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di Matt Ribel 21 giugno 2022 dal sito web Wired traduzione di Nicoletta Marino
Un'illustrazione di una tempesta solare nello spazio ILLUSTRAZIONE: MARK PERNICE
Ogni tanto, la nostra stella spara una bomba al plasma in una direzione casuale.
Speriamo che la prossima volta la Terra non sia nel mirino
Incrociamo le dita.
Per un fotone, il sole è come una discoteca affollata.
Ci sono 27 milioni di gradi all'interno e sono pieni di corpi animati:atomi di elio che si fondono, nuclei che si scontrano, positroni che si allontanano furtivamente con i neutrini.
Quando il fotone si dirige verso l'uscita, il viaggio durerà in media 100.000 anni.(Non c'è un modo rapido per superare 10 settilioni di ballerini, anche se ti muovi alla velocità della luce.)
Una volta in superficie, il fotone potrebbe partire da solo nella notte. Oppure, se emerge nel posto sbagliato al momento sbagliato, potrebbe ritrovarsi bloccato all'interno di un'espulsione di massa coronale, una massa di particelle cariche, con il potere di sconvolgere le civiltà.
La causa del putiferio è il campo magnetico del sole.
Generato dall'agitazione di particelle nel nucleo, ha origine come una serie di linee ordinate da nord a sud.
Ma latitudini diverse sulla stella fusa ruotano a velocità diverse: 36 giorni ai poli e solo 25 giorni all'equatore. Molto rapidamente, quelle linee si allungano e si aggrovigliano, formando nodi magnetici che possono perforare la superficie e intrappolare la materia sottostante.
Da lontano, le macchie risultanti, appaiono scure.
Tipicamente, la materia intrappolata si raffredda, si condensa in nubi di plasma e ricade in superficie sotto una pioggia coronale infuocata.
A volte, però, i nodi si districano spontaneamente, violentemente. La macchia solare si trasforma nella bocca di una pistola: i fotoni brillano in ogni direzione e un proiettile di plasma magnetizzato spara verso l'esterno come un proiettile.
Il sole ha giocato a questo gioco della roulette russa con il sistema solare per miliardi di anni, a volte sparando diverse espulsioni di massa coronale in un giorno.
La maggior parte non si avvicina alla Terra. Ci sarebbero voluti secoli di osservazione umana prima che qualcuno potesse fissare il barile mentre accadeva.
Alle 11:18 del 1° settembre 1859, Richard Carrington, proprietario di una fabbrica di birra e astronomo dilettante di 33 anni, era nel suo osservatorio privato a disegnare le macchie solari, un atto importante ma banale di registrazione. In quel momento, le macchie eruttarono in un raggio di luce accecante.
Carrington corse via in cerca di un testimone. Quando tornò, un minuto dopo, l'immagine era già tornata alla normalità.
Carrington trascorse quel pomeriggio cercando di dare un senso all'aberrazione.
Mentre pensava, una bomba al plasma si lanciò silenziosamente verso la Terra a diversi milioni di miglia orarie.
Quando si verifica un'espulsione di massa coronale, ciò che conta di più è l'orientamento magnetico del proiettile. Se ha la stessa polarità del campo magnetico protettivo terrestre, siamo stati fortunati:
È quello che è successo il 2 settembre, il giorno dopo che Carrington ha visto il raggio accecante.
ILLUSTRAZIONE: MARK PERNICE
La corrente elettrica scorreva nel cielo sopra l'emisfero occidentale.
Questa tempesta geomagnetica è stata registrata in grande quantità. Quando l'orologio ha battuto la mezzanotte a New York City, il cielo è diventato scarlatto, attraversato da pennacchi gialli e arancioni. Folle timorose si sono radunate per le strade.
Oltre lo spartiacque continentale, un'aurora di mezzanotte bianco brillante fece svegliare un gruppo di lavoratori delle Montagne Rocciose; presumevano che fosse arrivata la mattina e iniziarono a preparare la colazione.
A Washington, DC, le scintille sono saltate dalla parte frontale del centralino di un operatore mentre la sua attrezzatura si è improvvisamente magnetizzata.
Vaste sezioni del nuovo sistema telegrafico si sono surriscaldate e si sono spente.
