Die Frage ist nicht ob, sondern wann. Ein Sonnensturm wie jener von 1859 wird die Technologie, wie wir sie heute kennen, in einem einzigen Wimpernschlag zerstören und unsere gesamte technologische Welt zum Stillstand bringen. Die Beachtung dieser Bedrohung und die Planung von Abwehrmassnahmen, sind entscheidend für die langfristige Widerstandsfähigkeit unserer Energie- und Datennetze und für das Überleben der modernen Zivilisation.
Kurz vor Mittag des 1. September 1859 begab sich Richard Carrington zu dem kleinen Observatorium, das er in Redhill im Süden Londons eingerichtet hatte. Die Astronomie war eines der Hobbys der englischen Aristokraten, die im 19. Jahrhundert so viel Gutes für die Wissenschaft taten. In seinem Fall sammelte er in siebeneinhalb Jahren 5.290 Beobachtungen der Sonne – aber an diesem Tag geschah etwas Seltsames.
Seit einigen Tagen waren immer mehr schwarze Flecken auf der Sonne zu sehen. Carrington war dabei, sie zu kartieren, um sie im Detail zu dokumentieren, als plötzlich vor seinen Augen eine weiße Feuerpeitsche aus der Oberfläche der Sonne hervorbrach.
Siebzehn Stunden später erleuchteten die Polarlichtern, die selbst in Kuba und Honolulu beobachtet werden konnten, das nächtliche Himmelszelt. Die Südlichter wurden noch weit im Norden in Santiago de Chile gesichtet. „Die Eruptionen waren so energiereich, dass Menschen im Nordosten der USA ihre Zeitung im Licht des Polarlichts lesen konnten“, sagte Daniel Baker vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Colorado auf einer Geophysikertagung im vergangenen Dezember.
Tausende von Menschen waren von dem Polarlichtspektakel beeindruckt. Der “Baltimore American and Commercial Advertiser” sowie unzählige Zeitungen, Bordjournale oder Lokalchroniken jener Zeit berichteten ebenfalls darüber: “Diejenigen, die in der Donnerstagnacht dort waren, hatten die Gelegenheit, ein weiteres großartiges Schauspiel der Polarlichter zu erleben. Das Phänomen war dem der Sonntagnacht sehr ähnlich, wenngleich das Licht zuweilen heller und die Farbtöne vielfältiger und prächtiger waren”.
An einigen Stellen muss es überwältigend gewesen sein. In einem Bericht des “Mercury Charleston” aus South Carolina heißt es: “Das Meer spiegelte das Phänomen wider, und niemand konnte es betrachten, ohne an die Bibelstelle zu denken, in der es heißt: “Das Meer wurde zu Blut”. Die Muscheln am Strand, die das Licht reflektierten, sahen aus wie Glut in einem Lagerfeuer”.
Doch nach der Show kam der Ärger. In dieser Nacht fielen die Telegrafen aus. Funken flogen von den Maschinen und Stromleitungen. In Pittsburgh bemerkte ein Telegrafist, dass der Strom in den Drähten so stark war, dass sie zu schmelzen drohten.
Es war nicht das erste Mal, dass Sonnenstürme mit Telegrafen “interagierten”, aber so etwas hatte man noch nie zuvor gesehen. Als die Telegrafisten am 2. September an ihren Arbeitsplätzen eintrafen, war es unmöglich, Nachrichten zu senden oder zu empfangen. Seltsamerweise war an weniger betroffenen Orten die über die Drähte übertragene Energie so hoch, dass Nachrichten ohne Verwendung der Batterien gesendet werden konnten.
Sonnenstürme
Vor 9200 Jahren wurde die Erde von einem starken Sonnensturm getroffen. Diese Entdeckung eines Forscherteams unter der Leitung der Universität Lund (Schweden) beunruhigt die Wissenschaftler. Wenn ein solcher Sturm in unserer Zeit auftreten würde, wären wir völlig unvorbereitet.
Die Forscher analysierten Eisbohrkerne aus Grönland und der Antarktis und fanden Hinweise auf einen extremen Sonnensturm, der sich vor etwa 9.200 Jahren ereignete. Insbesondere fanden sie Spitzenwerte der radioaktiven Isotope Beryllium-10 und Chlor-36, die normalerweise durch hochenergetische kosmische Teilchen, die die Erde erreichen, erzeugt werden und in Eis und Sedimenten verbleiben können.
