Den 1. september 1859 begyndte telegrafsystemerne rundt omkring i verden at fejle, da en kolossal solstorm med en energi svarende til 10 milliarder atombomber sendte enorme mængder elektrisk ladede partikler mod Jorden, der blev indhyllet i en såkaldt geomagnetisk solstorm. Det var lang tid, før internettet blev til.
Hvis den førnævnte Carrington-storm (opkaldt efter den britiske amatørastronom Richard C. Carrington, der observerede og beskrev fænomenet) skete i dag, så vil det »potentielt forårsage storskala-internetafbrydelser over hele kloden, der varer i adskillige måneder«.
Sådan lyder advarslen fra Sangeetha Abdu Jyothi, der forsker i datalogi på University of California, i en ny forskningsartikel med titlen ‘Solar Superstorms: Planning for an Internet Apocalypse’. Her beskriver hun påvirkningen af det globale internetinfrastruktur i tilfælde af et gigantisk soludbrud eller på engelsk fagterm: Coronal Mass Ejection (CME).
Læs også: Forskere finder kilden til solstorme
En voldsom eksplosion i en stjerne som Solen kan udløse enorme mængder elektrisk ladede subatomare partikler, hovedsageligt protoner, som - hvis de rammer Jordens atmosfære - forårsager en såkaldt geomagnetisk solstorm, der er en midlertidig forstyrrelse af Jordens magnetosfære forårsaget af de ladede partikler.
Denne storm af partikler, også kaldet en plasmasky, forårsager induktionsstrøm (på engelsk Geomagnetically Induced Currents forkortet GIC) gennem elektromagnetisk induktion.
Forskere har længe vidst, at et gigantisk soludbrud kan skade elnet, som risikerer at bryde ned og føre til strømafbrydelser, men konsekvenserne for verdens internetinfrastuktur har i store træk været overset, skriver Sangeetha Abdu Jyoth, der vurderer, at:
»En af de største farer mod internettet med potentialet for global indvirkning er en kraftig solsuperstorm,« som hårdest kommer til at ramme de landbaserede og især de undersøiske langdistancekabler, der forbinder lande og kontinenter og udgør internettets »rygrad«.
Nogle lande rammes hårdere end andre
Fiberoptiske kabler er – fordi de bruger lyssignaler frem for elektrisk strøm – i sig selv immune over for induktionsstrømmen forårsaget af en geomagnetisk solstorm modsat de tidligere anvendte koaksialkabler. Men for hver 50 til 150 kilometer langdistancekabel, der kan være tusindvis af kilometer lange, sidder en signalforstærker, der bruger strøm.
Signalforstærkerne er designet til at køre med en strømstyrke på omkring én ampere, men i tilfælde af en supersolstorm kan induktionsstrømmen have helt op til 100-130 ampere, og derfor er signalforstærkere »modtagelige over for skader« fra den geomagnetiske induktionsstrøm, skriver Sangeetha Abdu Jyothi.
Typisk skades signalforstærkerne på de undersøiske kabler af fiskerbåde, skibsankere eller jordskælv, og når dette sker, og fejlen lokaliseres, så tager det flere dage hvis ikke uger at reparere bare én enkelt signalforstærker, skriver hun.
Læs også: Danske forskere opdager nyt solstormsfænomen
Det er uvist, hvor lang tid det vil tage at reparere en væsentlige mængde af kablernes signalforstærkere, men én ting står klart: De undersøiske langdistancekabler vil blive ramt langt hårdere end de landbaserede, fordi størstedelen af landkablerne er mindre end 150 kilometer lange og derfor ikke har brug for signalforstærkere.
I tilfælde af en geomagnetisk supersolstorm vil fejl på signalforstærkere medføre, at internetforbindelserne på tværs af lande og have bryder ned. Det vil blandt andet betyde, at forbindelserne mellem USA og Europa fuldstændig kappes, mens næsten halvdelen af befolkningen i Kina ikke længere kan bruge internettet som før.
Især Shanghai rammes hårdt, fordi langdistancekablerne, der forbinder megabyen med omverden, er mindst 28.000 kilometer lange. Imidlertid har byer i Indien mindre risiko for at miste internetforbindelsen, fordi kablerne sammenlignet med andre dele af verden generelt er kortere, fremgår det af forskningsartiklen.
