Planlegger du en tur til Mars? Ta rikelig med skjerming. I følge sensorer på NASAs ACE (Advanced Composition Explorer) romfartøy, har galaktiske kosmiske stråler nettopp truffet en høyde i romalderen.
"I 2009 har den kosmiske stråleintensiteten økt 19% utover alt vi har sett de siste 50 årene," sier Richard Mewaldt fra Caltech. "Økningen er betydelig, og det kan bety at vi må tenke nytt om hvor mye strålingsskjermende astronauter tar med seg på dyptfartsoppdrag."
Årsaken til bølgen er sol minimum, en dyp stillhet i solaktivitet som begynte rundt 2007 og fortsetter i dag. Forskere har lenge visst at kosmiske stråler går opp når solaktiviteten går ned. Akkurat nå er solaktiviteten like svak som den har vært i moderne tid, og setter scenen for det Mewaldt kaller "en perfekt storm av kosmiske stråler."
"Vi opplever det dypeste solminimumet på nesten et århundre," sier Dean Pesnell fra Goddard Space Flight Center, "så det er ingen overraskelse at kosmiske stråler er på rekordnivåer for romalderen."
Galaktiske kosmiske stråler kommer utenfor solsystemet. De er subatomære partikler - hovedsakelig protoner, men også noen tunge kjerner - akselerert til nesten lett hastighet ved fjerne supernovaeksplosjoner. Kosmiske stråler forårsaker "luftskyer" av sekundære partikler når de treffer jordens atmosfære. De utgjør en helsefare for astronauter. Og en enkelt kosmisk stråle kan deaktivere en satellitt hvis den treffer en uheldig integrert krets.
Solens magnetiske felt er vår første forsvarslinje mot disse høyt ladede, energiske partiklene. Hele solsystemet fra Merkur til Pluto og utover er omgitt av en boble av solmagnetisme som kalles "heliosfæren." Den fjærer fra solens indre magnetiske dynamo og blåses opp til gigantiske proporsjoner av solvinden. Når en kosmisk stråle prøver å komme inn i solsystemet, må den kjempe gjennom heliosfærens ytre lag; og hvis den gjør det inne, er det et kratt av magnetiske felt som venter på å spre og avlede inntrengeren.
"I perioder med lav solaktivitet svekkes denne naturlige skjermingen, og mer kosmiske stråler kan nå det indre solsystemet," forklarer Pesnell.
Mewaldt lister opp tre aspekter av det nåværende solminimum som kombineres for å skape den perfekte stormen:
(1) Solens magnetfelt er svakt. "Det har vært en kraftig nedgang i solens interplanetære magnetfelt (IMF) ned til bare 4 nanoTesla (nT) fra typiske verdier fra 6 til 8 nT," sier han. "Dette rekordlave IMF bidrar utvilsomt til de rekordhøye kosmiske strålefluksene."
(2) Solvinden flagger. "Målinger fra Ulysses-romfartøyet viser at solens vindtrykk er på 50 år lavt," fortsetter han, "så den magnetiske boblen som beskytter solsystemet, blir ikke oppblåst så mye som vanlig." En mindre boble gir kosmiske stråler et kortere skudd inn i solsystemet. Når en kosmisk stråle kommer inn i solsystemet, må den "svømme oppstrøms" mot solvinden. Solvindhastighetene har falt til veldig lave nivåer i 2008 og 2009, noe som gjør det enklere enn vanlig for en kosmisk stråle å fortsette.
(3) Det gjeldende arket flater ut. Se for deg at solen har på seg et ballerinas skjørt så bredt som hele solsystemet med en elektrisk strøm som strømmer langs de bølgende foldene. Det er det "heliosfæriske strømarket", en enorm overgangssone der polariteten i solens magnetiske felt endres fra pluss (nord) til minus (sør). Det gjeldende arket er viktig fordi kosmiske stråler har en tendens til å bli styrt av brettene. Den siste tiden har det nåværende arket flatt ut, noe som gir kosmiske stråler mer direkte tilgang til det indre solsystemet.
"Hvis utflatingen fortsetter som den har gjort i forrige solminima, kunne vi se kosmiske stråleflukser hoppe helt til 30% over tidligere romalderens høydepunkter," spår Mewaldt.
Jorden er ikke i stor fare fra de ekstra kosmiske strålene. Planetens atmosfære og magnetiske felt kombineres for å danne et formidabelt skjold mot romstråling, og beskytter mennesker på overflaten. Vi har faktisk forvitret stormer mye verre enn dette. For hundrevis av år siden var kosmiske stråleflukser minst 200% høyere enn de er nå. Forskere vet dette fordi når kosmiske stråler treffer atmosfæren, produserer de isotopen beryllium-10, som er bevart i polar is. Ved å undersøke iskjerner er det mulig å estimere kosmiske stråleflukser mer enn tusen år inn i fortiden. Selv med den nylige bølgen er kosmiske stråler i dag mye svakere enn de har vært noen ganger i det siste årtusenet.
"Romtiden har så langt opplevd en tid med relativt lav kosmisk stråleaktivitet," sier Mewaldt. "Vi kan nå komme tilbake til nivåer som er typiske for de siste århundrene."
NASA-romfartøyet vil fortsette å overvåke situasjonen etter hvert som solens minimum utspiller seg. Følg med for oppdateringer.
