Bilakah Bumi akan ditimpa oleh letupan sinar gamma dan mengapa semua hidupan akan mati

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Seperti yang ditulis oleh Plait dalam Death From Above, letusan sinar gamma adalah peristiwa paling menarik sejak Big Bang. Tidak ada letupan seperti itu yang berulang, tetapi semuanya timbul disebabkan oleh malapetaka skala galaksi: apabila bintang yang sangat besar mati, berhenti "terbakar" dan runtuh di bawah pengaruh graviti mereka sendiri atau, mungkin, disebabkan oleh perlanggaran dua bintang neutron (objek saiz bandar, tetapi dengan jisim, seperti satu atau dua Matahari).

Dalam kes sedemikian, tenaga dikeluarkan tidak sama rata ke semua arah, tetapi dalam rasuk terarah. Peristiwa ini sangat hebat sehingga kadangkala ia boleh dilihat dengan mata kasar selama berbilion (!) Tahun cahaya. Apakah yang akan berlaku sekiranya pancaran sebegitu mengenai Bumi?

Mari kita anggap bahawa GRB berlaku sangat dekat: 100 tahun cahaya jauhnya. Walaupun pada jarak yang begitu dekat, diameter pancaran sinar gamma akan menjadi sangat besar, 80 trilion km. Ini bermakna bahawa seluruh Bumi, seluruh sistem suria akan ditelan olehnya, seperti kutu pasir yang ditangkap oleh tsunami.

Nasib baik, GRB adalah jangka pendek, jadi pancaran akan mengenai kita dalam masa kurang dari satu saat hingga beberapa minit. Purata letupan berlangsung kira-kira sepuluh saat.

Ini tidak lama berbanding dengan putaran Bumi, jadi pancaran itu akan terkena hanya satu hemisfera. Hemisfera kedua agak selamat … sekurang-kurangnya untuk beberapa waktu. Akibat yang paling mengerikan adalah di tempat yang betul-betul di bawah letusan sinar gamma (di mana suar akan kelihatan terus di atas kepala, di zenit), dan minimum di mana suar akan kelihatan di kaki langit. Tetapi semua yang sama, seperti yang akan kita lihat, tiada tempat di Bumi akan selamat sepenuhnya.

Tenaga yang tidak terkawal yang akan dibuang ke Bumi sangat menggembirakan. Ini lebih daripada mimpi ngeri terburuk Perang Dingin: ia seperti meletupkan bom nuklear satu megaton dari sisi letupan sinar gamma di setiap 2.5 km2 planet ini. Ini (mungkin) tidak mencukupi untuk membuat lautan mendidih atau merobek atmosfera dari Bumi, tetapi kemusnahannya tidak dapat difahami.

Perlu diingat, semua ini adalah dari objek yang terletak pada jarak 900 trilion km.

Sesiapa sahaja yang melihat ke langit pada masa denyar boleh menjadi buta, walaupun puncak kecerahan dalam julat yang boleh dilihat mungkin hanya akan dicapai selepas beberapa saat - cukup untuk tersentak dan berpaling. Bukannya ia banyak membantu.

Mereka yang pada masa itu akan ditangkap di jalanan akan menghadapi masalah besar. Walaupun mereka tidak terbakar oleh haba - dan mereka pastinya - mereka akan serta-merta menerima luka bakar maut daripada aliran besar sinaran ultraungu. Lapisan ozon benar-benar akan musnah serta-merta, dan sinaran UV daripada kedua-dua sinar gamma pecah dan Matahari akan bebas mencapai permukaan Bumi, menjadikannya, serta lautan, tandus hingga kedalaman beberapa meter.

Dan ini hanya dari sinaran UV dan haba. Nampaknya kejam untuk menyebut kesan yang jauh lebih buruk daripada pendedahan kepada gamma dan sinar-X.

Sebaliknya, mari kita menyimpang sedikit. Letupan sinar gamma sangat jarang berlaku. Walaupun kemungkinan besar berlaku beberapa kali sehari di suatu tempat di alam semesta, alam semesta itu sendiri sangat besar. Pada masa ini, kebarangkalian bahawa salah satu daripadanya akan berlaku pada jarak 100 tahun cahaya dari kita adalah sifar. Sempurna, sifar mutlak. Sama sekali tidak ada bintang berhampiran kami yang boleh, pada dasarnya, menjana letupan sinar gamma. Calon supernova terdekat adalah lebih jauh, dan GRB jauh lebih jarang daripada supernova.

Rasa lebih baik? Baik. Sekarang mari kita cuba pendekatan yang lebih realistik. Apakah calon terdekat untuk sumber letupan sinar gamma?

Di langit hemisfera selatan terdapat bintang yang tidak biasa pada mata kasar. Ia dipanggil Eta Carinae, atau ringkasnya Eta, bintang malap dalam kumpulan bintang yang lebih terang. Walau bagaimanapun, cahaya malapnya menipu, menyembunyikan kemarahannya di sebaliknya. Ia sebenarnya kira-kira 7,500 tahun cahaya jauh - sebenarnya, bintang paling jauh yang boleh dilihat dengan mata kasar.

