Podle nedávno zveřejněné studie vedla lednová geomagnetická bouře k výrazným změnám chemického složení horních vrstev atmosféry. V důsledku působení vysokoenergetických částic z vesmíru se v polárních oblastech dočasně snížilo množství ozonu až o 70 procent.
Výzkumníci z Petrohradské státní univerzity analyzovali satelitní měření pořízená během a po závažné události vesmírného počasí z 19. a 20. ledna. Jejich zjištění ukazují významný pokles ozonu ve vysokých severních a jižních zeměpisných šířkách, přičemž nejsilnější účinky byly pozorovány na severní polokouli. V částech postiženého nadmořského pásma se hladiny ozonu před koncem ledna neobnovily na předchozí úroveň.
Událost začala 18. ledna sluneční bouří o síle X1.9. Související rychlý výron koronální hmoty se pohyboval směrem k Zemi a dosáhl planety 19. ledna. Geomagnetické podmínky se rychle zintenzivnily na G4 (silné), zatímco planetární Kp index dosáhl 8. Vědci uvádějí, že Dst index bouře dosáhl 20. ledna magnitudy 236 nanotesla, což z ní činí jednu z nejsilnějších geomagnetických událostí v historii.
Bezprostřední pozornost obklopující silné sluneční bouře se z velké části zaměřuje na polární záře, satelity, rádiovou komunikaci, navigační systémy a energetické sítě. Tento výzkum se však zabývá mnohem hlubším procesem v zemské atmosféře: chemickými změnami, ke kterým dochází, když vysokoenergetické částice pronikají polární atmosférou.
K tomuto procesu, známému jako depozice vysokoenergetických částic, dochází, když vysokoenergetické nabité částice vstupují do zemské atmosféry podél siločar magnetického pole, zejména ve vysokých zeměpisných šířkách. Tyto částice se srážejí s atmosférickými molekulami a spouštějí řetězové reakce ionizace a chemické reakce. Některé z výsledných sloučenin mohou rychle změnit ozonovou rovnováhu v mezosféře a horní stratosféře.
Irina Mironovová, Grigorij Doronin a Andrej Mironov zkoumali měření shromážděná mikrovlnným limbovým sonderem (MLS) na palubě družice Aura organizace NASA. Aura obíhá kolem Země od roku 2004, zatímco MLS mapuje okraj atmosféry, tzv. limbový sonder, a měří vertikální profily četných chemických látek v širokém rozsahu nadmořských výšek.
V rámci lednové události vědci studovali ozon spolu s hydroperoxylem (HO₂) a kyselinou dusičnou (HNO₃). Měření byla prováděna ve vysokých zeměpisných šířkách mezi 60 a 80 stupni na obou polokoulích, což vědcům umožnilo sledovat, jak se mění chemie atmosféry během období kolem geomagnetické bouře.
Významné účinky srážení vysokoenergetických částic byly pozorovány na obou polokoulích, přičemž reakce byla podstatně silnější na severní polokouli. Nejvýraznějším účinkem byl pokles ozonové vrstvy v rozsahu atmosférického tlaku přibližně 0,1 až 0,01 hPa, což zhruba odpovídá mezosféře ve výškách několik desítek kilometrů nad hlavní koncentrací stratosférického ozonu.
V této oblasti vědci hlásí náhlé úbytky ozonové vrstvy až o 70 %!
Toto číslo vyžaduje důležité rozlišení. Neznamená to, že Země náhle ztratila 70 % své celkové ozonové vrstvy. Většina atmosférického ozonu je koncentrována mnohem níže ve stratosféře, přičemž známá ozonová vrstva se nachází především v nadmořských výškách asi 15 až 35 kilometrů nad zemským povrchem. Ke ztrátám v lednu došlo v mnohem vyšších vrstvách atmosféry a byly soustředěny ve vysokých zeměpisných šířkách.
Nicméně, snížení tohoto rozsahu ukazuje, jak dramaticky mohou velké události kosmického počasí dočasně změnit chemii atmosféry.
Vysokoenergetické částice při interakci s atmosférickými plyny produkují reaktivní sloučeniny vodíku a dusíku. Patří mezi ně HOx a NOx. Obě se mohou účastnit katalytických reakčních cyklů, které poškozují ozonovou vrstvu, přičemž reaktivní sloučeniny jsou následně k dispozici pro další reakce s dalšími molekulami ozonu.