Sangeetha Abdu Jyothi peger på, at det i et »worst-case scenario« kan tage op til flere måneder at reparere alle kabler og få den globale internetinfrastruktur tilbage, som den var før, og at dette vil koste astronomiske summer.
Hun henviser til, at de økonomiske konsekvenser for et internetnedbrud i USA på bare én dag estimeres at løbe op i syv milliarder amerikanske dollars, svarende til knap 44 milliarder kroner. For hele verden estimeres et fuldstændigt nedbrud at koste 50 milliarder amerikanske dollars om dagen, svarende til godt 314 milliarder kroner.
Læs også: Solstorme kan lægge finansmarkederne ned
GPS- og kommunikationssatelitter risikerer også at fejle, hvis – eller måske rettere sagt når – en supersolstorm rammer Jorden.
Her skyldes det dog ikke elektromagnetisk induktionsstrøm, men derimod den direkte eksponering af ladede partikler fra soludbruddet. Truslerne er her blandt andet skader på elektroniske komponenter, mens StarLink-satellitter og andre i lavt jordkredsløb risikerer at styrte ukontrolleret mod Jordens overflade.
»Således er både landbaserede og satellitbaserede kommunikationssystemer under stor risiko for sammenbrud, hvis en hændelse i Carrington-skala sker igen,« skriver Sangeetha Abdu Jyoth, der advarer om, at dette kan ske allerede inden for den nærmeste fremtid.
Kun et spørgsmål om tid
Supersolstorme er sjældne, og historien byder kun på tre tilfælde, som er observeret og beskrevet. Det handler først og fremmest om Carrington-stormen 1.-2. september i 1859, som foruden at lamme telegrafsystemer medførte, at kompasnåle over hele svingede ukontrolleret og vildt, og at mennesker kunne se polarlys ved ækvator.
Den største geomagnetiske solstorm i det 20. århundrede ramte Jorden 13.-15. maj 1921, og dens ladede partikelstrømme forstyrrede og overbelastede elnet rundt omkring i verden, brande brød ud i telegrafledninger og i jernbanebygninger, mens der igen kunne ses polarlys steder i verden, hvor det ellers aldrig forekommer.
I 1989 bukkede elnettet i Quebec-provinsen i Canada under på grund af en solstorm. Metroen gik i stå, og skoler måtte lukke, folk blev spærret inde i elevatorer, og seks millioner mennesker var uden strøm. Mindre solstorme forekommer hyppigere, blandt andet i 2003, hvor elnettet i Malmø kortvarigt brød sammen.
Den moderne internetinfrastruktur er derfor aldrig blevet stresstestet af en supersolstorm på størrelse med Carrington-stormen. Det handler ikke om, hvorvidt dette sker, men hvornår, formaner Sangeetha Abdu Jyoth.
»Moderne fremskridt inden for teknologi faldt sammen med en periode med svag solaktivitet, og Solen forventes at blive mere aktiv i den nærmeste fremtid,« skriver hun og tilføjer med henvisning til tidligere forskning, at »en kraftig solcyklus, som kan producere en Carrington-skala-hændelse, kan ske i løbet af de næste par årtier«.
Astrofysikere estimerer, at der er mellem 1,6-12 procent sandsynlighed for, at en supersolstorm rammer Jorden inden for det næste årti, noterer Sangeetha Abdu Jyothi og tilføjer:
»Vi er nødt til at forberede vores infrastruktur på en potentialt katastrofal hændelse nu.«
En supersolstorm er mindst 13 timer om at nå Jorden, men rammer typisk først et til tre dage efter eksplosionen på Solen. For elnettet giver det tid nok til at skrue ned for produktionen, og for internetinfrastrukturen er en lignende strategi den »nemmeste løsning« til at undgå skader på signalforstærkere og udstyr, skriver hun.
Derudover anbefales det blandt andet, at astrofysikere i samarbejde med elektroingeniører og netværksforskere laver modeller af potentielle internetforstyrrelser, som »er kritisk for at øge internettets modstandsdygtighed«.
»Med stigende implementering af satellitter med lavt jordkredsløb er det også vigtigt at studere solstormes effekter på internetsatellit-konstellationer, der er direkte udsat for kraftfulde supersolstorme.«