Ein Sonnensturm ist eine vorübergehende Störung der Magnetosphäre der Erde aufgrund starker Emissionen aus der Korona der Sonne, die Materie ausstößt, die wiederum einen starken Sonnenwind erzeugt.
Die emittierten Teilchen, die in der Regel eine hohe Energie aufweisen, stören 24 bis 36 Stunden nach dem koronalen Massenauswurf das Magnetfeld der Erde. Zwar kann man in hohen Breitengraden aufgrund dieser Ereignisse wunderschöne Nordlichter bewundern, aber manchmal kann dieser Wind sogar die elektrischen Ströme in der Ionosphäre verändern und so Stromausfälle und Kommunikationsstörungen verursachen.
Den von den Forschern gesammelten und ausgewerteten Daten zufolge ereignete sich der uralte Sturm in einer der ruhigeren Phasen der Sonne, in der unser Planet nach allgemeiner Auffassung solchen Ereignissen weniger ausgesetzt ist. Dies ist an sich schon rätselhaft und die Wissenschaftler waren nicht wenig überrascht, als sie diese Spitzen entdeckten, die auf einen bisher unbekannten riesigen Sonnensturm in Verbindung mit geringer Sonnenaktivität hinweisen.
Die Vorhersage von Sonnenstürmen ist in der Tat schwierig. Derzeit geht man davon aus, dass solche Ereignisse eher während einer aktiven Phase der Sonne, dem Sonnenmaximum, während des sogenannten Sonnenfleckenzyklus auftreten. Diese Studie zeigt jedoch, dass dies nicht immer der Fall ist, insbesondere bei sehr starken Stürmen.
Noch wichtiger ist, dass ein solcher Sonnensturm, wenn er sich heute ereignen würde, verheerende Folgen haben könnte. Neben Stromausfällen und Strahlungsschäden an Satelliten könnte dies auch eine Gefahr für den Luftverkehr und Astronauten darstellen und zum Zusammenbruch verschiedener Kommunikationssysteme führen. Und die Tatsache, dass sie nicht vorhersehbar ist, führt zu einem gewissen Maß an Verunsicherung.
Diese gewaltigen Stürme werden derzeit in den Risikobewertungen nicht ausreichend berücksichtigt und es ist von größter Bedeutung zu analysieren, was diese Ereignisse für die heutige Technik bedeuten könnten und wie wir uns davor schützen können. Ein bekanntes Sprichwort besagt, dass man den Zaun erst schließt, wenn das Pferd weggelaufen ist.
Die Welt ist noch nicht bereit für einen solaren Supersturm
Einer neuen Studie zufolge könnte ein “solarer Tsunami” unseren Planeten innerhalb von 10 Jahren treffen und einen Blackout der Internetkommunikation verursachen. Ein Szenario, das, obwohl apokalyptisch, gar nicht so unwahrscheinlich erscheint. Die Hypothese wurde von Sangeetha Abdu Jyothi, einer Forscherin an der Universität von Kalifornien, formuliert.
Der Expertin zufolge sollte die Menschheit ihre Internet-Infrastruktur auf künftige Sonnenstürme vorbereiten, da andernfalls die reale Gefahr einer lähmenden Unterbrechung der globalen Kommunikation besteht. Ein unerwartetes Sonnenereignis könnte das weltweite Internet mit unkalkulierbaren Kosten und Auswirkungen lahmlegen, was als Internet-Apokalypse bezeichnet wird.
Unser Stern folgt einem natürlichen Aktivitätszyklus von 11 Jahren, gemessen vom Aktivitätsminimum bis zum Aktivitätsmaximum (mit Sonnenflecken, Eruptionen und Stürmen). Der 25. Sonnenzyklus begann im Dezember 2019, sodass wir uns auf die Zeit des Sonnenmaximums zubewegen, das um 2025 erwartet wird. Auf dem Höhepunkt kann die Intensität dieser Ereignisse – koronale Massenauswürfe, die geladene Teilchen in der Sonnenatmosphäre auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigen – auf unserem Planeten deutlich bemerkbar machen.
