太陽がやってくる—文明を終わらせる - 株式会社キャッスルヒル

マット・リベル著

光子にとって、太陽は混雑したナイトクラブのようなものです。その内部は 2,700 万度で、ヘリウム原子が融合し、原子核が衝突し、陽電子がニュートリノとともに抜け出すなど、励起された物体が詰まっています。光子が出口に向かうとき、そこまでの道のりには平均して 10 万年かかります。 (たとえ光の速度で移動したとしても、10 人のセプティリオンダンサーを押し寄せる素早い方法はありません。) いったん地表に到達すると、光子は単独で夜の中に飛び立つかもしれません。あるいは、もしそれが間違った時期に間違った場所に出現した場合、文明をひっくり返す力を持つ荷電粒子の塊であるコロナ質量放出の中に閉じ込められるかもしれない。

騒ぎの原因は太陽の磁場。コア内の粒子の撹拌によって生成され、一連の整然とした北から南への線として始まります。しかし、溶融星の異なる緯度では異なる速度で回転します。極では 36 日ですが、赤道ではわずか 25 日です。これらの線は非常に急速に伸びて絡み合い、磁気の結び目を形成して表面に穴を開け、その下に物質を閉じ込めることができます。遠くから見ると、結果として生じるパッチは暗く見えます。それらは黒点として知られています。通常、閉じ込められた物質は冷えて凝縮してプラズマ雲となり、激しいコロナの雨となって地表に戻ります。ただし、時々、結び目が自然に、激しく解けてしまうことがあります。黒点は銃の銃口に変わります。光子はあらゆる方向に広がり、磁化されたプラズマの塊が弾丸のように外側に向かって発射されます。

太陽は何十億年もの間、太陽系とこのロシアンルーレットゲームを繰り広げ、時には1日に数回のコロナ質量放出を起こしてきました。ほとんどは地球に近づくことはできません。それが起こっている間、誰かが銃身の下を見つめることができるようになるまで、何世紀にもわたる人間の観察が必要でした。 1859 年 9 月 1 日の午前 11 時 18 分、33 歳の醸造所オーナーでアマチュア天文学者であるリチャード・キャリントンは、私設の天文台で黒点のスケッチをしていました。これは重要ではありますが、記録を残すための日常的な行為です。その瞬間、斑点はまばゆい光線に輝きました。キャリントンは証人を探しに全力疾走した。 1分後に彼が戻ってきたとき、画像はすでに正常に戻っていました。キャリントンはその午後、異常を理解しようと努めた。彼のレンズが迷反射を捉えたのだろうか？彼の望遠鏡と星の間を未発見の彗星または惑星が通過したのでしょうか? 彼が煮込んでいる間、プラズマ爆弾が静かに時速数百万マイルで地球に向かって発射された。

コロナ質量放出が起こったとき、最も重要なのは弾丸の磁気の向きです。それが地球の保護磁場と同じ極性を持っている場合は、幸運です。北から北または南から南に配置された一対の棒磁石のように、2 つは反発します。しかし、両極が対立すれば、衝突することになる。それが、キャリントンがまばゆい光線を見た翌日、9月2日に起こったことだ。

ローレン・グッド

WIREDスタッフ

ジュリアン・チョッカトゥ

ウィル・ナイト

西半球の空に電流が流れた。典型的な稲妻は 30,000 アンペアを記録します。この磁気嵐は何百万もの記録を残しました。ニューヨーク市で時計が真夜中を指すと、空は緋色に変わり、黄色とオレンジの噴煙が突き抜けました。恐怖に駆られた群衆が通りに集まった。大陸分水界の上空で、真っ白な真夜中のオーロラがロッキー山脈の労働者のグループを呼び起こした。彼らは朝が来たと思い込み、朝食を作り始めました。ワシントン DC では、電信オペレーターの機器が突然磁化され、額から火花が配電盤に飛び散りました。初期の電信システムの大部分が過熱して停止しました。

