ลมสุริยะถอย รังสีคอสมิกบุก

วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com) จากเวบไซท์สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ใครอยากไปท่องอวกาศตอนนี้ยกมือขึ้น

อ่านรายงานต่อไปนี้ก่อนแล้วค่อยตัดสินใจอีกทีก็ได้

ในปี 2552 นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่าความเข้มของรังสีคอสมิกได้สูงขึ้น 19 เปอร์เซ็นต์ เป็นระดับที่สูงที่สุดในรอบ 50 ปี

"การเพิ่มขึ้นนี้ถือเป็นเรื่องใหญ่ เพราะอาจทำให้เราต้องกลับมาทบทวนถึงระบบการป้องกันรังสีคอสมิกสำหรับนักบินอวกาศว่าเพียงพอหรือไม่" ริชาร์ด เมวาลดต์ จากคาลเทคกล่าว

ต้นตอของการเพิ่มขึ้นของรังสีคอสมิกนี้คือช่วงต่ำสุดของดวงอาทิตย์ ทั้งนี้เนื่องจากวัฏจักรของดวงอาทิตย์ได้ลดลงถึงจุดต่ำสุดมาตั้งแต่ปี 2550 และยังคงหลับยาวมาจนถึงตอนนี้

นักวิทยาศาสตร์ทราบมาเป็นเวลานานแล้วว่ารังสีคอสมิกจะเข้มขึ้นเมื่อกัมมันตภาพของดวงอาทิตย์ลดลง และการที่ดวงอาทิตย์หลับยาวเช่นนี้ จึงเปิดโอกาสให้รังสีคอสมิกรุกล้ำเข้ามามากขึ้น

รังสีคอสมิกมีทิศทางมาจากนอกระบบสุริยะ ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและนิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิดที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเกือบเท่าแสง ต้นกำเนิดของอนุภาคเหล่านี้คือซูเปอร์โนวา เมื่อกระทบเข้ากับบรรยากาศโลก จะทำให้เกิดรังสีทุติยภูมิ เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ฝนจักรวาล" รังสีคอสมิกไม่มีผลต่อชีวิตบนโลก เพราะลงมาไม่ถึงพื้นโลก แต่มีอันตรายต่อนักบินอวกาศที่ปฏิบัติหน้าที่ในวงโคจรและเครื่องมือต่าง ๆ รังสีคอสมิกแม้เพียงอนุภาคเดียวก็อาจร้ายแรงพอจะทำให้ดาวเทียมเสียหายได้

สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เป็นปราการแรกที่สกัดกั้นอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้ไว้ได้ วัตถุในระบบสุริยะทั้งหมด ตั้งแต่ดาวพุธไปจนถึงดาวพลูโตและเลยออกไปล้วนแต่อยู่ภายในเกราะแม่เหล็กที่เป็นเหมือนฟองอากาศขนาดยักษ์ห่อหุ้มอยู่ เรียกว่าฮีลิโอสเฟียร์ ฟองนี้มีขนาดใหญ่ได้จากแรงผลักดันของลมสุริยะ เมื่อรังสีคอสมิกพุ่งเข้ามาสู่ระบบสุริยะ จะต้องผ่านชั้นนอกของฮีลิโอสเฟียร์เสียก่อน และถ้าหากฝ่าเข้ามาได้ ก็ยังมีสนามแม่เหล็กชั้นในที่คอยเบี่ยงเบนอนุภาคผู้รุกรานนี้อีก

"ในช่วงที่กัมมันตภาพของดวงอาทิตย์ลดต่ำลง เกราะคุ้มกันธรรมชาติของเรานี้ก็จะอ่อนแอลงด้วย รังสีคอสมิกก็จะเข้าถึงระบบสุริยะชั้นในได้มากขึ้น" เพสเนลล์อธิบาย

เมวาลดต์อธิบายถึงลักษณะสามประการของช่วงต่ำสุดของวัฏจักรดวงอาทิตย์ปัจจุบันที่เป็นสูตรสำเร็จของการก่อให้เกิดสิ่งที่เขาเรียกว่า พายุที่สมบูรณ์แบบของรังสีคอสมิก

1. สนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์อ่อนกำลังลง "เราพบว่าสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์อ่อนกำลังลงอย่างรวดเร็วจากปกติ 6-8 นาโนเทสลาจนเหลือเพียง 4 นาโนเทสลา" เป็นที่ชัดเจนว่าระดับที่ต่ำจนเป็นสถิติใหม่นี้มีส่วนทำให้ความเข้มของรังสีคอสมิกที่วัดได้สูงขึ้นเป็นสถิติเช่นกัน

2. ข้อมูลจากยานยูลีสซีสแสดงว่าแรงดันลมสุริยะต่ำที่สุดในรอบ 50 ปี โดยเฉพาะในปี 2551-2552 ความเร็วลมสุริยะลดลงต่ำมาก แรงดันลมที่ต่ำลงนี้ ทำให้ฟองแม่เหล็กที่ห่อหุ้มคุ้มกันระบบสุริยะไม่แผ่กว้างอย่างที่เป็นในช่วงปกติ" ฟองที่เล็กลงทำให้รังสีคอสมิกเข้าใกล้ระบบสุริยะมากขึ้น

3. แผ่นกระแสกำลังแผ่ราบ แผ่นกระแสคือแนวรอยต่อระหว่างสนามแม่เหล็กบวกและลบ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นแผ่นแผ่กว้าง ออกไปจากดวงอาทิตย์และบิดเป็นลอนเกลียว คล้ายกระโปรงของนักเต้นบัลเลต์ที่บิดสะโพกอย่างรวดเร็ว การที่แผ่นกระแสบิดเป็นลอนในสภาวะปกติ เป็นอุปสรรคสำหรับรังสีคอสมิกที่จะทะลุทะลวงเข้ามาในระบบสุริยะชั้นใน แต่ในระยะหลังแผ่นกระแสนี้เริ่มเหยียดราบออก ทำให้รังสีคอสมิกเข้าถึงระบบสุริยะชั้นในได้ง่ายยิ่งขึ้น

"หากการแผ่ราบนี้ยังคงเกิดขึ้นต่อไป รังสีคอสมิกที่เข้ามาถึงเราอาจเข้มกว่าสถิติที่เคยวัดได้ถึง 30 เปอร์เซ็นต์เลยทีเดียว" เมวาลดต์คาดการณ์

สัญญาณเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าโลกเราใกล้หายนะแต่อย่างใด บรรยากาศและสนามแม่เหล็กของโลกยังคงทำหน้าที่เป็นเกราะคุ้มกันสิ่งมีชีวิตบนโลกจากรังสีคอสมิกได้เป็นอย่างดี เมื่อหลายร้อยปีก่อนโลกเรายังเคยผ่านสถานการณ์ที่รุนแรงกว่าที่เราวัดได้ในยุคอวกาศ 200-300 เปอร์เซ็นต์มาแล้ว

นักวิทยาศาสตร์ทราบเรื่องนี้จาก หลักฐานที่ปรากฏอยู่ในน้ำแข็งที่ขั้วโลก เมื่อรังสีคอสมิกกระทบบรรยากาศโลก จะทำให้เกิดไอโซโทปของเบริลเลียม 10Be ซึ่งฝังอยู่ในน้ำแข็งที่ขั้วโลก การศึกษาแกนน้ำแข็งที่เจาะมาจากพื้นที่ขั้วโลก นักวิทยาศาสตร์สามารถประมาณความเข้มของรังสีคอสมิกในอดีตย้อนหลังไปได้ถึงกว่าหนึ่งพันปี หลักฐานนี้แสดงว่าเมื่อสหัสวรรษที่แล้วยังมีความเข้มรังสีคอสมิกมากกว่าในยุคปัจจุบันนี้มาก

"ยุคอวกาศที่ผ่านมา เราอยู่ในช่วงที่รังสีคอสมิกอ่อนกำลัง" เมวาลดต์กล่าว "บางทีตอนนี้เราแค่กำลังจะกลับไปสู่ช่วงระดับรังสีปกติที่เป็นอยู่ในศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น"

ที่มา:
Cosmic Rays Hit Space Age High - Science@NASA