L'evento Carrington, come è noto oggi, è considerato una tempesta geomagnetica irripetibile nel secolo, ma ci sono voluti solo sei decenni prima che un'altra esplosione simile raggiungesse la Terra.
Nel maggio 1921, gli schieramenti di controllo dei treni nel nord-est americano e le stazioni telefoniche in Svezia presero fuoco. Nel 1989, una tempesta moderata, appena un decimo della forza dell'evento del 1921, lasciò il Quebec all'oscuro per nove ore dopo aver sovraccaricato la rete regionale.
In ciascuno di questi casi, il danno è stato direttamente proporzionale alla dipendenza dell'umanità dalla tecnologia avanzata: più elettronica con base sulla Terra, più rischi.
Quando un’altra grandine si dirigerà verso di noi, come potrebbe succedere in qualsiasi momento, la tecnologia di imaging esistente offrirà un preavviso di uno o due giorni.
Ma non capiremo il vero livello di minaccia fino a quando la nuvola non raggiungerà il Deep Space Climate Observatory, un satellite a circa un milione di miglia dalla Terra.
Dispone di strumenti che analizzano la velocità e la polarità delle particelle solari in arrivo.
Se l'orientamento magnetico di una nuvola è pericoloso, questo equipaggiamento da 340 milioni di dollari impatterà sull’umanità - con i suoi 7,2 miliardi di telefoni cellulari, 1,5 miliardi di automobili e 28.000 aerei commerciali - al massimo con un'ora di preavviso prima dell'impatto.
ILLUSTRAZIONE: MARK PERNICE
L'attività sulla superficie solare segue un ciclo di circa 11 anni.
All'inizio di ogni ciclo, si formano ammassi di macchie solari alle medie latitudini di entrambi gli emisferi solari.
Questi ammassi crescono e migrano verso l'equatore. Nel periodo in cui sono più attivi, noto come massimo solare, il campo magnetico del sole inverte la polarità.
Le macchie solari svaniscono e arriva il minimo solare.
Poi succede di nuovo.
Oggi, nel 25° ciclo solare dall'inizio della regolare registrazione, gli scienziati non hanno molto da mostrare oltre a quel modello migratorio.
Ciò che è chiaro è che può succederne uno grande in qualsiasi tipo di ciclo:
Tuttavia, un ciclo più attivo aumenta le possibilità che quel quasi mancato successo diventi un colpo diretto.
Quando i sistemi di navigazione e di comunicazione si guastano, i circa 10.000 aerei commerciali nel cielo tenteranno un atterraggio simultaneo.
I piloti si troveranno dentro uno schema di volo mentre i controllori del traffico aereo utilizzano segnali luminosi per guidare gli aerei da dentro.
Senza una teoria guida della dinamica solare, gli scienziati tendono ad adottare un approccio statistico, basandosi su forti correlazioni e razionali post-fatti per fare le loro previsioni.
Uno dei modelli più influenti, che offre un rispettabile potere predittivo, utilizza la forza magnetica delle regioni polari del sole come indicatore del vigore del ciclo successivo.
Nel 2019, una dozzina di scienziati guidati dalla NASA ha previsto che l'attuale ciclo solare raggiungerà il picco con 115 macchie solari nel luglio 2025, ben al di sotto della media storica di 179.
McIntosh, che non è stato invitato a far parte del panel della NASA, lo definisce "fisica truccata".
Crede che i modelli della vecchia scuola riguardino la cosa sbagliata: le macchie solari, piuttosto che i processi che le creano.
Il tentativo di McIntosh di farlo risale al 2002, quando, per volere di un mentore post-dottorato, iniziò a tracciare minuscole concentrazioni di ultravioletti sulla superficie solare, note come punti luminosi.
Ha scoperto che i punti luminosi hanno origine a latitudini più elevate rispetto alle macchie solari, ma seguono lo stesso percorso verso l'equatore.
Per lui, questo implicava che macchie solari e punti luminosi sono effetti gemelli dello stesso fenomeno sottostante, uno che non si trova nei libri di astrofisica.
La sua teoria della grande unificazione, sviluppata nell'arco di un decennio, è più o meno così: ogni 11 anni, quando la polarità del sole si inverte, si forma una banda magnetica vicino a ciascun polo, avvolta attorno alla circonferenza della stella. Queste bande esistono da un paio di decenni, migrando lentamente verso l'equatore, dove si incontrano in distruzione reciproca.