Chemie HOx hraje obzvláště důležitou roli v mezosféře. Ukládání vysokoenergetických částic může zvýšit koncentraci sloučenin, jako je vodík, hydroxyl a hydroperoxyl, a tím způsobit rychlé poškozování ozonové vrstvy v těchto nadmořských výškách. Předchozí pozorování a modelování ukázaly, že ztráta mezosférického ozonu může během některých silných slunečních událostí přesáhnout 70 %. Rozsah hlášený v lednu 2026 proto není nový, i když události tohoto rozsahu jsou daleko od běžných atmosférických podmínek.
NOx může mít odlišný a potenciálně dlouhodobější účinek. Během polární zimy mohou některé sloučeniny dusíku vytvořené ve vyšších vrstvách atmosféry přetrvávat po delší dobu a klesat do nižších vrstev atmosféry. Tam se mohou účastnit reakcí poškozujících ozonovou vrstvu dlouho po skončení události s vysokoenergetickými částicemi, která je způsobila.
Mise NASA Aura je obzvláště užitečná pro pozorování těchto procesů, protože MLS měří několik chemických látek zapojených současně. Místo pouhé detekce úbytku ozonové vrstvy mohou vědci porovnávat hladiny ozonu se změnami sloučenin přímo souvisejících s procesy chemické degradace.
Měření provedená v lednu naznačují, že atmosférická reakce se neomezovala pouze na hodiny bezprostředně kolem nejintenzivnější geomagnetické aktivity. Podle výzkumníků se ozonová vrstva, narušená ukládáním vysokoenergetických částic, do konce měsíce ještě neobnovila.
Tato perzistence by se mohla ukázat jako jeden z nejdůležitějších aspektů studie. Geomagnetická bouře se může rozvinout a ustoupit v relativně krátké době, ale chemické poruchy, které způsobuje v atmosféře, mohou přetrvávat i poté, co se podmínky v blízkozemním vesmíru uklidní.
Svou roli hrají i rozdíly mezi severní a jižní polokoulí. Atmosférická cirkulace, sluneční záření, roční období a chování polární atmosféry ovlivňují tvorbu a šíření částicových sloučenin. Protože leden připadá na severní polokouli na zimu a na jižní polokouli na léto, vznikají nad oběma polárními oblastmi výrazně odlišné atmosférické podmínky.
Zájem o téma roste
Vědci zkoumají vztah mezi vysokoenergetickými částicemi a ozonem již po celá desetiletí, včetně velkých slunečních protonových událostí a období zvýšené geomagnetické aktivity. Ionizace způsobená přilétajícími částicemi může ovlivnit složení atmosféry od horní stratosféry přes mezosféru až po spodní termosféru. Moderní satelitní pozorování nyní umožňují sledovat tyto změny globálně a mnohem podrobněji v rámci jednotlivých atmosférických vrstev.
Zájem o toto téma roste, protože vědci zkoumají, jak aktivity pocházející ze Slunce a zemské magnetosféry mohou ovlivnit atmosférické procesy hluboko pod oblastmi, které jsou obvykle spojovány s kosmickým počasím.
Leden 2026 poskytuje obzvláště jasný příklad. Sluneční erupce třídy X spustila rychlý výron koronální hmoty směrem k Zemi, následovaný geomagnetickou bouří G4, vysokoenergetickými částicemi vstupujícími do atmosféry ve vysokých zeměpisných šířkách a měřitelnými chemickými změnami pozorovanými při satelitních pozorováních.
Úbytek ozonu až o 70 % v částech horních vrstev atmosféry ukazuje, že účinky silné sluneční bouře nekončí jen polární záře nebo technickými poruchami. Vysoko nad zemským povrchem se může měnit i samotné složení atmosféry a v tomto případě některé z těchto změn zůstaly po celý měsíc detekovatelné.
Výsledky výzkumu byly přijaty časopisem Frontiers in Astronomy and Space Sciences v sekci vesmírné fyziky. V době publikace tohoto článku již Frontiers publikoval přijatý abstrakt i samotný článek, ale finální formátovaná verze výzkumné zprávy stále čeká na vydání.
(is)
ZDROJ – Nová studie s názvem Mironova, Doronin a Mironov, »Úbytek ozonové vrstvy v lednu 2026: Dopad srážení energetických částic«, Frontiers in Astronomy and Space Sciences,