Solarna oluja pogodila je Kvebek 1989. godine i ostavila ovu kanadsku provinciju bez struje na devet sati. Posljedice bi bile još ozbiljnije kada bi slična oluja danas pogodila istočni dio Sjedinjenih Američkih Država. Naučnici su zato razvili nove alate za otkrivanje ovih pojava prije nego što udare, mapirajući skrivenu električnu strukturu ispod zemlje i proučavajući kako samo tlo može utjecati na električnu mrežu.
Nakon 18 godina rada i mjerenja na više od 1.800 lokacija širom zemlje, USMTArray je završio prvo sveobuhvatno istraživanje električnih svojstava kontinenta. U novoj studiji, naučnici iz Centra za astrofiziku Harvard-Smithsonian predstavljaju trodimenzionalnu mapu koja prati kako električne struje teku kroz podzemne stijene, fluide i drevne geološke formacije, otkrivajući skrivene puteve i strukture koje oblikuju Sjevernu Ameriku iznutra.
USMTArray bilježi prirodne promjene u električnim i magnetnim poljima Zemlje na njenoj površini. Budući da mineralni sastav, fluidi i temperature utiču na kretanje elektriciteta pod zemljom, ova mjerenja omogućavaju naučnicima da „zavire“ ispod površine, od plitkih slojeva sedimenta do dubokih, drevnih korijena koji održavaju sjevernoamerički kontinent više od milijardu godina.
"Magnetotelurski podaci, koji mjere prirodne varijacije električnog i magnetnog polja na površini Zemlje kako bi mapirali podzemni električni otpor, veoma snažno reaguju na pojave poput fluida i rastopljenih materijala", rekla je Ana Kelbert, vodeća autorica rada objavljenog u časopisu Reviews of Geophysics.
Kelbert dodaje da USMTArray pruža i trodimenzionalnu sliku električnog otpora od Zemljine površine do njenog omotača.
"To nam daje potpuno drugačiji uvid u unutrašnjost Zemlje u poređenju sa seizmičkim podacima", istakla je.
Kako solarne oluje utječu na električnu mrežu
Ova otkrića imaju važne posljedice u praksi. Tokom geomagnetnih oluja, energija sa Sunca može pokrenuti električne struje koje prolaze kroz tlo i ulaze u dalekovode. Nestanak struje u Kvebeku 1989. godine jasan je primjer: geoelektrična polja izazvana olujom preopteretila su mrežu kompanije Hydro-Québec, ostavljajući milione ljudi bez struje.
Prema podacima istraživača, tokom iste oluje u američkoj saveznoj državi Maine zabilježene su vrijednosti geoelektričnog polja od čak 22,79 volti po kilometru. Pri takvoj jačini, tlo provodi elektricitet na nivoima daleko iznad onoga za šta je energetska infrastruktura projektovana.
"Sve iznad 1 V/km smatra se prijetnjom za elektroenergetske sisteme", navela je Kelbert. Kod vrijednosti od oko 20 V/km, na dalekovodu dužine 200 kilometara mogli bismo imati napone od čak 4.000 volti.
Takvi uslovi mogu izazvati snažne jednosmjerne struje koje preopterećuju transformatore, što može dovesti do pregrijavanja, oštećenja i skupih kvarova. Veliki prekid napajanja, sličan onom iz 1989, ali u većem obimu, mogao bi uzrokovati dugotrajne nestanke struje širom velikih područja.
Preciznije praćenje rizika
USMTArray donosi znatno preciznije procjene ovih rizika. Ranije su se naučnici oslanjali na pojednostavljene modele, dok novi podaci pokazuju da se opasnosti mogu značajno razlikovati čak i između lokacija udaljenih svega nekoliko kilometara.
Danas se ovi podaci koriste u realnom vremenu kroz mape rizika kojima upravljaju NOAA i USGS, omogućavajući praćenje električnih polja dok se oluje razvijaju. Time stručnjaci mogu preciznije procijeniti potencijalne opasnosti za određene lokacije.
Više od zaštite – i potraga za resursima
Pokrenut 2006. godine, projekt ima za cilj stvaranje detaljne slike duboke strukture Sjeverne Amerike. Dobijeni model prati kretanje drevnih kopnenih masa, mapira stabilne dijelove kontinenta i otkriva njegov geološki razvoj.
Za razliku od seizmičkih metoda, ova mjerenja mogu otkriti i stare zone subdukcije, koje su danas neaktivne, ali i dalje sadrže provodljive materijale poput grafita i sulfida.
Osim toga, mapa bi mogla biti korisna i za pronalaženje prirodnih resursa, uključujući mineralna ležišta i podzemne izvore toplote.
"Još uvijek postoji jaz između praćenja geoelektričnih polja u realnom vremenu i njihove praktične primjene", zaključila je Kelbert. Sljedeći veliki izazov je predviđanje, a ne samo detekcija.