زيادة وتنوّع الإشعاع أثناء مرور الشمس بسحب باردة خلال آخر 10 ملايين سنة

درع كوني متغير حول الأرض

تقع الأرض داخل فقاعة شاسعة نفخها الريح الشمسية، درع عادة ما يصد جزءًا كبيرًا من الإشعاع عالي الطاقة الذي يجوب مجرتنا. تطرح هذه الورقة سؤالًا مفاجئًا: ماذا يحدث عندما يُضغط هذا الدرع بواسطة «سحب» بين نجمية كثيفة وباردة قد تكون الشمس قد جابتها قبل بضعة ملايين من السنين؟ يجمع المؤلفون بين بيانات فضائية حديثة ونماذج حاسوبية قوية ليعرضوا حجة مفادها أن محيط الأرض غمرته موجات من الإشعاع القوي وطويل الأمد أثناء تلك اللقاءات، مع عواقب محتملة على المناخ والغلاف الجوي وحتى تطور الحياة.

عندما تتقلص فقاعة الشمس

تتحرك النجوم عبر درب التبانة حاملة معها فقاعات من الغاز الساخن والممغنط التي تولدها رياحها. عادة ما يمتد غلافنا الشمسي، الهليوسفير، بعيدًا خلف مدار بلوتو ويمنع نحو 70% من الأشعة الكونية المجرية الواردة عند طاقات معينة. تشير خرائط الغاز البين نجمي القريبة المستخلصة من مهمة غايا إلى أن الشمس ربما عبرت سحبًا ضخمة وباردة غنية بذرات الهيدروجين المحايد قبل 2–3 و6–7 ملايين سنة. باستخدام محاكاة ماغنتوهيدروديناميكية مفصّلة، يظهر المؤلفون أنه داخل مثل هذه السحابة سيضغط ضغط الغاز المحيط الهليوسفير ليصل نصف قطره إلى نحو خُمس مسافة مدار الأرض فقط. عند أجزاء واسعة من مدارها السنوي، ستكون الأرض آنذاك خارج هذه الفقاعة، مغمورة مباشرة في البيئة المجرية الخام.

نوع جديد من طقس الفضاء طويل الأمد

مع انكماش الفقاعة الواقية إلى الداخل، سيتغير محيط الإشعاع حول الأرض بطريقتين متميزتين. عندما تغطس كوكبنا داخل الهليوسفير المنكمش، سينعم بمحاكاة لما يسميه المؤلفون بـ«جسيمات هليوسفيرية طاقية»: بروتونات تتسارع عند الصدمة الخارجية للشمس، التي ستصبح الآن قريبة جدًا من الشمس. وعندما تخرج الأرض من الفقاعة، ستواجه بدلاً من ذلك كامل قوة الأشعة الكونية المجرية التي تُفلتر عادة جزئيًا. بخلاف العواصف الشمسية الحالية التي تستمر ساعات إلى أيام، فإن هذا النمط—أشهر من التعرض الجسيميّ المكثف كل سنة—قد يستمر طالما بقيت الشمس داخل السحابة، ربما لآلاف إلى مئات آلاف السنين.

محاكاة «الطلقات» غير المرئية

لتقدير مدى شدة هذا الإشعاع، جمع الفريق ثلاث مستويات من النمذجة. أولًا، تتبعت محاكاة سيولة ثلاثية الأبعاد كيف يتشوّه الهليوسفير داخل سحابة باردة. ثانيًا، ركّزت محاكاة بلازما «هجينة» على الصدمة حيث تصطدم الريح الشمسية بالغاز المحيط، متتبعة بروتونات فردية أثناء تسخينها وقذفها إلى ذيول طاقية عالية. ثالثًا، تعقّب نموذج النقل كيف تنتشر هذه الجسيمات وتكتسب طاقة إضافية أثناء ارتدادها ذهابًا وإيابًا عبر الصدمة. معًا، توضح هذه الأدوات أن البروتونات ذات طاقات دون 10 ملايين إلكترون فولت قرب الأرض ستكون على الأقل أكثر كثافة بعشرة أضعاف مما كانت عليه أثناء أقوى عاصفة جسيمية شمسية مقاسة في العصر الحديث، وفي طاقات معينة ستفوق بكثير أعداد الأشعة الكونية المجرية المعتادة.

