私たちは偶然に地球の周りに保護バブルを形成したのかもしれない

海軍が海中の潜水艦にメッセージを送りたい場合、超低周波 (VLF) の電波を使うことがある。地上の大きな塔から放射されるこれらの長波長の電波は、塩水でも伝わるという点で特異である。しかし、一部は宇宙空間にまで到達する。新しい報告によると、そこでは地球の大気圏の周囲に保護バブルを形成している可能性がある。

この発見は、ヴァン・アレン探査機によるものだ。ヴァン・アレン探査機は2012年に打ち上げられ、地球を取り囲む放射線帯を巡回する2機の宇宙船だ。ヴァン・アレン放射線帯は、太陽から流れ込む荷電粒子が地球の磁場に閉じ込められる領域だ。これらの高エネルギー陽子と電子は衛星の電子機器を破壊する可能性があるが、放射線帯は常に同じ場所に留まるわけではないため、これは常に懸念事項となっている。

「大気圏、特に電離層とプラズマ圏が拡大したり縮小したりするにつれ、外帯の内縁が伸縮するというのが通説です」とMITの宇宙プラズマ物理学者フィル・エリクソン氏は言う。しかし、ヴァン・アレン探査機の観測により、電波も放射線帯の位置を特定する役割を果たしている可能性が示された。

2015 年の激しい磁気嵐の際、大規模な太陽嵐がプラズマ圏を押し戻しましたが、驚いたことに、ヴァン・アレン帯の外側は地球に近づきませんでした。「プラズマは後退しましたが、帯はそれに追随しませんでした」とエリクソンは言います。しかし、彼と彼の同僚は別のことに気付きました。「これらの非常に強力な無線信号が止まる端は、電子が入ってこなくなる場所と同じです。」

さらに、1960年代のデータによると、VLF電波がそれほど一般的ではなかった当時、この帯の内側の境界は地球にかなり近かったことが示唆されている。研究チームは、現在では太陽嵐から放出された電子が地球に近づくと、VLF電波によって電子が偏向し、軌道から外れて大気圏に押し出され、そこで失われると考えている。

「少なくとも太陽嵐が始まって最初の数時間から数日は、波が電子のそれ以上の進入を阻止しているようだ」とエリクソン氏は言う。「もっと長く待つと、電子は徐々に拡散して入って来るので、話はもっと複雑になる。しかし、衛星が地球半径の2.8倍（約15,000マイル）より近い場合は、私たちが考えていたほど心配する必要はないかもしれないということだ」

米空軍は今年中にDSX衛星を打ち上げる予定で、VLF波を使って宇宙放射線を偏向させる可能性をテストする。もしそれが成功すれば、人類はこれらの波を利用して、太陽系に巨大な荷電粒子の雲を放出する太陽爆発から身を守ることができるかもしれない。

誤解のないように言うと、コロナ質量放出と太陽のスーパーストームは、人類の文明にとって、まだまれではあるが重大な脅威である。超低周波は、太陽風の陽子（波が偏向するには重すぎる）や、太陽の大規模な爆発によって生じるその他の電気的な問題から我々を守ってくれない。新しい研究は、太陽のスーパーストームについて「心配する必要がないと言っているわけではない」とエリクソンは言う。「詳細な影響がどうなるかについては、まだ学ぶべきことがたくさんあることを物語っている」

今のところ、彼と彼の同僚たちは、超大型嵐の際に VLF 波がどのように機能するかを見る機会がなかった。彼らにできるのは、現在の結果から推測して、より激しい嵐の際に何が起こるかを推測することだけだ。「VLF がまだ持ちこたえる可能性はある」とエリクソンは言う。「しかし、それは私の完全な推測に過ぎません。結論はまだ出ていません。」

次に、彼と彼の同僚たちは、この現象をさらに調査し、この境界が通常の宇宙天気の間にどのように動作するかを詳しく調べ、他の太陽嵐の間にこの動作が繰り返されるかどうかを確認し、何がそれを弱めたり強くしたりするのかを解明したいと考えています。

この研究結果は、宇宙天気に対する人為的影響を調査するより大規模な研究の一環として、Space Science Reviews誌に掲載された。