بشكل دائم أكثر في حالة حدوث عاصفة قاسية بما فيه الكفاية.

يمكن أن تنحرف عن موقعها النموذجي بفضل السحب، بعد أن يؤدي الإشعاع إلى زيادة كثافة الغلاف الجوي المحيط بها. يمكن أن يؤدي ذلك إلى اصطدام في المدار، أو سقوط الأقمار الصناعية على الأرض.

وهذا ما حدث لـ 38 من أصل 49 قمرًا صناعيًا جديدًا في أسطول ستارلينك التابع لإيلون ماسك في عام 2022، واعتبرت العاصفة المسؤولة معتدلة إلى حد ما.

في المقابل، توفر القذفات الكتلية الإكليلية نافذة استجابة أطول: نصف يوم على الأقل، وأحيانًا عدة أيام. يمكن للبشر رؤيتهم قادمين، ولكن عندما يصلون، يمكن أن يسببوا دمارًا على الأرض - مثل الانبعاث الإكليلي الذي ضرب الكوكب في عام 1989، مما أدى إلى تدمير شبكة كهرباء كيبيك بأكملها وقطع الكهرباء عن 6 ملايين شخص لمدة تسع ساعات، التدخل في أجزاء أخرى من شبكة أمريكا الشمالية، والتسبب في أضرار في أوروبا.

لا يكون الخطر أعلى بالنسبة للتيار الكهربائي الذي ينتقل محليًا من محطة فرعية قريبة إلى منزلك أو مدرستك أو مكتبك، ولكن بالنسبة للطاقة التي تنتقل إلى تلك المحطات الفرعية من المرافق المركزية الكبيرة حيث يتم توليد الطاقة.

وهذا يعني أن الكثير من الناس قد يعانون من انقطاع التيار الكهربائي في نفس الوقت - ولأن الولايات المتحدة مقسمة بشكل أساسي إلى ثلاث شبكات، إذا تعرض جزء كبير من إحدى هذه الشبكات للتلف، فسيكون من الصعب على شبكة أخرى فعالة أن تعمل يكافئ.

كلا، لن يتم "إرجاع البشر إلى العصر الحجري"، كما يحذر أصحاب الغلو الزائد. إن الرقائق الموجودة في هواتفنا الذكية، وفي الواقع، المحامص لدينا ستكون جيدة. لكن المنافذ الموجودة في الجدران يمكن أن تنقطع، لذا حظًا سعيدًا في شحن سماعات أذنك.

وتهدد الانبعاث الإكليلي الإكليلي الأقمار الصناعية بطرق مختلفة عن مجرد التوهجات الشمسية أيضًا.

يمكن أن تتعرض الأقمار الصناعية لأضرار مادية بسبب الجسيمات، بما في ذلك " الإلكترونات القاتلة " فائقة الشحن، التي تندفع مباشرة إلى أجزاء رئيسية من الأجهزة - أو تؤدي إلى خلل وظيفي في الجهاز بأكمله.

مصدر القلق الأخير: الكابلات البحرية التي تسمح للإنترنت بالسفر حول العالم. هناك على الأقل احتمال خارجي أن يتسبب الانبعاث الإكليلي في تعطل بعض هذه العناصر، مما يمنع الأشخاص من الوصول إلى مواقع الويب التي تخزن البيانات على مستوى العالم.

ويقدر تقرير الأكاديمية الوطنية للعلوم أن عاصفة شمسية كارثية حقا يمكن أن تكلف ما يصل إلى 2 تريليون دولار خلال عامها الأول وحده.

لن يضطر الناس إلى استبدال المحولات المحترقة وغيرها من المعدات فحسب، بل إن كل ساعة من انقطاع التيار الكهربائي، الذي يمكن أن يستمر لأشهر، تتسبب في خسائر فادحة - من خلال تعليق الاقتصاد والحياة اليومية.

العاصفة الشمسية الكارثية هي حدث "منخفض التردد وعالي العواقب" - مما يعني أنه عاجل، وأكيد، ولكنه نادر جدًا. إن تجاهل مثل هذه الظواهر أسهل كثيراً على المؤسسات من تجاهل الكوارث الأصغر حجماً التي يعاني منها الكوكب بشكل أكثر انتظاماً. ومن المشجع أن الحكومات تولي اهتماما كبيرا بهذا الأمر.