今日知られているキャリントン現象は、100 年に一度の磁気嵐と考えられていますが、同様の爆発が地球に到達するまでにわずか 60 年しかかかりませんでした。 1921 年 5 月、アメリカ北東部の列車制御アレイとスウェーデンの電話局が火災に見舞われました。 1989 年には、1921 年の出来事のわずか 10 分の 1 の強さの中程度の嵐が発生し、地域の送電網に過負荷がかかり、ケベック州は 9 時間にわたって暗闇に包まれました。これらのそれぞれのケースにおいて、被害は人類の先進技術への依存度、つまり接地された電子機器の増加、リスクの増加に直接比例していました。

いつでも起こり得ることですが、別の大きな災害が私たちの前にやってくるとき、既存の画像技術は 1 ～ 2 日以内に通知をくれるでしょう。しかし、本当の脅威レベルは、地球から約100万マイル離れた深宇宙気候観測所に雲が到達するまでは分からない。入ってくる太陽粒子の速度と極性を分析する機器が備わっています。雲の磁気の向きが危険な場合、この 3 億 4,000 万ドルの装置は、72 億台の携帯電話、15 億台の自動車、28,000 機の民間航空機を備えた人類を、最大でも衝突前の 1 時間の警告で買うことができます。

太陽表面の活動はおよそ11年周期で行われます。各サイクルの開始時に、太陽黒点のクラスターが両太陽半球の中緯度で形成されます。これらのクラスターは成長し、赤道に向かって移動します。太陽極大期として知られる太陽活動が最も活発になる頃に、太陽の磁場の極性が反転します。黒点が減り、太陽極小期が到来します。その後、また同じことが繰り返されます。「そのことに気づくまでに、なぜデータのカタログ化に 160 年もかかったのか分かりません」と、率直に話すスコットランド人の天体物理学者で、米国国立大気研究センターの副所長を務めるスコット・マッキントッシュは言う。「それはあなたの顔に直撃した。」

ローレン・グッド

WIREDスタッフ

ジュリアン・チョッカトゥ

ウィル・ナイト

定期的な記録管理が始まってから太陽周期が 25 回目に入った現在、科学者たちはその移動パターン以外に示せることはあまりありません。彼らはなぜ極が反転するのかを完全には理解していません。彼らは、黒点周期が 9 年と短いのに、14 年続く黒点周期がある理由を説明できません。黒点の数やコロナ質量放出がどこで発生するかを確実に予測することはできません。明らかなことは、どのような種類のサイクルでも大きなイベントが発生する可能性があるということです。2012 年の夏、歴史的に静かなサイクル 24 の間に、2 つの巨大なコロナ質量放出がかろうじて地球に近づきました。それでも、サイクルがより活発になると、ニアミスが直撃される可能性が高まります。

航法システムや通信システムに障害が発生すると、空を飛ぶ約1万機の民間航空機が一斉に着陸を試みる。航空管制官が光信号を使って航空機を誘導する間、パイロットは飛行パターンを目で追っていきます。

太陽力学の指針となる理論がなければ、科学者は統計的なアプローチを採用し、強い相関関係や事後の根拠に頼って予測を行う傾向があります。かなり影響力のあるモデルの 1 つは、かなりの予測力を提供し、太陽の極地域の磁気の強さを次のサイクルの勢いの代用として使用します。 2019年、NASAの支援を受けた十数人の科学者は、現在の太陽周期は2025年7月に115個の黒点でピークに達すると予測したが、これは歴史的平均の179個を大きく下回っている。

NASAの委員会への参加には招待されていなかったマッキントッシュ氏は、これを「でっちあげの物理学」と呼んでいる。彼は、昔ながらのモデルは黒点を生成するプロセスではなく、黒点という間違ったものに焦点を当てていると考えています。「磁気サイクルはモデル化しようとすべきものであり、その派生ではありません」と彼は言います。「なぜ黒点が緯度 30 度で魔法のように現れるのかを説明する必要があります。」

マッキントッシュ氏の試みは 2002 年に遡ります。そのとき、博士研究員の指導者の命令で、輝点として知られる太陽表面上の微小な紫外線濃度をプロットし始めました。「上司は、私がこのサイクルを完全に過ぎたら何が起こるかを知っていたと思います」と彼は思い出します。「2011年までに、私は本当にクソだった。」彼は、輝点は黒点よりも高緯度で発生するが、赤道まで同じ経路をたどることを発見しました。彼にとって、これは、黒点と輝点が、天体物理学の教科書には載っていない、同じ根底にある現象の双子の効果であることを意味していました。

