Een plasmawolk schiet uit het oppervlak van de zon, met een afbeelding van de aarde ter vergelijking. SDO/NASA

Bewijs voor nieuwe enorme zonnestorm gevonden, meer bescherming nodig voor onze hoogtechnologische maatschappij

Zonnestormen kunnen veel krachtiger zijn dan tot nu toe gedacht werd. Een nieuwe studie levert bewijs voor een derde geval van een gigantische zonnestorm in onze recente geschiedenis, en de onderzoekers denken dat onze samenleving niet voldoende voorbereid is als een dergelijke gebeurtenis zich nu zou voordoen.

De aarde wordt constant bestookt door kosmische deeltjes, waarvan het grootste deel afkomstig is van onze zon. Als een zonnestorm de aarde bereikt, is de stroom van deeltjes veel groter dan anders. Zonnestormen bestaan uit hoge-energiedeeltjes die vrijkomen van de zon door enorme ontploffingen op het oppervlak van onze ster, zonnevlammen en plasmawolken.

De laatste 70 jaar hebben onderzoekers deze zonnestormen bestudeerd door ze direct te observeren met verschillende instrumenten, en daaruit is duidelijk geworden dat ze een risico kunnen vormen voor stroomnetwerken, communicatie­systemen, satellieten, het luchtverkeer, en dat ze zelfs de slijtage van pijpleidingen kunnen versnellen.  

Twee recente voorbeelden van erge zonnestormen die ernstige stroomonderbrekingen veroorzaakt hebben, vonden plaats in 1989 in Canada, waar het netwerk van Hydro-Quebec uitviel en 6 miljoen mensen meer dan 9 uur geen stroom hadden, met aanzienlijke economische schade als gevolg, en in 2003 in Malmö in Zweden, waar de stroom een uur onderbroken was.  In 2003 moesten de astronauten in het ISS in de beter afgeschermde delen van het Russian Orbital Segment (ROS) blijven om zich te beschermen tegen de verhoogde stralingsniveaus.

Onze moderne maatschappij hangt af van een aantal technologieën die gevoelig zijn voor extreem ruimteweer. Sterke elektrische stromen op het oppervlak van de aarde tijdens episodes van noorderlicht, verstoren stroomnetwerken en dragen bij aan de corrosie van olie- en gaspijpleidingen. Veranderingen in de ionosfeer van de aarde tijdens geomagnetische stormen, kunnen hoge-frequentie-radiocommunicatie en GPS-navigatie hinderen. Protonen afkomstig van de zon aan de polen kunnen de radiocommunicatie van vliegtuigen in het gebied verstoren, en hoge-energie deeltjes kunnen cruciale elektronica en zonnepanelen van satellieten beschadigen en optische systemen verblinden. Robotten en ruimtevaarders in het zonnestelsel kunnen eveneens getroffen worden, en astronauten kunnen binnen enkele uren na het begin van een zonnestorm hun limiet van blootstelling aan straling van zonnedeeltjes bereiken. NASA

Zelfs nog krachtigere zonnestormen

Nu blijkt uit steeds meer onderzoeken dat zonnestormen zelfs nog krachtiger kunnen zijn dan de metingen via directe observatie aangeven.

Voor de nieuwe, internationale studie onder leiding van de Lunds Universitet in Zweden hebben de onderzoekers ijskernen gebruikt om aanwijzingen te vinden voor eerdere zonnestormen. De kernen komen uit Groenland en bevatten ijs dat gedurende de laatste 100.000 jaar gevormd is. Het materiaal bevat bewijzen voor een zeer krachtige zonnestorm die plaatsgevonden heeft in 660 v.C. 

"Als die zonnestorm nu zou plaatsvinden, zou hij zware effecten op onze hoogtechnologische samenleving kunnen hebben", zei professor geologie aan de Lunds Universitet Raimund Muscheler in een persbericht.

Een plasmawolk  (rechts) en verschillende zonnevlammen (links, boven- en onderaan). SOHO Consortium/ESA/NASA

Risico's onderschat, betere bescherming nodig

Muscheler nam ook deel aan eerder onderzoek dat het bestaan bevestigde van twee andere enorm grote zonnestormen, op basis van zowel ijskernen als de groeiringen van bomen. Die stormen vonden plaats in 775 en 994 n.C.   

Muscheler wijst erop dat dergelijke enorme zonnestormen misschien wel zelden voorkomen, maar dat de nieuwe ontdekking aantoont dat ze wel degelijk een weerkerend effect zijn van de zonneactiviteit. "Daarom moeten we onze maatschappij beter beschermen tegen zonnestormen", zo zei hij in de persmededeling van de Lunds Universitet. 

De inschatting van de risico's is nu voornamelijk gebaseerd op de directe observaties van de afgelopen 70 jaar, maar Muscheler stelt dat ze herzien moet worden vanwege de drie zeer zware stormen die nu ontdekt zijn. Hij zegt dat er nood is aan een grotere bewustwording van de mogelijkheid van zeer zware zonnestormen, en van de kwetsbaarheid van onze samenleving. 

"Ons onderzoek toont aan dat de risico's nu onderschat worden. We moeten beter voorbereid zijn." 

Een overzicht van de elementen van een zonnestorm en hoe lang ze er over doen om de aarde te bereiken. NASA/Berkley

Vanallengordel

Om zonnestormen te observeren en de bevolking te waarschuwen, hebben NOAA, de NASA en de ESA verschillende satellieten in de ruimte. Het gaat onder meer om de ACE, SOHO, STEREO en SDO-satellieten. In de VS is het Space Weather Prediction Center van de National Atmospheric and Oceanographic Administration (NOAA) verantwoordelijk voor de waarschuwingen voor zonnestormen, de ESA heeft het Space Weather Service Coordination Centre in Ukkel. 

Voorlopig zijn er evenwel nog niet echt veel maatregelen die genomen kunnen worden als bescherming tegen een zonnestorm. 

Satellieten kunnen in een veilige modus gezet worden, een soort winterslaap, waardoor ze minder kwetsbaar zijn. 

Beheerders van een elektriciteitsnetwerk kunnen hun netwerk stabiliseren door herstellingswerkzaamheden te beperken, en hun grootverbruikers te vragen tijdelijk minder stroom af te nemen. Dat vermindert de belasting van het netwerk, zodat het ook minder snel overbelast zal raken tijdens de zonnestorm. Voorts kunnen ze hun hoogspanningstransformatoren in het oog houden om te zien dat ze niet oververhit raken, en eventueel kunnen ze die loskoppelen.  

Voor de toekomst wordt er al wel eens gepleit voor de bouw van een "megastructuur", een kunstmatige vanallengordel. De vanallengordels, er zijn er twee, zijn natuurlijke gordels van geladen deeltjes rond de aarde. De deeltjes, voornamelijk elektronen in de hoogste gordel en protonen in de laagstgelegen gordel, worden afgebogen door het magnetisch veld van de aarde en maken een spiraalvormige beweging van het noordelijk naar het zuidelijk halfrond en terug.

Een kunstmatige vanallengordel zou een soort schild moeten vormen en de hoge-energiedeeltjes uit een zonnestorm moeten afbuigen, zoals de natuurlijke gordels dat doen met de minder talrijke deeltjes van de zonnewind.

De studie van professor Muscheler en zijn collega's is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.