Ad un dato momento, di solito ci sono due bande di carica opposta in ciascun emisfero. Si contrastano a vicenda, il che promuove una relativa calma in superficie. Ma le bande magnetiche non vivono tutte per lo stesso tempo.
Alcuni raggiungono quello che McIntosh chiama "il terminatore" con una velocità insolita.
Quando ciò accade, le bande più giovani vengono lasciate sole per alcuni anni, senza l'influenza moderatrice delle bande più vecchie, e hanno la possibilità di scatenare l'inferno.
McIntosh e il suo collega Mausumi Dikpati, ritengono che la tempistica del terminatore sia la chiave per prevedere le macchie solari e, per estensione, le espulsioni di massa coronale. Più velocemente una serie di bande si estingue, più drammatico sarà il ciclo successivo.
Il terminatore più recente, suggeriscono i loro dati, è avvenuto il 13 dicembre 2021.
Nei giorni seguenti, l'attività magnetica vicino all'equatore solare si dissipò (segnalando la morte di una serie di bande) mentre il numero di macchie solari a media latitudine raddoppiò rapidamente (segnalando il regno solista delle restanti bande).
Poiché questo terminatore è arrivato leggermente prima del previsto, McIntosh prevede un'attività superiore alla media per l'attuale ciclo solare, con un picco di circa 190 macchie solari.
Un chiaro vincitore nelle guerre di modellismo potrebbe emergere entro la fine dell'anno. Ma McIntosh sta già pensando alla prossima cosa: strumenti in grado di rilevare dove emergerà una macchia solare e quanto è probabile che scoppi.
Desidera ardentemente una serie di satelliti in orbita attorno al Sole - alcuni ai poli e alcuni intorno all'equatore, come quelli usati per prevedere il tempo terrestre.
Il prezzo di un tale sistema di allerta precoce sarebbe modesto, sostiene: otto postazioni a circa 30 milioni di dollari ciascuna.
Ma qualcuno lo finanzierà?
Quando la prossima tempesta solare si avvicinerà alla Terra e il satellite dello spazio profondo fornirà il suo avviso - forse un'ora prima, o forse 15 minuti, se la tempesta è in rapido movimento - gli allarmi suoneranno sulla navicella spaziale con equipaggio.
Gli astronauti procederanno verso moduli angusti rivestiti con materiali ricchi di idrogeno come il polietilene, che impediranno al loro DNA di essere distrutto dai protoni nel plasma. Possono galleggiare all'interno per ore o giorni, a seconda della durata della tempesta.
Il plasma inizierà a inondare la ionosfera terrestre e il bombardamento di elettroni farà oscurare la radio ad alta frequenza. I segnali GPS, che vengono trasmessi tramite onde radio, svaniranno con esso. Le zone di ricezione dei telefoni cellulari si ridurranno; il vostro punto di posizione su Google Maps si espanderà.
Man mano che l'atmosfera si riscalda, si gonfia e i satelliti si trascineranno, vireranno fuori rotta e rischieranno la collisione tra loro e i detriti spaziali.
Alcuni cadranno completamente fuori dall'orbita.
La maggior parte dei nuovi satelliti è equipaggiata per sopportare una certa radiazione solare, ma in una tempesta abbastanza forte, anche il circuito stampato più elegante può friggersi.
Quando i sistemi di navigazione e di comunicazione si guastano, la flotta delle compagnie aeree commerciali - circa 10.000 aerei in cielo in un dato momento - tenterà un atterraggio simultaneo.
I piloti guarderanno se stessi in uno schema di volo mentre i controllori del traffico aereo usano i segnali luminosi per guidare gli aerei.
Coloro che vivono vicino a installazioni militari possono vedere aerei governativi che si innalzeranno sopra di loro;quando i sistemi radar si inceppano, si attivano i protocolli di difesa nucleare.
Attraverso una proprietà strana e non intuitiva dell'elettromagnetismo, l'elettricità che scorre attraverso l'atmosfera inizierà a indurre correnti sulla superficie terrestre. Mentre quelle correnti corrono attraverso la crosta, cercheranno il percorso di minor resistenza.
