Освен гигантската дупка в озоновия слой, създадена от химикали, по-малки дупки се създават и от космическата радиация.

Животът на Земята зависи от озоновия слой, който ни предпазва от смъртоносната ултравиолетова радиация. И все пак, дори след като едва не унищожихме тази планетарна броня и след това я спасихме в кратки срокове, все още има изненадващо много неща, които не знаем за нея. Екип  изследователи установи, че полярните сияния могат буквално да хвърлят светлина върху това как тя реагира на изблиците на космическа радиация.

Озонът е молекула, съставена от три кислородни атома. За наша сметка научихме колко лесно озонът може да бъде разрушен от хлор и други подобни химикали, особено в студени условия високо над полюсите.

Атмосферните учени знаят, че същото важи и за високоенергийните плазмени частици, идващи от Слънцето или от по-далечни източници, но степента, в която това се случва, остава неясна. Новите наблюдения показват, че нашите модели са подценили въздействието на тези частици.

_{Схематична илюстрация на възможен сценарий на Pc1 (основен компонент) вълни, излъчвани от IPA (изолирано протонно сияние). Кредит: Mitsunori Ozaki et al с превод на НаукаOFFNews}

Смята се, че проблемът не е основно в самите космически частици, а в начина, по който те йонизират атмосферата. Целият този излишен заряд води до образуването на азотни и водородни оксиди, които могат да реагират с озона.

Заредените частици са трудни за наблюдение, но при взаимодействието си с горните слоеве на атмосферата те предизвикват нещо много по-очевидно и наистина красиво: полярни сияния. Полярните сияния биват различни видове, но д-р Мицунори Озаки от Университета в Каназава осъзнава, че един специфичен вид, известен като изолирано протонно полярно сияние (IPA), може да бъде нашият пътеводител за проследяване на вредите, които космическите частици нанасят на озона.

Както подсказва името им, IPA се различават от другите полярни сияния, тъй като са отделени от основния аврорален пояс. Въпреки че се наблюдават на високи географски ширини, те се появяват по-далеч от магнитните полюси на Земята, отколкото обикновените полярни сияния, и обикновено са много локализирани и кратки. Въпреки че са инициирани от изблик на протони, носещи повече от 10 мегаелектронволта от Слънцето, частиците, които попадат в атмосферата, са предимно електрони, утаени във външния радиационен пояс на Земята и движещи се със скорост, близка до тази на светлината.

_{Изолираните протонни полярни сияния са по-малки от обикновените полярни сияния и се появяват по-далеч от геомагнитните полюси, а сега насочиха астрономите към нов източник на изчерпване на озона. Кредит: Kanazawa University с превод на НаукаOFFNews}

Озаки и съавторите му следят за IPA, като използват както Международната космическа станция, така и наблюдения на електромагнитни вълни от земята. Те използват наличието на IPA като индикация за релативистично утаяване на електрони. Те установяват, че в рамките на 90 минути след началото на IPA концентрацията на озон в мезосферата под тях е спаднала с 10-60 %.

Преди някой да се разтревожи, че това е заплаха за обитаемостта на Земята, е важно да се отбележи, че дупките са с диаметър около 400 км и се заздравяват бързо. Уврежданията са ограничени до мезосферата, а не до по-важния стратосферен компонент на озоновия слой. Дори и слънчевата активност да се повишава през настоящия цикъл, няма нужда от тревога.

Водородните окиси се задържат само няколко часа, като тяхната смърт дава отдих на атмосферата. Азотните оксиди се разпръскват и причиняват по-продължително, но не толкова интензивно изчерпване на озоновия слой във високите географски ширини.

"Това е първото наблюдателно проучване в света, което показва, че падането на електрони от космическия радиационен пояс около Земята има пряко, незабавно и локално въздействие върху атмосферните промени в мезосферата", казват изследователите в изявление.

"Това изследване разкри, че електроните от радиационния пояс, попадащи в атмосферата от космоса около Земята, имат бърз и локализиран ефект върху състава на микроатмосферата, включително озона."

Може би драматични събития, като например близка свръхнова, биха могли да доведат тези събития до проблемни мащаби. Засега обаче значението на откритието се състои най-вече в увеличената ни способност да разберем промените, които настъпват в нашата атмосфера.

Magnetic Conjugacy of Pc1 Waves and Isolated Proton Precipitation at Subauroral Latitudes: Importance of Ionosphere as Intensity Modulation Region
Mitsunori Ozaki,Kazuo Shiokawa,Richard B. Horne,Mark J. Engebretson,Marc Lessard,Yasunobu Ogawa,Keisuke Hosokawa,Masahito Nosé,Yusuke Ebihara et al
Geophysical Research Letters First published: 19 January 2021 https://doi.org/10.1029/2020GL091384

Auroras Reveal 400-Kilometer-Wide Hole Briefly Punched In The Ozone Layer, IFLScience