10 年かけて開発された彼の壮大な統一理論は次のようなものです。11 年ごとに太陽の極性が反転すると、各極の近くに磁気帯が形成され、星の周囲を包み込みます。これらのバンドは数十年間存在し、ゆっくりと赤道に向かって移動し、そこで相互に破壊し合います。常に、各半球には通常、逆に帯電した 2 つのバンドが存在します。それらは互いに打ち消し合い、表面では比較的穏やかな状態を促進します。しかし、磁気バンド全員が同じ年齢まで生きるわけではありません。異常な速度でマッキントッシュが「ターミネーター」と呼ぶものに到達する人もいます。これが起こると、若いバンドは古いバンドの適度な影響を受けずに数年間放置され、地獄を引き起こすチャンスが与えられます。

マッキントッシュ氏と同僚のマウスミ・ディクパティ氏は、ターミネーターのタイミングが黒点、ひいてはコロナ質量放出を予測する鍵となると信じている。 1 組のバンドが早く消滅するほど、次のサイクルはより劇的になります。

彼らのデータによれば、最も最近のターミネーターは2021年12月13日に起こった。その後数日で、太陽の赤道付近の磁気活動が消失し（一組のバンドの死を知らせる）、一方中緯度の黒点の数が急速に倍増した（それを知らせる）。残りのバンドのソロ統治）。このターミネーターは予想よりわずかに早く到着したため、マッキントッシュ氏は現在の太陽周期の活動が平均を上回り、黒点約 190 個でピークに達すると予測しています。

ローレン・グッド

WIREDスタッフ

ジュリアン・チョッカトゥ

ウィル・ナイト

今年後半にはモデリング戦争の明確な勝者が現れる可能性がある。しかし、マッキントッシュはすでに次のこと、つまり黒点がどこに出現するか、そして黒点が破裂する可能性を検出できるツールのことを考えている。彼は、地球の天気を予測するために使用されるような、太陽の周りを回る一連の衛星、つまり極に数機、赤道付近に数機が配置されることを切望しています。このような早期警戒システムの価格はそれほど高くない、と同氏は主張する。8隻で1隻あたりおよそ3,000万ドルである。しかし、誰かが資金を提供してくれるだろうか？「サイクル25がうまくいくまでは誰も気にしないだろう」と彼は言う。

次の太陽嵐が地球に接近し、深宇宙衛星が警告を発すると、おそらく 1 時間前、嵐の動きが速い場合は 15 分前に、有人宇宙船で警報が鳴ります。宇宙飛行士は、プラズマ中の陽子によってDNAが細断されるのを防ぐために、ポリエチレンのような水素を豊富に含む素材で裏打ちされた窮屈なモジュールに向かうことになる。嵐がどれくらい続くかに応じて、それらは数時間または数日間屋内に浮かぶ可能性があります。

プラズマは地球の電離層に溢れ始め、電子衝撃により高周波無線が暗くなります。電波を介して送信される GPS 信号は、電波とともに消えてしまいます。携帯電話の受信ゾーンは縮小するだろう。 Google マップ上の現在地のバブルが拡大されます。大気が加熱されると膨張し、衛星が引きずられて軌道を逸れ、衛星同士やスペースデブリと衝突する危険が生じます。軌道から完全に外れてしまうものもあるでしょう。ほとんどの新しい衛星は、ある程度の日射に耐えられるよう装備されていますが、十分な強さの嵐が吹くと、どんなに立派な回路基板でも壊れてしまう可能性があります。航行システムや通信システムに障害が発生すると、民間航空会社（常時空を飛ぶ約 10,000 機）は一斉着陸を試みます。パイロットは飛行パターンを観察し、航空管制官は光信号を使って飛行機を誘導します。軍事施設の近くに住んでいる人は、頭上で政府専用機がスクランブルするのを見るかもしれません。レーダーシステムが妨害されると、核防衛プロトコルが作動します。

電磁気の奇妙で直感的ではない特性により、大気中を流れる電気が地表に電流を誘導し始めます。これらの流れが地殻を駆け抜けるとき、最も抵抗の少ない道を探すことになります。抵抗岩のある地域 (米国、特に太平洋岸北西部、五大湖、東部海岸) では、送電網を通って上向きに進むのが最も便利なルートです。