Nelle regioni con roccia resistente (negli Stati Uniti, in particolare il Pacifico nord-occidentale, i Grandi Laghi e la costa orientale), il percorso più conveniente è verso l'alto, attraverso la rete elettrica.
I punti più deboli della rete sono i suoi intermediari: macchine chiamate trasformatori, che prelevano corrente a bassa tensione da una centrale elettrica, la convertono in una tensione più alta per un trasporto economico ed efficiente e la riconvertono in modo che possa essere convogliata in sicurezza alle vostre prese a muro.
I trasformatori più grandi, che sono all’incirca 2.000 negli Stati Uniti, sono saldamente ancorati al suolo, utilizzando la crosta terrestre come pozzo per l'eccesso di tensione.
Ma durante una tempesta geomagnetica, quel pozzo diventa una fonte.
La maggior parte dei trasformatori sono costruiti solo per gestire la corrente alternata, quindi la corrente continua indotta da temporali può farli surriscaldare, sciogliersi e persino accendersi.
Come ci si potrebbe aspettare, i vecchi trasformatori sono a maggior rischio di guasto.
Il trasformatore americano medio ha 40 anni, spinto oltre la sua durata prevista.
Se solo nove trasformatori dovessero esplodere nei posti sbagliati, gli Stati Uniti potrebbero sperimentare interruzioni da costa a costa per mesi.
Modellare come la griglia fallirebbe durante un'altra tempesta di classe Carrington non è un compito facile.
Le caratteristiche dei singoli trasformatori - età, configurazione, posizione - sono generalmente considerate segreti commerciali. Metatech, una società di ingegneria spesso incaricata dal governo degli Stati Uniti, offre una delle stime più terribili.
Si scopre che una forte tempesta, alla pari degli eventi del 1859 o del 1921, potrebbe distruggere 365 trasformatori ad alta tensione in tutto il paese, circa un quinto di quelli in funzione.
Gli stati lungo la costa orientale potrebbero vedere tassi di guasto dei trasformatori che vanno dal 24% (Maine) al 97% (New Hampshire). Un guasto alla rete di questa portata lascerebbe all'oscuro almeno 130 milioni di persone. Ma il numero esatto di trasformatori rovinati può essere meno importante della loro posizione.
Nel 2014, il Wall Street Journal ha riportato i risultati di un rapporto inedito della Federal Energy Regulatory Commission sulla sicurezza della rete:
L'interruzione prolungata della rete nazionale è un nuovo territorio per l'umanità.
I documenti di un assortimento di agenzie governative e organizzazioni private dipingono un quadro triste di come sarebbe negli Stati Uniti.
Le case e gli uffici perderanno il riscaldamento e il raffreddamento; la pressione dell'acqua nelle docce e nei rubinetti diminuirà. I treni della metropolitana si fermeranno a metà viaggio;il traffico cittadino scorrerà senza l'aiuto dei semafori.
La produzione di petrolio si fermerà, così come le spedizioni e il trasporto.
La benedizione della logistica moderna, che consente ai negozi di alimentari di immagazzinare merci per pochi giorni, diventerà una maledizione. Le dispense si svuoteranno entro pochi giorni. Il più grande killer, però, sarà l'acqua.
Il 15% degli impianti di trattamento nel paese serve il 75% della popolazione e si affida a sistemi di pompaggio ad alta intensità energetica.
Queste pompe non solo distribuiscono acqua pulita, ma rimuovono anche i fanghi contaminati da malattie e sostanze chimiche che fuoriescono costantemente negli impianti fognari.
Senza elettricità, questi sistemi di scarico potrebbero traboccare, contaminando le restanti acque superficiali.
Man mano che l'interruzione continua, le strutture sanitarie saranno sopraffatte.
Le scorte sterili si esauriranno e il carico di casi aumenterà.
Quando le batterie di riserva e i generatori si guastano o si esauriscono, i farmaci deperibili come l'insulina si deteriorano.
L'hardware medico pesante - macchine per dialisi, dispositivi di imaging, ventilatori - cesserà di funzionare e i reparti ospedalieri assomiglieranno a cliniche da campo.
