Maan magneettikentän heikentyessä Auringon äärimmäiset hiukkaspurkaukset voivat uhata otsonikerrosta ja DNA:ta

PNAS-tiedelehdessä heinäkuussa 2024 julkaistussa tutkimuksessa selvitetään Auringon hiukkaspurkausten vaikutuksia Maan ilmakehän kemiaan ja säteilyyn maanpinnalla Maan magneettikentän eri voimakkuuksilla. Tulosten mukaan heikon magneettikentän aikana Auringon voimakas hiukkaspurkaus nostaisi typpioksidipitoisuuksia polaarialueen stratosfäärissä ja mesosfäärissä. Muutokset johtaisivat stratosfäärin otsonin vähenemiseen ja siten haitallisen UV-säteilyn lisääntymiseen maanpinnalla.

"Tutkimuksemme osoittaa, että ilman magneettkenttää Auringon äärimmäinen hiukkaspurkaus nostaisi UV-säteilyä maanpinnalla, mikä voisi johtaa merkittäviin DNA:ta vahingoittaviin vaikutuksiin. Tulokset viittaavat lisäksi siihen, että voimakkaat hiukkaspurkaukset voivat aiheuttaa riskejä ihmisten terveydelle. Ne ovat myös saattaneet vaikuttaa evoluutioprosesseihin menneisyydessä", toteaa tutkimusta johtanut Pavle Arsenović itävaltalaisesta Luonnonvara- ja elämäntieteiden yliopistosta (University of Natural Resources and Life Sciences).

"Maan geomagneettisen kentän heikkenemiset, joita kutsutaan geomagneettiseksi ekskursoiksi tai kääntymiseksi, tapahtuvat harvoin. Tapahtuessaan ne kuitenkin voivat kestää useita vuosituhansia ja siten sisältää muutamia Auringon äärimmäisiä hiukkaspurkauksia", kertoo tutkimukseen osallistunut professori Ilya Usoskin Oulun yliopistosta.

Uudessa tutkimuksessa mallinnettiin Auringon hiukkaspurkausten vaikutuksia erilaisten mallien avulla. Tutkimusartikkelissa korostetaan, että yläilmakehän kemiallisten prosessien muuttumisella voi olla huomattavia vaikutuksia kaikissa ilmakehän kerroksissa aina Maan pinnalle asti. Auringon voimakkaat hiukkaspurkaukset ovat todennäköisesti vuorovaikutteisia myös ilmastonmuutoksen kanssa ja aiheuttavat lisähaasteita ekosysteemeille ja ihmisten terveydelle.

Otsonikerros suojaa elämää maapallolla

Otsonikerros imee auringon UV-säteilyä 15–35 km maanpinnan yläpuolella. Otsonikerros voi heikentyä Auringon hiukkaspurkausten seurauksena. Tällä hetkellä maapallon magneettikenttä torjuu näitä hiukkasia ja rajoittaa niiden vaikutusta napa-alueille. Geologiset aineistot osoittavat kuitenkin maapallon historian ajalta jaksoja, jolloin magneettikenttä on heikentynyt merkittävästi. Näinä ajanjaksoina kosmiset ionisoivat hiukkaset voivat päästä Maan ilmakehään alemmilla leveysasteilla lähellä päiväntasaajaa ja vahingoittaa otsonikerrosta maailmanlaajuisesti, mikä johtaa maanpinnan UV-säteilyn huomattavaan lisääntymiseen.

Tutkimusartikkeli julkaistiin 1.7.2024: Arsenovic, P., E. Rozanov, I. Usoskin, ... T. Peter (2024) Global impacts of an extreme solar particle event under different geomagnetic field strengths, Proc. Nat. Acad. Sci., 121, e2321770121, doi: 10.1073/pnas.2321770121.