太陽が昇る――文明の終焉へ

光子にとって、太陽は満員のナイトクラブのようなものだ。内部は2700万度にも達し、ヘリウム原子の核融合、原子核の衝突、陽電子とニュートリノの衝突など、励起された物体で満ち溢れている。光子が出口に向かうまでには、平均10万年かかる。（たとえ光速で動いたとしても、10の10乗の踊り子たちを押し分けて通り抜けるなんて、到底無理だ。）表面に到達したら、光子は独りで夜空へと旅立つかもしれない。あるいは、もし間違った場所に間違ったタイミングで現れたら、文明を覆すほどの力を持つ荷電粒子の群れ、コロナ質量放出に巻き込まれるかもしれない。

この騒動の原因は太陽の磁場だ。中心核の粒子の撹拌によって生成される磁場は、南北に走る整然とした一連の線として形成される。しかし、この溶けた太陽の異なる緯度では、自転速度が異なり、極では36日であるのに対し、赤道ではわずか25日である。これらの線は急速に伸びて絡まり、磁気の結び目を形成し、それが地表を突き破って物質をその下に閉じ込める。遠くから見ると、その結果できた斑点は黒く見える。これらは太陽黒点と呼ばれる。通常、閉じ込められた物質は冷えてプラズマ雲となり、燃え盛るコロナの雨となって地表に落下する。しかし時折、結び目が自発的に、激しく解けることがある。太陽黒点は銃口となり、光子があらゆる方向に燃え上がり、磁化されたプラズマの塊が弾丸のように外側へ発射される。

太陽は数十億年もの間、太陽系とロシアンルーレットのようなゲームを続けており、ときには 1 日に数回コロナ質量放出を起こしている。そのほとんどは地球に近づくことはない。その発生現場を人間がじっと見つめるまでには、何世紀もかかるだろう。 1859 年 9 月 1 日午前 11 時 18 分、33 歳のビール醸造所のオーナーでアマチュア天文家のリチャード キャリントンは、自宅の天文台で太陽黒点のスケッチをしていた。これは記録を残すための重要だが平凡な行為だった。その瞬間、黒点がまばゆいばかりの光線となって噴き出した。キャリントンは目撃者を探して走り去った。1 分後に戻ると、黒点像はすでに元に戻っていた。キャリントンはその日の午後を、この異常現象の原因を解明することに費やした。レンズが迷い込んだ反射を捉えたのだろうか。未発見の彗星か惑星が望遠鏡と恒星の間を通過したのだろうか。彼が思い悩んでいる間に、プラズマ爆弾が時速数百万マイルの速さで静かに地球に向かって飛んできた。

コロナ質量放出があなたの方向へ向かうとき、最も重要なのは弾丸の磁気的な向きです。もし弾丸の極性が地球の保護磁場と同じなら、幸運です。棒磁石を北北または南南に並べたときのように、両者は反発します。しかし、極性が反対であれば、それらは衝突します。キャリントンが眩しいビームを目撃した翌日、9月2日にまさにそれが起こりました。

西半球の空を電流が駆け抜けた。典型的な雷は3万アンペアに達するが、今回の磁気嵐は数百万アンペアに達した。ニューヨーク市で真夜中を告げると、空は真紅に染まり、黄色とオレンジ色の煙が立ち込めた。恐怖に駆られた群衆が通りに集まった。大陸分水嶺の向こうでは、真夜中の真っ白なオーロラがロッキー山脈の労働者たちを目覚めさせた。彼らは朝が来たと思い込み、朝食を作り始めた。ワシントンD.C.では、電信技師の額から交換機へと火花が飛び散り、機器が突然磁化されてしまった。当時まだ発展途上の電信システムの大部分が過熱し、機能停止に陥った。

今日では「キャリントン・イベント」として知られるこの現象は、100年に一度の地磁気嵐とされていますが、その後、同様の磁気嵐が地球に到達するまでわずか60年しかかかりませんでした。1921年5月には、アメリカ北東部の列車制御システム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年のイベントの10分の1の強さに過ぎない中程度の嵐が、地域の電力網に過負荷をかけ、ケベック州を9時間停電させました。これらの事例のいずれにおいても、被害は人類の先進技術への依存度に正比例しており、接地型電子機器の増加はリスクの増加を招きました。