Con il bilancio delle vittime in aumento e gli obitori che perdono la refrigerazione, i comuni dovranno affrontare gravi decisioni su come gestire in sicurezza i corpi.
Questo è più o meno il punto nello scenario peggiore in cui iniziano i crolli delle centrali nucleari.
Queste strutture richiedono molti megawatt di elettricità per raffreddare i nuclei del reattore e le barre di combustibile esaurito. Oggi, la maggior parte degli stabilimenti americani utilizza i propri sistemi di backup a diesel.
Koroush Shirvan, un esperto di sicurezza nucleare del MIT, avverte che molti reattori potrebbero avere problemi se le interruzioni durassero più di qualche settimana.
ILLUSTRAZIONE: MARK PERNICE Se sfogli un numero sufficiente di rapporti governativi sulle tempeste geomagnetiche, scoprirai che un nome compare quasi ogni volta:
Ha pubblicato 50 articoli scientifici, è intervenuto davanti al Congresso e alla NATO e ha fornito consulenza a una mezza dozzina di agenzie e commissioni federali.
Il pacato veterano dell'utilità è l'uomo dietro le catastrofiche proiezioni Metatech, ed è un visionario o un allarmista, a seconda di chi lo chiedi.
Kappenman ha trascorso i primi due decenni della sua carriera dando la scalata alla Minnesota Power, imparando i dettagli dell'industria dei servizi pubblici.
Nel 1998 è entrato a far parte di Metatech, dove ha fornito consulenza a governi e società energetiche in materia di meteorologia spaziale e resilienza della rete.
"Hanno fatto solo cose che ingrandiscono notevolmente la loro vulnerabilità a queste tempeste".
Le sue previsioni sulla fine dei giorni hanno preso piede per la prima volta a livello nazionale nel 2010, scatenando un tale allarme che il Dipartimento per la sicurezza interna ha arruolato JASON, un gruppo di consulenza scientifica d'élite, per mettere insieme un contro-studio.
In particolare, tuttavia, JASON non ha contestato il lavoro di Kappenman sui suoi meriti, né il gruppo ha offerto un modello concorrente.
Piuttosto, le sue obiezioni erano radicate nel fatto che i modelli di Metatech sono di loro proprietà e la segretezza del settore dei servizi pubblici rende difficile eseguire simulazioni di rete nazionale.
Tuttavia, gli autori hanno fatto eco alla conclusione essenziale di Kappenman:
La buona notizia è che esiste già una soluzione tecnica.
Mitigare questa minaccia potrebbe essere semplice come dotare trasformatori vulnerabili di condensatori, dispositivi relativamente economici che bloccano il flusso di corrente continua.
Durante la tempesta del 1989 in Quebec, la rete è caduta offline e ha smesso di condurre elettricità prima che la corrente potesse infliggere danni diffusi.
Un allarme così è stato sufficiente, però.
Negli anni successivi, il Canada ha speso più di 1 miliardo di dollari in aggiornamenti dell'affidabilità, compresi i condensatori per i suoi trasformatori più vulnerabili.
Uno studio del 2020 della Foundation for Resilient Societies è arrivato a una cifra simile per un rafforzamento globale della griglia: circa $ 500 milioni all'anno per 10 anni.
Ad oggi, tuttavia, le società di servizi pubblici americani non hanno ampiamente implementato dispositivi di blocco della corrente sulla rete attiva.
Anche Tom Berger, ex direttore dello Space Weather Prediction Center del governo statunitense, ha espresso dubbi sugli operatori di rete.
Ma la fiducia di Berger è svanita dopo il crollo della rete elettrica del Texas nel febbraio 2021, che ha ucciso centinaia di persone, lasciato milioni di case e aziende senza riscaldamento e causato danni per circa 200 miliardi di dollari.
Quella crisi non è stata provocata da niente di più esotico di una grande ondata di freddo.
Ho contattato 12 delle più grandi società di servizi pubblici del paese, chiedendo informazioni su misure specifiche adottate per mitigare i danni causati da un importante evento geomagnetico.
American Electric Power, la più grande rete di trasmissione del paese, è stata l'unica azienda a condividere misure concrete, che a suo avviso includono l'aggiornamento regolare dell'hardware, il reindirizzamento della corrente durante una tempesta e la rapida sostituzione delle apparecchiature dopo un evento.