Das Juli-Ereignis lehrt uns, dass auch in einer theoretisch ruhigeren Periode des Sonnenzyklus Unerwartetes passieren kann, d. h. “unerwartete Blitze”. Vor allem das jüngste Ereignis wurde als Flare der Klasse X, der stärksten Art, eingestuft. Hinzu kommt, dass den offiziellen Vorhersagen die von einem schwachen Zyklus mit wenigen Sonnenflecken und Sonnenstürmen ausgehen, nun von einem Forscherteam widersprochen und das genaue Gegenteil prognostiziert wird: Ihren Daten zufolge könnte dieser Sonnenzyklus sogar einer der stärksten überhaupt werden.
Es könnte innerhalb eines Jahrzehnts geschehen
Abdu Jyothi konzentrierte sich auf koronale Massenauswürfe (CMEs), besser bekannt als Sonnenstürme, und berechnete die wahrscheinlichen Folgen eines direkten Treffers. Dazu untersuchte er die Verteilung der Internet-Infrastruktur, Bevölkerungsdaten und die Belastbarkeit der Infrastruktur selbst und schätzte ab, welche Gebiete wahrscheinlich am stärksten betroffen sein würden und wie Verbindungsprobleme zwischen den Kontinenten auftreten würden.
Die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit und der tatsächlichen Auswirkungen dieser Sonnenstürme ist jedoch recht kompliziert, da noch nie ein CME die Erde getroffen hat, während die Internet-Infrastruktur aktiv war (obwohl im Juli 2012 die Gefahr eines solchen Vorfalls bestand). Und da Sonnenstürme sehr richtungsabhängig sind, müsste das Ereignis die Erde frontal treffen.
Der erste aufgezeichnete Sonnensturm, der die Vereinigten Staaten 1859 heimsuchte, war das Carrington-Ereignis und verursachte weit verbreitete Probleme. Würde ein Ereignis vom Ausmass eines Carrington-Ereignisses die USA heute treffen, würden Schätzungen zufolge 20 bis 40 Millionen Menschen zwei Jahre lang ohne Strom dastehen, was Kosten in Höhe von bis zu 2,6 Billionen Dollar verursachen würde, den möglichen Ausfall des Internets nicht mitgerechnet.
Dass die Geologie bei den Schäden durch Sonnenstürme eine wichtige Rolle spielt, ist den Wissenschaftlern schon seit längerem bekannt. Die Untersuchung von Love, die im Dezember in der Fachzeitschrift Space Weather veröffentlicht wurde, geht jedoch einen bedeutenden Schritt weiter, indem sie genau ermittelt, wie geologische Gegebenheiten das Schadenspotenzial in bestimmten Gebieten im Nordosten der Vereinigten Staaten beeinflussen. Und obwohl sich diese Studie nur auf einen Teil eines Landes konzentrierte, hat sie globale Konsequenzen.
Starke Sonnenstürme sollte man nicht auf die leichte Schulter nehmen. Wenn die Sonne eine starke Entladung auf die Erde schickt, trifft die elektromagnetische Energie mit Lichtgeschwindigkeit auf den Erdball. Dadurch werden Teilchen in der oberen Atmosphäre angestoßen, was zu Störungen der Funksignale führt. Wenn die Eruption stark genug ist, wird der Funkverkehr von Fluggesellschaften und satellitengestützten Navigationsnetzen gestört oder fällt ganz aus.
Etwa 30 Minuten später trifft eine riesige Ladungsflut von Elektronen und Protonen ein, die sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Dieser Sturm beschädigt die elektronischen Stromkreise von Satelliten, und alle Astronauten außerhalb der magnetischen Kuppel der Erde könnten eine potenziell lebensgefährliche Strahlungsmenge abbekommen.
Das eigentliche Desaster trifft uns jedoch 18 Stunden bis mehrere Tage nach Beginn des Ereignisses, wenn die riesige Plasmawolke, ein sogenannter koronaler Massenauswurf, mit einer Geschwindigkeit von 1.900 Meilen (ca. 3.058 km) pro Sekunde in die Magnetblase der Erde einschlägt. Diese Prozesse sind in der Lage, große Störungen im Magnetfeld der Erde zu verursachen, die als geomagnetische Stürme bezeichnet werden.
Wenn sie stark genug sind, können solche Stürme starke elektrische Ströme in Stromnetzen induzieren, was zu schweren und dauerhaften Schäden führen kann. Dies hätte großflächige Stromausfälle zur Folge; ein geomagnetischer Sturm von 1989 führte dazu, dass in ganz Quebec die Lichter ausgingen. Durch extremes Weltraumwetter kam es während des Vietnamkriegs zu Explosionen von Seeminen vor der Küste Vietnams.