دلائل في الصخور والجليد والذرات

هذا الإشعاع لا يختفي بلا أثر؛ بل يترك بصمات. عندما تضرب الجسيمات عالية الطاقة غلافنا الجوي، تثير تفاعلات نووية تُنتج نظائر نادرة مثل البريليوم‑10 والكربون‑14، التي يمكن حفظها في أنوية الجليد والرواسب والطبقات المعدنية. يجادل المؤلفون بأن زيادة مطوّلة في الجسيمات الهليوسفيرية الطاقية والأشعة الكونية خلال عبور السحابة يجب أن تظهر كشواذ واسعة في سجلات هذه النظائر. ومن اللافت أن أرشيفات أعماق البحار تُظهر بالفعل نبضات من الحديد‑60 المشع والبلوتونيوم‑244 قبل نحو 2–3 و6–7 ملايين سنة، مما يشير إلى أحداث نجمية قريبة ومواد بين نجمية مُخصّبة—متوافق مع سيناريو السحابة الباردة. مع ذلك، تسجل بيانات البريليوم‑10 الحالية صورة مختلطة، لذا يدعو الفريق إلى إعادة تحليل عالية الدقة باستخدام طرق تأريخ لا تفترض خلفية ثابتة من الأشعة الكونية.

تأثيرات محتملة على المناخ والحياة

قد يؤثر الإشعاع المتزايد قرب الأرض على الغلاف الجوي فوقنا وعلى المحيط الحيوي تحتنا. عندما تخترق الجسيمات الطاقية الهواء العلوي، تولّد سلاسل من الجسيمات الثانوية وتؤين جزيئات مثل النيتروجين والأكسجين. يمكن أن تُحدث هذه الكيمياء استنزافًا للأوزون، وتغييرًا في درجات الحرارة في الطبقات العليا، وتعديلًا طفيفًا في توزيع الحرارة حول الكرة الأرضية. تشير أعمال سابقة إلى أن المرور عبر مثل هذه السحب قد يعزز السحب الليلية المضيئة، ويُعيد تشكيل الأوزون في الميزوسفير، وقد يساهم في التبريد وتقلبات المناخ التي لوحظت قبل 2–3 و6–7 ملايين سنة. في الوقت نفسه، يمكن للجسيمات النافذة مثل الميونات أن تصل إلى أعماق تحت الأرض وإلى المحيطات، فتتلف الحمض النووي وتزيد معدلات الطفرات. يؤكد المؤلفون أن أي آثار بيولوجية تظل افتراضية، لكنهم ينوّهون إلى أن تغيّر الإشعاع قد يؤثر، من حيث المبدأ، في معدلات الشيخوخة والسرطان والتطور.

شمس متحركة وأرض متغيرة

بشكل عام، تقترح الدراسة أن تاريخ الإشعاع والمناخ على الأرض لا يمكن فهمه بالنظر فقط إلى مدارنا حول الشمس؛ بل يجب أيضًا أن نأخذ في الحسبان رحلة الشمس عبر المجرة. تبدو اللقاءات مع السحب الباردة نادرة لكنها ممكنة، وقد توفر طريقًا جديدًا لربط الأحداث الفلكية بالتغيرات الجيولوجية والبيولوجية على الأرض. تشجّع الدراسة أبحاثًا مستقبلية تدمج نماذج مناخية وجوية مفصّلة مع إعادة بناء مُحسّنة لمسار الشمس، لاختبار ما إذا كانت هذه فترات الإشعاع المعززة قد دفعت حقًا مناخ الأرض وأنظمتها البيئية نحو مسارات جديدة.

الاستشهاد: Opher, M., Giacalone, J., Loeb, A. et al. Increased and varied radiation during the Sun’s encounters with cold clouds in the last 10 million years. Sci Rep 16, 8312 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36926-z

الكلمات المفتاحية: الغلاف الشمسي, الأشعة الكونية, السحب بين النجمية, مناخ الفضاء, النظائر الكونية المنشأ