Altre due società, Consolidated Edison ed Exelon, affermano di aver dotato i propri sistemi di sensori di monitoraggio geomagnetico e di istruire i propri operatori in "procedure" non specificate.
Florida Power & Light ha rifiutato di commentare in modo significativo, citando rischi per la sicurezza. Gli altri otto non hanno risposto a più richieste per un commento.
A questo punto, le menti curiose potrebbero chiedersi se le società di servizi pubblici siano persino obbligate a pianificare le tempeste geomagnetiche.
La risposta è complicata, in un modo tipicamente americano.
Nel 2005, quando George W. Bush, un ex dirigente petrolifero, occupò lo Studio Ovale, il Congresso approvò l'Energy Policy Act, che includeva un sacco di omaggi all'industria petrolifera e del gas.
Ha revocato gran parte dell'autorità della Federal Energy Regulatory Commission di regolamentare il settore dei servizi pubblici.
Gli standard di affidabilità sono ora sviluppati e applicati dalla North American Electric Reliability Corporation, un'associazione di categoria che rappresenta gli interessi di quelle stesse società.
Alcuni trovano ridicoli gli standard di affidabilità NERC. (Due intervistati hanno riso in modo udibile quando gli è stato chiesto su di loro.)
Kappenman si è opposto alla prima serie di standard, proposta nel 2015, sulla base del fatto che erano troppo indulgenti: non richiedevano che i servizi pubblici si preparassero a una tempesta alla pari del 1859 o del 1921.
Anche Berger ha contestato, ma per un motivo diverso:
Gli effetti a terra dell'evento Carrington sono durati quattro o cinque giorni consecutivi;un trasformatore costruito per resistere a 10 secondi di corrente è molto diverso da uno pronto per 120 ore.
Sotto la pressione del governo federale, la NERC ha emanato standard più severi nel 2019.
In una lunga dichiarazione scritta, Rachel Sherrard, portavoce del gruppo, ha sottolineato che ora ci si aspetta che le utility americane affrontino un evento due volte più forte della tempesta del Quebec del 1989.
(Il confronto con una vecchia tempesta come Carrington, ha osservato, "è impegnativo perché non sono disponibili dati di misurazione storici ad alta fedeltà.")
Sebbene i nuovi standard richiedano alle utility di correggere le vulnerabilità nei loro sistemi, le aziende stesse determinano l'approccio giusto e la sequenza temporale.
Se le utenze rimangono immotivate, la capacità dell'umanità di resistere a una grande tempesta geomagnetica dipenderà in gran parte dalla nostra capacità di sostituire i trasformatori danneggiati.
Un'indagine del 2020 del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti ha rilevato che la nazione ha importato oltre l'80% dei suoi grandi trasformatori e dei loro componenti.
In condizioni normali di domanda e offerta, i tempi di consegna di queste strutture possono raggiungere i due anni.
Gli addetti ai lavori sanno di non acquistare un trasformatore a meno che la fabbrica che lo ha prodotto non abbia almeno 10 anni.
In un periodo di crisi solare, i governi stranieri - anche gli alleati geopolitici - potrebbero limitare le esportazioni di apparecchiature elettriche vitali, osserva Kappenman.
Negli ultimi dieci anni sono emersi alcuni programmi di pezzi di ricambio che consentono ai partecipanti di mettere in comune le risorse in vari scenari di disastro.
Le dimensioni e la posizione di questi pezzi di ricambio, tuttavia, sono sconosciute alle autorità federali, perché l'industria non lo dirà loro.
Un giorno i regolatori potrebbero riuscire a mappare la rete elettrica, anche a prova di tempesta (a patto che una grande non la elimini prima). Gli ingegneri potrebbero lanciare un array satellitare che ci dia giorni per chiudere i portelli.
I governi potrebbero trovare un modo per alzare i trasformatori di emergenza in caso di necessità. E lì ci sarà il Sole - l'inconcepibile, inestinguibile fornace al centro del nostro sistema solare che distrugge indiscriminatamente come crea.
La vita su questo piccolo granello dipende interamente dalla misericordia di una potenza nucleare cosmica dal grilletto pruriginoso.
Nessun trionfo umano lo cambierà mai.
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