Dramatische Konsequenzen
Das Carrington-Ereignis war der größte Sonnensturm, der jemals aufgezeichnet wurde, oder zumindest der größte, der die Magnetosphäre der Erde im elektronischen Zeitalter traf. Wir erinnern uns nicht an eines der chaotischsten Ereignisse der Geschichte, weil wir uns erst vor 200 Jahren zu Sklaven der Elektrizität gemacht haben und der Telegraf, das sogenannte “viktorianische Internet”, gerade seine ersten Schritte machte, als das Carrington Event unsere Erde traf.
Dies wäre heute nicht mehr der Fall. Im Jahr 2008 beschloss die Nationale Akademie der Wissenschaften der USA, zu untersuchen, was passieren würde, wenn ein neues Ereignis dieser Art die Erde treffen würde. Die Schlussfolgerungen waren eindeutig: Ein ähnlicher Sturm wie der von 1859 würde den sozialen und wirtschaftlichen Stoffwechsel in der Welt empfindlich stören. Energieversorgungsnetze, elektronische Geräte und Satelliten (Kommunikation, GPS usw.) wären stark betroffen und könnten je nach Auswirkung und Stärke durch Überlastung zerstört werden.
Der Schaden wird bestenfalls auf zwei Billionen Euro geschätzt. Aber die sozialen Probleme des “großen Stromausfalls” könnten im heutigen Kontext nicht schockierender sein, da alle unsere Logistik-, Energie- und Informationsnetze entscheidend vom Internet abhängig sind.
Die erste Auswirkung eines globalen Internetausfalls, die wir spüren werden, ist der Verlust jeglicher Kommunikationsmöglichkeiten. Nicht nur Sofortnachrichten werden über das Netz verschickt, sondern auch SMS und Anrufe werden von Ihrem Telefonanbieter über das Internet abgewickelt. Selbst der gute alte Festnetzanschluss wird uns im Stich lassen. Es können über Wochen keine Notrufe abgesetzt werden.
Das gesamte Finanzsystem wird innerhalb weniger Augenblicke zum Stillstand kommen. Alle Börsen der Welt sowie die Banken sind vom Internet abhängig.
Auch viele traditionelle Unternehmen haben Teile ihrer Daten im Internet gespeichert und sind auf diese angewiesen. Diese werden einen schweren Verlust erleiden, der kleinere Unternehmen sogar das Leben kosten kann.
Auch Supermärkte und Apotheken können nicht mehr arbeiten, weil sie ihre Waren über das Netz bestellen. Unsere Gesundheit und unsere Lebensmittelversorgung stehen also auf dem Spiel.
In vielen Regionen kommt es über Wochen zum totalen Blackout
Mit dem Ausfall von Strom und Internet spitzt sich die Lage dramatisch zu: Lebensmittel können nicht mehr produziert, bestellt, geliefert und gekühlt werden, Treibstoff kann nicht mehr geliefert werden, die Vorräte werden knapp und gehen dann ganz aus. Gleichzeitig können die Krankenhäuser keine Patienten mehr behandeln, und auch die Wasserwerke funktionieren nicht mehr. So bricht die Grundversorgung Stück für Stück zusammen: Lebensmittel werden knapp, Trinkwasser wird knapp, die Menschen können sich nicht mehr waschen und es kommt zu katastrophalen hygienischen Zuständen.
Die Beachtung dieser Bedrohung und die Planung von Abwehrmassnahmen sind entscheidend für die langfristige Widerstandsfähigkeit des Energie- und Datennetzes und damit für das Überleben der modernen Zivilisation.
Es bleibt nicht viel Zeit, um uns vorzubereiten, aber wenn wir jetzt handeln, können wir die unkalkulierbare sozioökonomische Katastrophe vermeiden und in Ruhe die Nord- und Südlichter genießen, die auch in niedrigen Breitengraden zu erwarten sind.
Die gängigen Strategien der überheblichen Ignoranz, Hoffen auf das Beste, den Kopf in den Sand stecken oder den Ball einfach nachfolgenden Generationen in die Hand drücken zu wollen, werden hier nicht funktionieren. Wir müssen darauf vorbereitet sein. Das gilt auch und vor allem für die Öffentlichkeit.
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
Jack Kabey