いつ何時でも起こり得る大きな嵐が地球に近づいてきたら、既存の画像技術で1、2日前には警告を発することができるだろう。しかし、真の脅威レベルは、雲が地球から約100万マイル離れた衛星「深宇宙気候観測衛星（Deep Space Climate Observatory）」に到達するまで分からない。この衛星には、飛来する太陽粒子の速度と極性を分析する機器が搭載されている。もし雲の磁気的方向が危険な場合、この3億4000万ドルの観測機器は、72億台の携帯電話、15億台の自動車、そして2万8000機の民間航空機を擁する人類に、衝突の最大1時間前に警告を与えることになる。

太陽表面の活動は約11年の周期で繰り返される。各周期の初めには、太陽の両半球の中緯度に黒点群が形成される。これらの黒点は成長し、赤道に向かって移動する。最も活動が活発な時期、いわゆる太陽活動極大期に、太陽磁場の極性が反転する。黒点は衰え、太陽活動極小期が訪れる。そして、この繰り返しが繰り返される。「なぜ160年もかけてデータを集めて初めてこのことに気づいたのか、私には理解できない」と、率直な物言いで知られるスコットランド出身の天体物理学者で、米国立大気研究センター（NARC）の副所長を務めるスコット・マッキントッシュ氏は言う。「まさに衝撃的な事実だ」

定期的な記録開始以来25回目の太陽活動周期を迎えた現在、科学者たちはその移動パターン以外にはあまり示すものがありません。太陽黒点の極反転の理由も完全には解明されていません。黒点周期が9年と短いものもあれば14年続くものもある理由も説明できません。黒点がいくつ形成されるか、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もできません。明らかなのは、どんな周期でも大きな黒点が発生する可能性があるということです。2012年の夏、歴史的に静穏だった周期24では、2つの巨大なコロナ質量放出が地球をかすめました。しかし、周期が活発になればなるほど、このニアミスが直撃となる可能性が高まります。

太陽のダイナミクスを導く理論がないため、科学者は統計的なアプローチを取り、強い相関関係や事後的な根拠に頼って予測を行う傾向があります。高い予測力を持つ最も影響力のあるモデルの一つは、太陽の極域の磁力の強さを次の太陽活動サイクルの活発さの指標として用いています。2019年、NASAが選定した12名の科学者は、現在の太陽活動サイクルは2025年7月に黒点数が115個でピークを迎えると予測しました。これは、過去の平均である179個を大きく下回る数です。

NASAの委員会に招待されなかったマッキントッシュ氏は、これを「作り話の物理学」と呼ぶ。旧来のモデルは、太陽黒点そのものを問題視しているのではなく、黒点が生成されるプロセスに焦点が当てられていないと彼は考えている。「モデル化すべきは磁気周期であり、その微分ではない」と彼は言う。「なぜ太陽黒点が緯度30度に魔法のように現れるのかを説明する必要がある」

マッキントッシュ氏の試みは2002年に遡る。ポスドクの指導教官の要請を受け、彼は太陽表面の微小な紫外線濃度（ブライトポイント）をプロットし始めたのだ。「上司は、私が周期を一周したら何が起こるか分かっていたと思います」と彼は回想する。「2011年には、なんてこった、と思いました」。彼は、ブライトポイントは黒点よりも高緯度で発生するものの、赤道まで同じ経路を辿ることを発見した。彼にとって、これは黒点とブライトポイントが同じ根底にある現象の双子のような効果であり、天体物理学の教科書には載っていないことを意味していた。

彼が10年かけて練り上げた大統一理論は、次のようなものだ。11年ごとに太陽の極性が反転すると、各極の近くに星の円周に沿って巻き付くように磁気帯が形成される。これらの磁気帯は数十年存在し、ゆっくりと赤道に向かって移動し、そこで出会って相殺する。どの時点においても、各半球にはそれぞれ反対の電荷を持つ磁気帯が2つずつ存在する。それらが互いに打ち消し合うことで、地表は比較的穏やかになる。しかし、磁気帯はすべてが同じ年齢で存在するわけではない。中には、マッキントッシュが「ターミネーター」と呼ぶ年齢に異常な速さで達する磁気帯もある。そうなると、若い磁気帯は古い磁気帯の緩和作用を受けずに数年間放置され、大混乱を起こすチャンスを得る。

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、太陽黒点、ひいてはコロナ質量放出を予測する鍵は、太陽の境界線となる時期にあると考えている。ある帯状の黒点が早く消滅すればするほど、次のサイクルはより劇的なものになるだろう。

