研究:罕见的太阳超级风暴可能是“黑天鹅”事件,引发持续数月的“互联网灾难”

新的研究警告说,针对地球的太阳超级风暴的“黑天鹅 ”事件可能会在全球范围内引发可能持续数月的“互联网末日”。

加州大学欧文分校助理教授Sangeetha Abdu Jyothi上个月,在美国计算机协会数据通信特别兴趣小组(SIGCOMM)的年度会议上,提出了题为《太阳超级风暴:互联网启示录的规划》的新研究。

Jyothi在新的研究论文中写道:“互联网面临的最大危险之一,并有可能产生全球性的影响,是一场强大的太阳超级风暴。”

“尽管人类受到地球磁场和大气层的保护,不受这些风暴的影响,但它们会对人造的基础设施造成重大损害。科学界普遍意识到了这一威胁,正在进行建模工作和采取预防措施,特别是在电网方面。然而,网络界在设计网络拓扑结构和地理分布系统(如DNS和数据中心)时,基本上忽略了这种风险。”

太阳风暴,也被称为日冕物质抛射(CME),当大量等离子体和高磁化粒子从太阳中猛烈抛射出来时就会发生。大型CME可以包含多达10亿吨的物质,并可以被加速到光速的几分之一。

当地球处于CME的直接路径上时,这些被磁化和带电的太阳粒子与地球磁场相互作用,产生地磁感应电流(GIC),可能会破坏通信卫星和为世界提供互联网的长途电缆。

根据Jyothi的研究,电网、石油和天然气管道以及网络电缆最容易受到地磁感应电流的影响,而跨越数百或数千公里的海底电缆,由于其长度较大,甚至比陆地电缆更容易受到影响。

由于缺乏关于GIC对这些海底电缆影响的真实数据,科学家们仍然不知道如果发生这样的事件需要多长时间来修复它们,而且–就像地震等自然灾害一样——CME对科学家来说是非常难以预测的。

研究指出,“与互联网用户的分布相比,互联网基础设施的分布是倾斜的,”如果发生太阳风暴,高纬度气候的风险更大。

美国是最脆弱的地方之一,在极端的太阳事件中,与欧洲断开连接的风险很高。报告指出:“欧洲的洲内连接风险较低,因为存在大量较短的陆上和海底电缆与该大陆相互连接。”

同时,如果发生严重的太阳超级风暴,新加坡将保持与邻国的良好连接,而中国的城市将比印度更有可能失去连接,因为中国连接的电缆更长。

澳大利亚、新西兰和该地区的其他岛屿国家将面临失去大部分长途连接的高风险。

研究警告说,互联网的崩溃——即使是持续几分钟的崩溃,也会给服务提供商带来毁灭性的损失,并破坏网络物理系统。在美国,互联网中断一天的经济影响估计超过70亿美元。

虽然太阳超级风暴袭击地球的可能性很少——天体物理学家指出,直接影响地球的极端空间天气事件发生的概率为每十年1.6%至12%,但它们仍然可能发生。

1921年,一场由一系列日冕物质抛射驱动的太阳风暴引发了大面积停电,并对纽约市和全州的铁路系统相关的电话和电报系统造成损害。

几年后,在1989年,一场太阳风暴给加拿大魁北克省的整个省份带来了停电。

“尽管我们有哨兵航天器,可以发出CME的早期警告,提供至少13小时的提前量,但我们对GIC的防御是有限的。因此,我们需要为最终的灾难准备基础设施,以促进有效的灾害管理,”Jyothi说。

研究指出,“增加低纬度地区的容量,以提高太阳风暴期间的弹性”,并在海底电缆登陆点拥有 连接到高纬度地区的电缆与其他地区电气隔离的机制,以防止大规模故障。



分类:科技

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