Rischi da radiazioni

La silenziosa minaccia delle tempeste solari

La corrente ad anello che circola intorno alla Terra all’arrivo di una tempesta solare produce fluttuazioni del campo magnetico vicino al suolo che sono causa di correnti indotte nei conduttori elettrici.
E non ha importanza se questi conduttori si trovano sotto l’oceano perché l’energia elettromagnetica può passare attraverso l’acqua senza grossi disturbi.
Gli spettacoli delle aurore polari possono togliere il respiro, ma anche una cosa meravigliosa può causare danni.
Forse il più drammatico evento si ebbe nel marzo 1989,durante il picco dell’ultimo ciclo solare, quando il Sole produsse una delle più potenti tempeste mai registrate.

Il 13 marzo 1989, gli osservatori dell’Alaska e della Scandinavia assistettero all’esibizione di una spettacolare aurora. Infatti questa aurora fu osservata in luoghi a Sud come il Mediterraneo ed il Giappone. Sebbene molti milioni di persone fossero incantate da tale meraviglioso spettacolo, altrettante non ne erano affatto felici.
La Società Hydro-Quebec, nella Baia di S. Giacomo, fece del suo meglio per stabilizzare gli eccessi di tensione che le sue linee ricevevano, ma alla fine si arrese.
Per 9 ore, grandi regioni del Quebec piombarono nell’oscurità.

Danni riportati da un trasformatore durante la tempesta magnetica del 13 Marzo 1989

La frequenza dei guasti dei trasformatori elettrici è più alta nelle regioni geografiche più a Nord dove pure le tempeste magnetiche sono più comuni(come la regione del Nord-Est degli Usa, che ha subito il 60% dei guasti in più). Inoltre il numero di guasti segue il corso dell’attività solare, di circa 11 anni.

Allo stesso modo in cui si generano intense correnti nelle lunghe linee telegrafiche ed elettriche, ciò avviene nei lunghissimi oleodotti e gasdotti.
Le correnti che si verificano negli oleodotti sono note come la causa dell’incremento della velocità di corrosione e questo può avere effetti catastrofici.
Il 4 giugno 1989 una potente esplosione in un oleodotto demolì una parte della Ferrovia Transiberiana appiccando il fuoco a due treni passeggeri.Molte delle vittime, che furono circa 700, erano bambini di ritorno dai campeggi estivi sul Mar Nero. Qualcuno sostenne che il gas, uscito da una falla delle tubazioni,era stato incendiato dal passaggio dei due treni o addirittura che fosse stato un sabotaggio.
In realtà l’oleodotto, costruito con vecchie tecnologie, era stato danneggiato dalla precoce corrosione prodotta dalle correnti indotte dalle tempeste magnetiche.

Di particolare interesse sono i cosiddetti “interruttori fantasma” dove i data-bits dei supporti informatici vengono invertiti da “1” a “0” o viceversa a causa di scariche nei circuiti elettrici causate da urti di particelle ad alta energia. Una correlazione quasi perfetta si può trovare tra le inversioni di bit e gli aumenti di elettroni energetici rivelati dai satelliti GOES-7 e METEOSAT-3.
Le inversioni sembrano avvenire più spesso durante i periodi in cui gli impatti di elettroni rimangono numerosi per diversi giorni di seguito.Non è la singola intensa tempesta che sembra provocare il danno, ma un periodo sostenuto di forte attività elettronica vicino alle navicelle spaziali.
Addirittura le comuni calcolatrici tascabili a bordo della MIR sono state usate per rivelare le inversioni di bit.