彼らのデータによると、直近の黒点境界線は2021年12月13日に発生した。その後数日間、太陽赤道付近の磁気活動は衰退し（一部の黒点帯の消滅を示唆）、中緯度の黒点数は急速に倍増した（残りの黒点帯の単独支配を示唆）。この黒点境界線は予想よりもわずかに早く到来したため、マッキントッシュ氏は現在の太陽活動サイクルの平均を上回る活動が予想され、黒点数は約190個に達すると予測している。

モデル化戦争の明確な勝者は、今年後半に現れるかもしれない。しかしマッキントッシュ氏はすでに次のことを考えている。太陽黒点がどこで発生し、どれくらいの確率で破裂するかを検知できるツールだ。彼は太陽を周回する衛星群を切望している。極と赤道にそれぞれ数基ずつ、地上の天気予報に使われるようなものだ。こうした早期警報システムの費用は控えめだと彼は主張する。8機で1機あたり約3000万ドルだ。しかし、資金を出す人はいるのだろうか？「サイクル25が大騒ぎになるまでは、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（嵐が速い場合は1時間前、あるいは15分前）、有人宇宙船に警報が鳴ります。宇宙飛行士は、ポリエチレンなどの水素を豊富に含む素材で覆われた狭いモジュールへと移動します。これにより、プラズマ中の陽子によるDNAの破壊を防ぐことができます。嵐の持続時間によっては、数時間から数日間、宇宙船内で漂うことになります。

プラズマが地球の電離層に溢れ始め、電子の衝撃で高周波ラジオが使えなくなる。電波で送信される GPS 信号もそれとともに弱まる。携帯電話の受信エリアは縮小し、Google マップ上の現在地バブルは拡大する。大気が熱せられると膨張し、衛星は引きずられて進路を外れ、衛星同士や宇宙ゴミとの衝突の危険が高まる。中には軌道から完全に外れてしまうものもある。ほとんどの新型衛星はある程度の太陽放射に耐えられるよう装備されているが、十分に強い嵐にさらされると、最も高性能な回路基板でも焼けてしまう可能性がある。航法および通信システムに障害が発生すると、商業航空会社の航空機群（常時約 10,000 機が上空を飛行）が一斉に着陸を試みる。パイロットは目視で飛行パターンを把握し、航空管制官は光信号で飛行機を誘導する。軍事施設の近くに住んでいる人は、上空で政府軍の航空機が緊急発進するのを目にするかもしれない。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する。

電磁気学の奇妙で直感に反する性質により、大気中を流れる電気は地表に電流を誘導し始めます。これらの電流は地殻を駆け抜けながら、最も抵抗の少ない経路を探します。抵抗率の高い岩石のある地域（米国、特に太平洋岸北西部、五大湖、東海岸）では、最も便利な経路は電力網を通って上方へ向かうことです。

電力網の最も弱い点は、その中継点、つまり変圧器と呼ばれる機械です。変圧器は発電所から低電圧の電流を受け取り、それを安価で効率的に輸送できるように高電圧に変換し、再び電圧を下げて、安全に家庭の壁のコンセントに送電します。米国には約2,000台設置されている最大の変圧器は、地殻を過剰電圧のシンクとして利用し、しっかりと地面に固定されています。しかし、磁気嵐が発生すると、このシンクが発生源になってしまいます。ほとんどの変圧器は交流電流のみを扱うように設計されているため、磁気嵐によって引き起こされる直流電流によって、変圧器は過熱、溶解、さらには発火を引き起こす可能性があります。当然のことながら、古い変圧器は故障のリスクが高くなります。米国の変圧器の平均寿命は40年で、想定寿命を超えています。

キャリントン級の嵐が再び発生した場合、送電網がどのように機能停止するかをモデル化するのは容易ではない。個々の変圧器の特性（使用年数、構成、設置場所）は通常、企業秘密とみなされている。米国政府から頻繁に委託されているエンジニアリング会社、メタテックは、より悲観的な推計の一つを提示している。それによると、1859年や1921年に発生した嵐に匹敵する激しい嵐は、全米で365基の高圧変圧器を破壊する可能性がある。これは稼働中の変圧器の約5分の1に相当する。東海岸沿いの州では、変圧器の故障率は24%（メイン州）から97%（ニューハンプシャー州）に及ぶ可能性がある。この規模の送電網障害は、少なくとも1億3000万人に電力供給を停止させる。しかし、焼損した変圧器の正確な数よりも、その設置場所の方が重要かもしれない。 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の報告書の調査結果を報じた。報告書によると、わずか9台の変圧器が誤った場所で爆発すると、全米全域で数か月に及ぶ停電が発生する可能性があるという。