送電網の最も弱い点はその仲介者です。変圧器と呼ばれる機械は、発電所から低電圧の電流を受け取り、安価で効率的な輸送のためにそれをより高い電圧に変換し、安全に配管できるように再び変換して戻します。壁のコンセントに。米国に約 2,000 台ある最大の変圧器は地中にしっかりと固定されており、地殻を過剰電圧のシンクとして使用しています。しかし、磁気嵐が起こると、そのシンクがソースになります。ほとんどの変圧器は交流を処理するようにのみ設計されているため、嵐によって引き起こされた直流によって過熱、溶融、さらには発火を引き起こす可能性があります。ご想像のとおり、古い変圧器は故障のリスクが高くなります。アメリカの変圧器の平均使用年数は 40 年で、本来の耐用年数を超えています。

たった 9 台の変圧器が間違った場所で故障した場合、米国は数カ月間にわたって全土で停電に見舞われる可能性があります。

キャリントン級嵐が再び発生した際に送電網がどのように機能不全に陥るかをモデル化するのは簡単な作業ではありません。個々の変圧器の機能 (年齢、構成、場所) は通常、企業秘密とみなされます。米国政府と頻繁に契約しているエンジニアリング会社であるメタテックは、より悲惨な見積もりの 1 つを提示している。それによると、1859年や1921年の出来事に匹敵する激しい嵐が発生すると、全国で365台の高圧変圧器（稼働中の変圧器の約5分の1）が破壊される可能性があることが判明した。東海岸沿いの州では、変圧器の故障率が 24% (メイン州) から 97% (ニューハンプシャー州) の範囲に及ぶ可能性があります。この規模で送電網が崩壊すると、少なくとも1億3,000万人が暗闇に陥ることになる。しかし、揚げられた変圧器の正確な数は、その場所ほど重要ではないかもしれません。 2014年、ウォール・ストリート・ジャーナルは、電力網の安全性に関する連邦エネルギー規制委員会の未発表報告書の調査結果を報じた。たった9台の変圧器が間違った場所で故障した場合、国は数カ月間にわたり沿岸から沿岸までの停電に見舞われる可能性があることが判明した。

長期にわたる国内送電網の故障は、人類にとって新たな領域です。さまざまな政府機関や民間団体からの文書は、米国でそれがどのようになるかを悲惨な状況で描いている。家庭やオフィスでは冷暖房が失われます。シャワーや蛇口の水圧が低下します。地下鉄は航海の途中で止まります。都市交通は信号の助けを借りずにゆっくりと進んでいきます。石油生産は停止し、輸送や輸送も停止するだろう。食料品店が数日分の商品しか在庫できないという現代の物流の恩恵は、やがて呪いとなるだろう。パントリーは数日以内に少なくなります。しかし、最大の死因は水でしょう。国内の治療施設の 15 パーセントは人口の 75 パーセントにサービスを提供しており、それらはエネルギーを大量に消費するポンプシステムに依存しています。これらのポンプは、きれいな水を供給するだけでなく、下水施設に絶えず染み出ている病気や化学物質で汚染された汚泥を除去します。電力がなければ、これらの廃棄物システムはオーバーフローし、残っている地表水を汚染する可能性があります。

ローレン・グッド

WIREDスタッフ

ジュリアン・チョッカトゥ

ウィル・ナイト

停電が長引けば、医療施設は逼迫するだろう。無菌物資は不足し、症例数は急増するだろう。バックアップバッテリーや発電機が故障したり、電力が切れたりすると、インスリンなどの生鮮食品が腐ってしまいます。透析装置、画像装置、人工呼吸器などの重い医療ハードウェアは機能を停止し、病棟は野戦診療所のようになるでしょう。死者数が増加し、遺体安置所の冷蔵設備が失われる中、自治体は遺体を安全に取り扱う方法について重大な決断を迫られることになる。

これは、原子力発電所のメルトダウンが始まる最悪のシナリオのおおよその時点です。これらの施設は、原子炉の炉心と使用済み燃料棒を冷却するために数メガワットの電力を必要とします。現在、米国のほとんどの工場ではバックアップシステムがディーゼルで稼働しています。マサチューセッツ工科大学の原子力安全専門家コロシュ・シルヴァン氏は、停止が数週間以上続いた場合、多くの原子炉がトラブルに見舞われる可能性があると警告する。