Molta gente ha una paura istintiva delle radiazioni e dei loro potenziali effetti biologici.
Indipendentemente da dove viviamo,noi riceviamo una dose quotidiana di radiazione ambientale che si arriva fino ai 360 millirem (4-5 radiografie toraciche) all’anno, e non possiamo
controllarla in nessun modo.
I rischi di tumore sono generalmente in relazione con l’esposizione alle radiazioni, e si ottengono tra i 12 ed i 100 casi di cancro per 100.000 persone per ogni 1000 millirem di assorbimento addizionale per anno.
Questo è stato considerato come "rischio accettabile” a livello di assorbimento per diversi tipi di individui e di lavori. Alcune
occupazioni sono più pericolose di altre nel causare grandi dosi di assorbimento come accade ad esempio agli operatori negli impianti nucleari e agli astronauti(vedi la tabella seguente).

Il rischio da radiazioni

Effetti	Dose (in rem)
Nessun effetto osservabile	0-25
Deboli variazioni del sangue	25-100
Riduzione significativa delle piastrine nel sangue e cellule bianche di sangue(temporaneamente)	100-200
Danni severi al sangue,nausea,perdita di capelli,emorragie, morte in diversi casi	200-500
Morte in meno di due mesi in oltre l’80% dei casi	>600

Il rad è definito come una dose di radiazione assorbita di 0.01 joule di energia per kilogrammo di tessuto. La dose biologicamente efficace in rem è la dose di radiazione in rad moltiplicata per un "fattore di qualità" che è una misura dell'efficacia di quel particolare tipo ed energia di radiazione.
Il millirem è una unità di misura della radiazione assorbita. Il rischio derivante da una dose di un millirem di radiazione è di 1 probabilità su 8 milioni di morire di cancro. La perdita di aspettativa di vita per una dose di 1 millirem è di circa 1,2 minuti (di venti ore per 1 rem).

Durante il programma Apollo,ci furono diverse occasioni, mancate per poco,tra le passeggiate degli astronauti sulla Luna ed eventi di micidiali
tempeste solari.
Gli astronauti dell’Apollo12 camminarono sulla Luna solo poche settimane dopo un enorme brillamento solare di protoni che avrebbe investito gli astronauti con una raffica di radiazioni da 100 rem.
Un altro enorme brillamento solare che avvenne tra le missioni lunari Apollo 16 ed Apollo 17 avrebbe avuto un risultato fatale se fosse arrivato mentre gli astronauti erano fuori della capsula a passeggiare sulla Luna. Nel giro di pochi minuti, gli astronauti sarebbero stati uccisi sul colpo da un’incredibile vampata di radiazioni da 700 rem.

La stazione spaziale MIR è stata abitata per oltre un decennio ed il dosaggio giornaliero di radiazioni è stato equivalente ad 8 radiografie al giorno.
Durante una tempesta solare verso la fine del 1989, gli astronauti della MIR accumularono in poche ore,una dose paragonabile a quella di un anno intero.
Intanto la stazione spaziale sarà montata su un’orbita che la porterà attraverso l’anomalia del Sud Pacifico ed il lavoro degli operatori comprenderà diverse centinaia di ore di uscite dall’astronave.Questo renderà tutto più difficile in quanto si verificherà durante il periodo di massimo del ciclo solare tra il 2000 e il 2002.

La stazione spaziale MIR

Durante le tempeste solari il sole libera miliardi di tonnellate di protoni che schizzano via ad una velocità prossima a quella della luce. Quando questi protoni raggiungono la Terra, sono deviati verso i poli dal campo magnetico del nostro pianeta.
Alle altitudini a cui volano le linee aeree, il numero di protoni sui poli è circa pari al doppio del loro numero sull’equatore. La Terra riceve maggiormente queste radiazioni ogni undici anni, quando il sole è al massimo della sua stagione delle tempeste, che corrisponde al picco del suo ciclo.
La radiazione solare causa il cancro allo stesso modo dei materiali radioattivi .I protoni solari colpiscono i tessuti del corpo umano così violentemente che un elettrone può essere espulso da un atomo di una cellula.Questo processo disintegra le cellule e ciò può causare il cancro. I protoni solari possono anche urtare un atomo dell’aria o del corpo dell’aereo liberando un neutrone che può colpire i tessuti e danneggiare le cellule, provocando il cancro.
La radiazione di neutroni è rara sulla Terra ma si produce nei nuclei dei reattori nucleari o vicino alle esplosioni nucleari.

