Planerar du en resa till Mars? Ta mycket avskärmning. Enligt sensorer på NASA: s ACE (Advanced Composition Explorer) rymdskepp, har galaktiska kosmiska strålar just träffat en hög rymdålder.
"2009 har kosmiska strålintensiteter ökat med 19% utöver allt vi har sett under de senaste 50 åren," säger Richard Mewaldt från Caltech. "Ökningen är betydande, och det kan betyda att vi måste tänka om hur mycket strålningsskyddande astronauter tar med sig på djupa utrymmeuppdrag."
Orsaken till överspänningen är solminimum, en djup lugn i solaktivitet som började omkring 2007 och fortsätter idag. Forskare har länge vetat att kosmiska strålar går upp när solaktiviteten går ner. Just nu är solaktiviteten lika svag som den har varit i modern tid, vilket sätter scenen för vad Mewaldt kallar "en perfekt storm av kosmiska strålar."
"Vi upplever det djupaste solminimumet på nästan ett sekel," säger Dean Pesnell från Goddard Space Flight Center, "så det är ingen överraskning att kosmiska strålar är på rekordnivåer för rymdåldern."
Galaktiska kosmiska strålar kommer utanför solsystemet. Det är subatomära partiklar - främst protoner men också några tunga kärnor - accelererade till nästan lätt hastighet genom avlägsna supernovaexplosioner. Kosmiska strålar orsakar "luftrök" av sekundära partiklar när de träffar jordens atmosfär. De utgör en hälsorisk för astronauter. Och en enda kosmisk stråle kan inaktivera en satellit om den träffar en olycklig integrerad krets.
Solens magnetfält är vår första försvarslinje mot dessa mycket laddade, energiska partiklar. Hela solsystemet från Merkurius till Pluto och därefter omges av en bubbla av solmagnetism som kallas "heliosfären." Den kommer från solens inre magnetiska dynamo och blåses upp i gargantuanska proportioner av solvinden. När en kosmisk stråle försöker komma in i solsystemet måste den slåss genom heliosfärens yttre lager; och om den gör det inuti, finns det en kratt av magnetfält som väntar på att sprida och avleda inkräktaren.
"Vid tider med låg solaktivitet försvagas denna naturliga skärmning och mer kosmiska strålar kan nå det inre solsystemet," förklarar Pesnell.
Mewaldt listar tre aspekter av det nuvarande solminimumet som kombineras för att skapa den perfekta stormen:
(1) Solens magnetfält är svagt. "Det har skett en kraftig nedgång i solens interplanetära magnetfält (IMF) ner till endast 4 nanoTesla (nT) från typiska värden på 6 till 8 nT," säger han. "Det rekordlåta IMF bidrar utan tvekan till de rekordhöga kosmiska strålflödena."
(2) Solvinden flaggas. "Mätningar av Ulysses-rymdskeppet visar att solvindtrycket är på 50-årigt lågt", fortsätter han, "så den magnetiska bubblan som skyddar solsystemet blåses inte upp så mycket som vanligt." En mindre bubbla ger kosmiska strålar en kortare in i solsystemet. När en kosmisk stråle kommer in i solsystemet måste den "simma uppströms" mot solvinden. Solvindhastigheterna har sjunkit till mycket låga nivåer under 2008 och 2009, vilket gör det enklare än vanligt för en kosmisk stråle att fortsätta.
(3) Det aktuella arket plattar ut. Föreställ dig att solen bär en ballerinas kjol lika bred som hela solsystemet med en elektrisk ström som flyter längs de vågiga vikarna. Det är det "heliosfäriska strömbladet", en enorm övergångszon där polariteten i solens magnetfält ändras från plus (norr) till minus (söder). Det aktuella arket är viktigt eftersom kosmiska strålar tenderar att styras av dess veck. På det senaste har det aktuella arket planat sig ut, vilket möjliggör kosmiska strålar mer direkt tillgång till det inre solsystemet.
"Om utplattningen fortsätter som den har gjort i tidigare solminima, kunde vi se kosmiska strålflöden hoppa hela vägen till 30% över tidigare Space Age-höjder," förutspår Mewaldt.
Jorden är inte i någon stor fara från de extra kosmiska strålarna. Planetens atmosfär och magnetfält kombineras för att bilda en formidabel sköld mot rymdstrålning och skyddar människor på ytan. Vi har faktiskt väderbitna stormar mycket sämre än detta. För hundratals år sedan var kosmiska strålflöden minst 200% högre än nu. Forskare vet detta eftersom när kosmiska strålar träffar atmosfären producerar de isotopen beryllium-10, som bevaras i polär is. Genom att undersöka iskärnor är det möjligt att uppskatta kosmiska strålflöden mer än tusen år in i det förflutna. Även med den senaste tidens kraftiga växel är kosmiska strålar idag mycket svagare än de har varit ibland under det senaste årtusendet.
"Rymdtiden har hittills upplevt en tid med relativt låg kosmisk strålningsaktivitet," säger Mewaldt. "Vi kan nu återgå till nivåer som är typiska för tidigare århundraden."
NASA-rymdskeppet kommer att fortsätta att övervaka situationen när solen minimerar sig. Håll ögonen öppna för uppdateringar.