磁気嵐に関する政府の報告書をざっと読んでみると、ほぼ毎回、ジョン・G・カッペンマンという名前が登場することがわかります。彼は 50 の科学論文を発表し、議会や NATO で講演し、6 の連邦政府機関や委員会に助言を行ってきました。物静かな口調の公益事業のベテランは、壊滅的なメタテック予測の背後にいる人物であり、誰に尋ねるかに応じて、彼は先見の明があるか、警戒しているかのどちらかです。カッペンマンは、キャリアの最初の 20 年間をミネソタ電力社のはしごを登るのに費やし、公益事業業界の隅々まで学びました。 1998 年にメタテックに入社し、政府やエネルギー会社に宇宙天気と送電網の回復力についてアドバイスしました。

「彼らは、嵐に対する自分たちの脆弱性を著しく増大させることしか行っていない。」

彼の終末予測は 2010 年に初めて全国的な注目を集め、国土安全保障省がエリート科学諮問グループである JASON に反研究をまとめるほどの警戒を呼び起こした。著者らは2011年の報告書で「カッペンマン氏の最悪のシナリオが起こり得るとは確信していない」と結論づけている。しかし、注目すべきことに、ジェイソンはカッペンマンの研究の長所に異議を唱えなかったし、グループも競合モデルを提案しなかった。むしろ、その反対は、メタテックのモデルが独自のものであり、公益事業の機密保持により全国的な送電網シミュレーションを実行することが困難であるという事実に根ざしていた。それでも、著者らはカッペンマン氏の本質的な結論を繰り返した。米国の送電網は大規模な嵐に対する備えが著しく不十分であり、事業者は変圧器を強化するために直ちに行動を起こす必要がある。

良いニュースは、技術的な修正がすでに存在していることです。この脅威を軽減するには、脆弱な変圧器に、直流の流れを遮断する比較的安価なデバイスであるコンデンサを取り付けるだけで済む可能性があります。 1989 年のケベック州の嵐の際、電流が広範囲に被害を与える前に送電網がオフラインになり、電気が流れなくなりました。ただし、危機一髪は一度で十分だった。その後数年間、カナダは最も脆弱な変圧器のコンデンサを含む信頼性の向上に 10 億ドル以上を費やしました。「米国全土をカバーするには、おそらく数十億ドルかかるでしょう」とカッペンマン氏は言う。「このコストを分散すると、顧客 1 人あたり年間切手 1 枚に相当します。」 Foundation for Resilient Societies による 2020 年の調査では、包括的なグリッド強化についても同様の数字が得られ、10 年間で年間約 5 億ドルという結果になりました。

ローレン・グッド

WIREDスタッフ

ジュリアン・チョッカトゥ

ウィル・ナイト

しかし、これまでのところ、米国の電力会社は電流遮断装置を稼働中の送電網に広く導入していない。「彼らは、送電料金を安くするために動作電圧をどんどん高くするなど、嵐に対する脆弱性を大幅に増大させることしか行っていない」とカッペンマン氏は言う。

米国政府の宇宙天気予測センターの元所長であるトム・バーガー氏も、送電網運営者に対する疑念を表明した。「彼らと話すと、彼らは宇宙天気を理解している、そして準備ができていると言います」と彼は言う。しかし、2021年2月にテキサス州の送電網が崩壊し、数百人が死亡、数百万の住宅や企業が暖房不能となり、約2000億ドルの損害が発生したことを受けて、バーガー氏の自信は弱まった。その危機は、大寒波ほど珍しいものによってもたらされました。「私たちも同じことを聞きました」とバーガー氏は言う。「『私たちは冬を理解しています、問題ありません。』」

私は国内最大手の電力会社12社に連絡を取り、大規模な地磁気現象による被害を軽減するために講じられた具体的な措置に関する情報を求めた。国内最大の送電網であるアメリカン・エレクトリック・パワー社は、ハードウェアの定期的なアップグレード、嵐時の電流の向きの変更、イベント後の機器の迅速な交換など、具体的な対策を共有した唯一の企業だった。他の2社、Consolidated EdisonとExelonは、自社のシステムに地磁気監視センサーを装備し、オペレーターに不特定の「手順」を指示していると主張している。フロリダ・パワー＆ライトは安全保障上のリスクを理由に意味のあるコメントを控えた。他の8人は複数回のコメント要請に応じなかった。