Bintang itu sendiri (sebenarnya, Eta mungkin sistem binari, dua bintang mengorbit antara satu sama lain. Bahan yang mengelilingi bintang itu memberikan begitu banyak kecerahan dan gangguan sehingga ahli astronomi masih tidak seratus peratus pasti) adalah raksasa: jisimnya boleh 100 kali jisim Matahari atau lebih, dan ia mengeluarkan 5 juta kali lebih tenaga daripada Matahari - dalam satu saat ia mengeluarkan cahaya sebanyak Matahari akan memancarkan dalam dua bulan. Dari semasa ke semasa, Eta mengalami kekejangan, dan dia memuntahkan sejumlah besar bahan. Pada tahun 1843, dia mengalami sawan yang begitu ganas sehingga dia menjadi bintang kedua paling terang di langit, walaupun pada jarak yang begitu jauh. Ia membuang sejumlah besar jirim yang melebihi sepuluh kali jisim Matahari pada kelajuan melebihi 1.5 juta km / j. Hari ini kita melihat akibat daripada letupan itu dalam bentuk dua awan besar bahan yang menyimpang, serupa dengan tembakan pistol angkasa. Peristiwa itu hampir sama kuatnya dengan supernova.

Eta mempunyai semua ciri GRB yang akan datang. Ia pasti akan meletup seperti supernova, tetapi tidak diketahui sama ada ia akan menjadi letusan sinar gamma jenis hypernova atau tidak. Ia juga harus diperhatikan bahawa jika ia meletup dan mengeluarkan letusan sinar gamma, orientasi sistem ini adalah sedemikian rupa sehingga rasuk tidak akan mengenai Bumi. Kita boleh menentukan ini daripada geometri awan gas yang dikeluarkan semasa rampasan 1843: bahagian gas yang bengkak dicondongkan berbanding kita pada sudut kira-kira 45 °, dan sebarang letupan sinar gamma akan diarahkan sepanjang paksi itu. Biar saya terangkan dengan lebih khusus: dalam jangka pendek atau sederhana, sinar gamma yang pecah dari Eta atau tempat lain tidak mengancam kita.

Tetapi ia masih menarik untuk merenungkan "bagaimana jika". Bagaimana jika Eta telah menyasarkan kita dan bertukar menjadi hypernova? Apa yang akan berlaku kemudian?

Sekali lagi, tiada yang baik. Walaupun pada hakikatnya ia tidak akan datang hampir dalam kecerahan kepada Matahari, ia akan menjadi terang seperti Bulan, atau bahkan sepuluh kali lebih cerah. Anda tidak boleh melihatnya tanpa mengeliat, tetapi kecerahan itu hanya bertahan beberapa saat atau minit, jadi mungkin tidak akan ada kerosakan jangka panjang pada kitaran hidup flora atau fauna.

Pancaran ultraungu akan menjadi sengit tetapi ringkas. Orang di luar rumah akan mengalami selaran matahari yang sederhana, tetapi kemungkinan besar tiada peningkatan statistik yang ketara dalam kejadian kanser kulit pada masa hadapan.

Tetapi dengan gamma dan X-ray, keadaannya berbeza sama sekali. Atmosfera bumi akan menyerap jenis sinaran ini, dan akibatnya akan menjadi lebih teruk berbanding kes supernova berdekatan.

Akibat paling langsung ialah nadi elektromagnet yang kuat, jauh lebih kuat daripada yang dijana di Hawaii semasa ujian nuklear peranti Starfish Prime. Dalam kes ini, EMP (nadi elektromagnet - lebih kurang TASS) akan memusnahkan serta-merta mana-mana peranti elektronik tidak terlindung di hemisfera Bumi itu, yang diarahkan ke arah letupan. Komputer, telefon, kapal terbang, kereta, sebarang objek dengan elektronik akan berhenti berfungsi. Ini juga terpakai kepada sistem kuasa: arus besar akan disuntik ke dalam talian kuasa, menyebabkan ia terbeban. Orang ramai akan tiada bekalan elektrik dan tanpa sebarang alat komunikasi jarak jauh (peralatan semua satelit akan terbakar akibat sinaran gamma). Ini bukan sekadar kesulitan, kerana ini bermakna hospital, bomba dan perkhidmatan kecemasan lain juga akan terputus bekalan elektrik.

Tetapi, seperti yang akan kita lihat sebentar lagi, kita mungkin tidak memerlukan perkhidmatan kecemasan …

Akibat untuk atmosfera Bumi akan menjadi teruk. Para saintis sedang mengkaji keadaan ini dengan teliti. Menggunakan model yang sama yang diterangkan dalam Bab 3, dan dengan mengandaikan bahawa GRB berasal dari jarak Eta, mereka menentukan apa akibatnya. Dan akibat ini sama sekali tidak menggalakkan.