長期にわたる全国的な送電網の停止は、人類にとって未知の領域です。様々な政府機関や民間団体からの文書は、それが米国でどのような状況になるかを悲惨な形で描き出しています。住宅やオフィスは暖房や冷房を失い、シャワーや蛇口の水圧は低下します。地下鉄は途中で停車し、都市交通は信号に頼ることなくゆっくりと進みます。石油生産は急停止し、海運・輸送も同様です。食料品店が数日分の商品しか在庫を置けないという近代物流の恩恵は、呪いに変わるでしょう。食料貯蔵庫は数日のうちに底を尽きるでしょう。しかし、最大の脅威は水です。国内の処理施設の15%が人口の75%にサービスを提供しており、それらはエネルギー集約型の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、下水処理施設に絶えず流入する病原菌や化学物質に汚染された汚泥を除去します。電力がなければ、これらの廃棄物処理システムが溢れ、残りの地表水を汚染する可能性があります。

停電が長引くにつれ、医療施設は逼迫していくでしょう。滅菌物資は不足し、患者数は急増するでしょう。予備バッテリーや発電機が故障したり電力が枯渇したりすると、インスリンなどの生薬は腐敗してしまいます。透析装置、画像診断装置、人工呼吸器といった重医療機器は機能を停止し、病棟は野戦診療所のような様相を呈するでしょう。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でしょう。

これは、原子力発電所でメルトダウンが始まる最悪のシナリオにおけるほぼその時点です。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、アメリカのほとんどの原子力発電所は、予備システムをディーゼル燃料で稼働させています。MITの原子力安全専門家であるコロウシュ・シルヴァン氏は、停止が数週間以上続くと、多くの原子炉が問題に直面する可能性があると警告しています。

地磁気嵐に関する政府報告書をざっと読んでみると、ほぼ必ずと言っていいほどジョン・G・カッペンマンという名前が出てくる。彼は50本の科学論文を発表し、議会やNATOで講演を行い、6つの連邦機関や委員会に助言を行っている。物静かな公益事業のベテランである彼は、メタテック社の壊滅的な予測の立役者であり、誰に聞くかによって、先見の明があるか、あるいは警鐘を鳴らすかのどちらかだと断言できる。カッペンマンはキャリアの最初の20年間をミネソタ・パワー社で過ごし、公益事業業界の隅々までを学んだ。1998年にメタテック社に入社し、宇宙天気予報や電力網のレジリエンス（回復力）に関する政府やエネルギー企業への助言を行った。

カッペンマン氏の終末予測は2010年に初めて全米で注目を集め、大きな懸念を引き起こしたため、国土安全保障省はエリート科学諮問グループであるJASONに反対調査の実施を依頼した。「我々は、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、著者らは2011年の報告書で結論付けている。しかしながら、注目すべきは、JASONがカッペンマン氏の研究の真価を問うことも、対抗モデルを提示することもなかった点だ。むしろ、その反対は、メタテック社のモデルが独占的であり、電力業界の機密性が高いため、全国の送電網シミュレーションの実行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す。米国の送電網は大規模な嵐への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の措置を直ちに講じるべきだ、というものだ。

幸いなことに、技術的な解決策はすでに存在します。この脅威を軽減するには、脆弱な変圧器にコンデンサを取り付けるだけで十分です。コンデンサは直流の流れを遮断する比較的安価なデバイスです。1989年にケベック州を襲った嵐の際には、電流が広範囲に及ぶ前に送電網がオフラインになり、電気の伝導が停止しました。しかし、一度危機一髪でした。その後数年間で、カナダは最も脆弱な変圧器のコンデンサを含む信頼性向上に10億ドル以上を費やしました。「米国全体をカバーするには、おそらく数十億ドル程度でしょう」とカッペンマン氏は言います。「その費用を分散させると、顧客1人あたり年間切手1枚分に相当します。」 レジリエント社会財団による2020年の調査では、包括的な送電網強化に同様の数字が示され、10年間で年間約5億ドルが必要とされています。

しかし、これまでのところ、アメリカの電力会社は、通電中の送電網に電流遮断装置を広く配備していない。「送電コストを安くするために、運用電圧をどんどん高くするといった対策しか講じていない。それが、こうした嵐に対する脆弱性を著しく高めている」とカッペンマン氏は語る。

米国政府宇宙天気予報センターの元所長トム・バーガー氏も、送電網運用者への疑念を表明した。「彼らと話をすると、宇宙天気について理解しており、準備もできていると言うんです」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、数百万世帯と企業が暖房を失い、約2000億ドルの損害が発生した後、バーガー氏の信頼は揺らいだ。この危機は、大規模な寒波という、それほど突発的なものではなく、ただの偶然によって引き起こされただけだった。「私たちも同じことを聞きました」とバーガー氏は言う。「『冬のことは分かっている。問題ない』と」