この時点で、好奇心旺盛な方は、電力会社は磁気嵐に対する計画を立てる必要があるのか疑問に思うかもしれません。その答えは、アメリカ独特のやり方で複雑です。 2005年、元石油会社重役のジョージ・W・ブッシュ氏が大統領執務室を占拠したとき、議会は石油・ガス業界への景品の詰め合わせを含むエネルギー政策法を可決した。これにより、公益事業を規制する連邦エネルギー規制委員会の権限の多くが取り消された。現在、信頼性基準は、同じ企業の利益を代表する業界団体である North American Electric Reliability Corporation によって開発および施行されています。

NERC の信頼性基準をばかげていると考える人もいます。（インタビュー対象者2人がそれについて尋ねると、笑い声が聞こえた。）カッペンマン氏は、2015年に提案された最初の基準セットには、基準が甘すぎる、つまり1859年や1921年に匹敵する暴風雨に備えるよう電力会社に求めていないという理由で反対した。バーガー氏も問題を提起しましたが、その理由は異なりました。基準には暴風雨の持続時間についての言及がありませんでした。キャリントン事件の地上での影響は連続 4 ～ 5 日間続きました。 10 秒間の電流に耐えられるように作られた変圧器と、120 時間耐えられるように作られた変圧器は大きく異なります。

連邦政府からの圧力を受けて、NERCは2019年により厳格な基準を制定した。同団体の広報担当レイチェル・シェラード氏は長い書面声明の中で、米国の電力会社は現在、1989年のケベック嵐の2倍の強さの災害に対処することが期待されていると強調した。（キャリントンのような古い嵐との比較は「忠実度の高い過去の測定データが入手できないため、困難である」と彼女は述べた。）新しい基準では電力会社にシステムの脆弱性を修正することが求められているが、企業自身が正しいアプローチを決定する。タイムライン。

電力会社のやる気がなければ、人類が大規模な磁気嵐に耐えられるかどうかは、損傷した変圧器を交換できるかどうかに大きくかかってしまいます。米国商務省による2020年の調査では、米国が大型変圧器とその部品の80％以上を輸入していたことが判明した。通常の需要と供給の条件下では、これらの構造のリードタイムは 2 年に達する可能性があります。「業界外の人は、これらのものを製造することがどれほど難しいかを理解していません」とカッペンマン氏は言う。内部関係者は、変圧器を製造した工場が少なくとも 10 年以上経過していない限り、変圧器を購入してはいけないことを知っています。「ねじれを解決するにはそれだけ時間がかかります」と彼は言います。太陽危機の時代には、地政学的同盟国であっても、外国政府が重要な電気機器の輸出を抑制する可能性があるとカッペンマン氏は指摘する。過去 10 年間に、参加者がさまざまな災害シナリオでリソースを共有できるようにするいくつかの予備部品プログラムが登場しました。しかし、これらの予備品のサイズと場所は連邦当局には不明です。業界が教えてくれないからです。

いつか規制当局が送電網の地図を作成し、暴風雨にも耐えられるようになるかもしれない（大規模な送電網が先に壊滅させない限り）。エンジニアは衛星アレイを打ち上げて、ハッチを閉めるのに数日かかるかもしれません。政府は、いざという時に非常用変圧器を立ち上げる方法を見つけ出すかもしれない。そしてそこには太陽が存在するでしょう。私たちの太陽系の中心には、創造するのと同じくらい無差別に破壊する、想像もできない、消えることのない炉が存在します。この小さな島での生活は完全に、かゆい人差し指を持った宇宙原子力の慈悲に依存しています。人間の勝利がそれを変えることはありません。（でもコンデンサは買わないといけないので、早めにお願いします。）

表紙：ジャンヌ・ヤンとクロエ高柳によるスタイリング。スタイリング協力はエラ・ハリントン。 Dew Beauty Agency の Oribe を使用した April Bautista によるグルーミング。プロップスタイリングはクロエ・カークによる。

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