لا يستطيع العلماء التنبؤ بالتوهجات الشمسية، على الأقل حتى الآن. وأفضل ما لديهم هو النماذج الاحتمالية، المبنية على البقع المنذرة التي تظهر على سطح الشمس. ويعمل العلماء على نماذج مدعمة بالذكاء الاصطناعي يمكنها، يومًا ما، تحسين هذا التخمين.

لكن يمكن للعلماء ملاحظة التوهجات وملاحظة انبعاث الكتل الإكليلية. لدى هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية مراصد تراقب المجال المغناطيسي للكوكب. في الآونة الأخيرة، بالتعاون مع الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، تم توفير خرائط في الوقت الفعلي لشركات المرافق حتى تتمكن من اتخاذ قرارات ذكية أثناء العاصفة حول المكان، إذا لزم الأمر، لتعديل أو قطع تدفق الطاقة .

تقوم NOAA وNASA أيضًا بتشغيل أقمار صناعية على بعد مليون ميل من الأرض لمراقبة الشمس - ويمكن لمرصد مناخ الفضاء السحيق التابع لـ NOAA تنبيه السلطات قبل ساعة من وصول الانبعاث الإكليلي الذي من المحتمل أن يؤثر على الشبكة. وبعد ذلك، يمكن للناس أن يتصرفوا.

وهذا يعني أن على الناس أيضًا أن يعرفوا ما يجب عليهم فعله. يمكن اتخاذ بعض الخطوات في وقت مبكر لحماية الشبكة من أي ضربة محتملة - بسيطة مثل استبدال المحولات القديمة بمحولات أحدث وأكثر قوة، أو معقدة مثل وضع نوع من مجال القوة يسمى قفص فاراداي حول المعدات الحيوية. لكن هذا مكلف: إذ تشير تقديرات مؤسسة المجتمعات المرنة إلى أن تأمين الشبكة الأمريكية بالكامل سيكلف 25.5 مليار دولار سنويا.

يحتاج المسؤولون أيضًا إلى خطط لما يجب فعله إذا تعطلت الشبكة على أي حال. على سبيل المثال، تدرس العديد من الوكالات الفيدرالية إنشاء احتياطي استراتيجي من المحولات المحمولة ، التي يمكن نشرها في حالات الطوارئ في أي مكان وفي أي وقت.

وينبغي أن تكون هناك نفس الدرجة من التخطيط لكابلات الإنترنت البحرية، وكذلك للأقمار الصناعية، وربما بالتعاون مع شركاء دوليين، نظرا للطبيعة العالمية لهذه الشبكات.

ويبدو أن الولايات المتحدة جادة في هذا العمل؛ حتى أن البلاد لديها استراتيجية وطنية للطقس الفضائي . وينبغي للبيت الأبيض أن يضمن أن هذه الجهود ستنتقل إلى حيز التنفيذ، ويجب على الكونجرس توفير التمويل. ومن شأن تحصين البنية التحتية الحيوية أن يساعد في التعامل مع أنواع أخرى من الكوارث أيضا.

العواصف الشمسية تبدو مخيفة، وهي كذلك بالفعل. ولكن لكي تسوء الأمور، يجب أن تسير الأمور بشكل خاطئ: لكي يعلق البشر في عالم تناظري خلال العصر الرقمي، يجب أن يموت نظام تحديد المواقع (GPS)، ويجب أن ينقطع التيار الكهربائي، ويجب أن ينقطع الإنترنت.

ربما لن تتمكن العواصف الضخمة الأكثر خطورة على أبناء الأرض من القيام بكل هذه الأشياء، خاصة مع الاستعدادات الصحيحة. لكن لا يزال من الممكن أن يكونوا مزعجين للغاية.

ويتعين على الحكومات أن تستعد للعواصف الشمسية كما تفعل في مواجهة الأوبئة: من خلال الاستعداد لمنع وقوع الكارثة في المقام الأول، وكذلك من خلال بناء القدرة على الاستجابة بسرعة إذا وقعت على أي حال.

وفي الوقت نفسه، لا يحتاج أي شخص آخر إلى تخزين الإمدادات أو بناء مخابئ في الفناء الخلفي. في الواقع، من خلال الاختباء تحت الأرض، سيفقد الناس الفرصة.

يمكن أن يظهر الشفق المذهل في أماكن غير متوقعة، مع ألوان زرقاء وخضراء وأرجوانية سماوية عبر خطوط العرض المنخفضة. ومع الاستعداد الصحيح، فإن السيناريو الأسوأ الحقيقي يمكن أن يكون عاصفة شديدة تضرب في ليلة غائمة.