Lapisan ozon akan dipukul kuat. Sinar gamma daripada letupan itu akan memusnahkan molekul ozon sepenuhnya. Lapisan ozon di seluruh dunia akan berkurangan secara purata 35%, dan di beberapa kawasan terpilih ia akan berkurangan lebih daripada 50%. Ini adalah sangat berbahaya dengan sendirinya - maklumlah, masalah ozon semasa kita disebabkan oleh penurunan yang agak kecil, hanya 3% atau lebih.

Akibat daripada ini adalah sangat jangka panjang dan boleh bertahan selama bertahun-tahun - walaupun selepas lima tahun, lapisan ozon boleh kekal 10% lebih nipis. Pada masa ini, sinaran UV daripada Matahari akan menjadi lebih sengit di permukaan Bumi. Mikroorganisma yang membentuk tulang belakang rantai makanan sangat sensitif terhadapnya. Ramai yang akan mati, membawa kepada kepupusan spesies lain yang lebih tinggi di rantai makanan.

Tambahan pula, nitrogen dioksida berwarna perang kemerahan yang dijana oleh pancaran sinar gamma daripada Eta Carina (lihat Bab 2 dan 3) akan mengurangkan jumlah cahaya matahari yang sampai ke Bumi dengan ketara.

Akibat yang tepat daripada ini sukar untuk ditentukan, tetapi nampaknya penurunan jumlah cahaya matahari di seluruh Bumi walaupun beberapa peratus (nitrogen dioksida akan merebak ke seluruh atmosfera) akan membawa kepada penyejukan yang ketara di Bumi dan boleh, mungkin, menjadi faktor permulaan kepada zaman ais.

Di samping itu, akan terdapat asid nitrik yang mencukupi dalam campuran kimia yang akan diwakili oleh hujan asid, dan ini juga secara teorinya akan membawa kesan buruk kepada alam sekitar.

Seterusnya, terdapat masalah dengan zarah subatom (sinar kosmik) daripada pecahan. Apakah kerosakan yang mungkin berlaku daripada mereka tidak diketahui secara khusus. Tetapi, seperti yang kita bincangkan dalam Bab 2 dan 3, zarah tenaga tinggi boleh mempunyai pelbagai akibat di Bumi. Sinar gamma yang meletus sejauh 7,500 tahun cahaya akan menghantar sejumlah besar zarah subatom ke atmosfera kita, dan mereka akan terbang pada kelajuan kurang sedikit daripada kelajuan cahaya. Hanya beberapa jam selepas letusan itu muncul, mereka pasti sudah mencecah suasana kita, mencurahkan hujan muon. Kami sentiasa memerhatikan muon yang tiba dari angkasa, tetapi dalam kuantiti yang kecil. Walau bagaimanapun, GRB berdekatan akan menghasilkan jisim muon. Satu kumpulan ahli astronomi mengira bahawa sehingga 46 bilion muon setiap cm2 akan jatuh di permukaan Bumi merentasi seluruh hemisfera pecah. Sesuatu yang anda dapat daripada ini, maka ingatlah bahawa letusan sinaran gamma berdekatan adalah buruk - nota pengarang). Nampaknya ini banyak - ya, memang begitu. Zarah-zarah ini akan mengalir keluar dari langit dan diserap oleh apa sahaja yang menghalangnya. Memandangkan seberapa baik tisu badan boleh menyerap muon, ahli astronomi yang melakukan pengiraan mendapati bahawa orang yang tidak dilindungi akan menerima dos sinaran berpuluh kali ganda lebih tinggi daripada dos maut. Bersembunyi tidak akan banyak membantu: muon boleh menembusi ke dalam air hingga kedalaman hampir 2 km dan sehingga 800 m ke dalam batu! Oleh itu, hampir semua kehidupan di Bumi akan terjejas.

Jadi penipisan ozon tidak akan menjadi masalah besar. Pada masa ia menjadi masalah, kebanyakan haiwan dan tumbuhan di Bumi sudah lama mati.

Ini adalah senario mimpi ngeri yang diterangkan pada permulaan bab ini. Walau bagaimanapun, sebelum anda mula panik, ingat: kemungkinan letupan sinar gamma Eta Carina pastinya tidak akan diarahkan ke arah kami. Tetapi sebelum kita melengkapkan, saya akan mengatakan bahawa terdapat satu lagi kemungkinan leluhur letusan sinar gamma, yang perlu kita ingat. Ia dipanggil WR 104 dan secara kebetulan adalah kira-kira jarak yang sama dari kami dengan Eta. WR 104 ialah sistem binari, salah satu daripada bintangnya ialah binatang besar yang kembung menghampiri penghujung hayatnya. Ia mungkin meletup, memancarkan pancaran sinar gamma, dan ia mungkin ditujukan lebih kurang kepada kita, tetapi kedua-dua andaian ini adalah tidak tepat. Kemungkinan besar, raksasa ini tidak mengancam kita sama ada, tetapi ia patut disebut.