La vita sulla Terra è protetta dalla radiazione solare dalla nostra atmosfera, ma la sua densità è maggiore al livello del mare e si dimezza per 6500 piedi di altitudine. Gli aerei solitamente volano al di sopra dei 30.000 piedi dove la protezione dell’atmosfera è solo del 3% rispetto al livello del mare.

Il passeggero di un singolo volo riceve una dose molto bassa di radiazione, che presenta un rischio trascurabile di sviluppare il cancro. Al contrario le donne assistenti di volo in stato di gravidanza possono riceve danni gravi ai loro feti. Gli equipaggi di volo che volano sulle rotte polari per anni possono essere esposti alle radiazioni molto più degli operatori delle centrali nucleari (ed, al contrario di essi, non sono monitorati). Le associazioni del personale di volo raccomandano di avere sugli aerei dei rivelatori di radiazioni in modo che gli aerei possano cambiare altitudine o rotta durante le tempeste solari.

Le osservazioni cliniche a lungo termine su persone sane o ammalate, viventi nelle zone polari, hanno dimostrato che l’organismo umano è molto sensibile alle variazioni del campo magnetico naturale. Il sistema cardiovascolare è il più vulnerabile all’impatto delle tempeste magnetiche.Le solite dosi di farmaci dei pazienti con disturbi cardiovascolari si sono dimostrate insufficienti durante le tempeste magnetiche. E’ stato usato il metodo della variazione della velocità cardiaca come strumento per registrare le reazioni del sistema cardiovascolare.Questo metodo è stato sviluppato all’Istituto per i Problemi Medici e Biologici(Mosca) dal Professore R. Baevsky, ed è stato usato per molti anni per controllare lo stato di salute dei cosmonauti nello spazio.

Le tempeste solari che bombardano l’atmosfera con particelle elettricamente cariche contribuiscono alla distruzione del livello superiore dell’ozono (gli scienziati delle NASA l’hanno confermato in un numero del Geophysical Research Letters) .
I ricercatori hanno utilizzato i satelliti per esaminare l’impatto sull’emisfero Nord delle esplosioni solari che inviarono una corrente di protoni sulla Terra tra il 14 ed il 16 luglio , in quella che gli scienziati hanno definito la terza più grande “esplosione solare di protoni” degli ultimi 30 anni .
Appena essi raggiungono lo strato superiore dell’atmosfera, i protoni scindono le molecole del gas azoto , creando ossidi di azoto che possono durare da settimane a mesi e distruggere fino al 9% dell’ozono nell’alta stratosfera,tra i 15 e i 50 km di altezza.

“Molti urti sull’ozono sono poco evidenti e possono avvenire per lunghi periodi di tempo. Ma quando avvengono queste esplosioni di protoni si può vedere immediatamente il cambiamento nell’atmosfera, e si nota subito la relazione causa –effetto”.( Charles Jackman del NASA's Goddard Space Flight Center Laboratory for Atmospheres).I protoni solari disintegrano pure le molecole di vapore acqueo dell’atmosfera producendo ossidi di idrogeno che possono distruggere fino al 70% dell’ozono nella media mesosfera,posta tra i 50 ed i 90 km di altezza.

Gli ossidi di idrogeno, comunque,durano solo per il tempo delle esplosioni di protoni solari. Solo una piccola percentuale dell’ozono è posta nella mesosfera e nell’alta stratosfera, mentre oltre l’80% del gas protettivo che mantiene costante la temperatura della Terra e la scherma dalle radiazioni ultraviolette è collocato nella media e bassa stratosfera (tra i 10 e i 20 km).