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対策について情報提供を求めた。具体的な対策を明らかにしたのは、国内最大の送電網を運営するアメリカン・エレクトリック・パワーのみで、同社は定期的なハードウェアのアップグレード、嵐発生時の電流の方向転換、そして発生後の迅速な機器交換などを挙げている。コンソリデーテッド・エジソンとエクセロンの2社は、システムに地磁気監視センサーを装備し、オペレーターに具体的な「手順」を指示していると主張している。フロリダ・パワー＆ライトはセキュリティリスクを理由に具体的なコメントを拒否した。他の8社は複数回のコメント要請に応じなかった。

この時点で、電力会社がそもそも磁気嵐への備えをしなければならないのかと疑問に思う人もいるかもしれない。答えはアメリカ特有の複雑な事情を抱えている。2005年、元石油会社幹部のジョージ・W・ブッシュが大統領に就任した際、議会はエネルギー政策法を可決した。この法律には、石油・ガス業界への様々な優遇措置が含まれていた。この法律は、連邦エネルギー規制委員会（FERC）が電力業界を規制する権限の多くを剥奪した。現在、電力信頼性基準は、これらの電力会社の利益を代表する業界団体である北米電力信頼性協会（NAERC）によって策定・施行されている。

NERCの信頼性基準を滑稽だと感じる人もいる（インタビューを受けた2人は、基準について尋ねられると、聞こえるほど笑った）。カッペンマン氏は、2015年に提案された最初の基準に反対した。その理由は、基準が緩すぎるというものだった。電力会社に対し、1859年や1921年のような嵐への備えを義務付けていなかったのだ。バーガー氏も異議を唱えたが、理由は異なっていた。基準には嵐の持続時間に関する言及がなかったのだ。キャリントン・イベントによる地上への影響は4日間から5日間連続で続いた。10秒間の電流​​に耐えられるように設計された変圧器と、120時間に耐えられるように設計された変圧器は大きく異なる。

連邦政府からの圧力を受け、NERCは2019年に厳格な基準を制定した。同団体の広報担当者レイチェル・シェラード氏は長文の声明文の中で、アメリカの電力会社は今や、1989年のケベック州の嵐の2倍の強さの事象に対処しなければならないと強調した。（キャリントンのような過去の嵐との比較は、「高精度の過去の測定データがないため困難」だと彼女は指摘した。）新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ものの、適切なアプローチとタイムラインは各社が自ら決定する。

電力会社がやる気を失わなければ、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左右される。米国商務省が2020年に実施した調査によると、米国は大型変圧器とその部品の80%以上を輸入している。通常の需給状況では、これらの構造物のリードタイムは2年に達することもある。「業界外の人は、これらのものを製造するのがいかに難しいか理解していない」とカッペンマン氏は言う。業界関係者は、変圧器を製造した工場が少なくとも10年前のものでない限り、購入しないことを知っている。「欠陥を解決するにはそれだけの時間がかかる」と彼は言う。太陽光発電が危機に瀕している時には、外国政府（地政学的同盟国であっても）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年間で、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スペアパーツプログラムがいくつか登場している。しかし、これらのスペアパーツのサイズと場所は連邦当局には不明である。業界が教えてくれないからだ。

いつの日か、規制当局は電力網の地図を作成し、嵐にも耐えられるよう整備するかもしれない（ただし、大規模な嵐が先にそれを壊滅させない限り）。技術者たちは人工衛星を打ち上げ、私たちに数日間の備えを与えてくれるかもしれない。政府は、いざという時に非常用変圧器を設置する方法を見つけ出すかもしれない。そして、そこには太陽がある。想像を絶する、消すことのできない太陽系の中心にある炉。それは創造するのと同じくらい無差別に破壊する。この小さな塵の上での生命は、引き金を引く指をもぞもぞと動かす宇宙の核力の慈悲に完全に依存している。どんな人類の勝利も、この状況を変えることはできない。（それでも、コンデンサは買うべきだ。お願いだから、早く。）

表紙：スタイリング：ジャンヌ・ヤンとクロエ・タカヤナギ。スタイリングアシスタント：エラ・ハリントン。グルーミング：エイプリル・バウティスタ（Dew Beauty Agency所属、Oribe使用）。小道具スタイリング：クロエ・カーク。

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