Kada Žemę aplenks gama spindulių pliūpsnis ir kodėl mirs visa gyva būtybė

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Kaip Plait rašo Death From Above, gama spindulių pliūpsnis yra ryškiausias įvykis nuo Didžiojo sprogimo. Nė vienas toks sprogimas nesikartoja, bet jie visi kyla dėl galaktikos masto katastrofų: kai miršta labai didelės žvaigždės, nustoja „degti“ir griūva veikiamos savo gravitacijos arba, tikėtina, dėl dviejų neutroninių žvaigždžių susidūrimo. (miesto dydžio objektai, bet masė, kaip viena ar dvi Saulės).

Tokiais atvejais energija išmetama ne tolygiai į visas puses, o nukreiptais spinduliais. Šis įvykis toks grandiozinis, kad kartais jį plika akimi galima pamatyti net milijardus (!) šviesmečių. Kas atsitiks, jei toks spindulys atsitrenks į Žemę?

Tarkime, kad GRB įvyko labai arti: už 100 šviesmečių. Net esant tokiam artimam atstumui, gama spindulių pliūpsnio pluošto skersmuo būtų milžiniškas – 80 trilijonų km. Tai reiškia, kad visa Žemė, visa Saulės sistema būtų jos praryta, kaip smėlio blusa, kurią užklupo cunamis.

Laimei, GRB yra gana trumpalaikiai, todėl spindulys mus pataikys per mažiau nei sekundę ar kelias minutes. Vidutinė serija trunka apie dešimt sekundžių.

Tai nėra ilgai, palyginti su Žemės sukimu, todėl spindulys pataikytų tik į vieną pusrutulį. Antrasis pusrutulis būtų gana saugus… bent jau kurį laiką. Baisiausios pasekmės būtų vietose, esančiose tiesiai po gama spindulių pliūpsniu (kur blyksnis būtų matomas tiesiai virš galvos, zenite), o minimalios – ten, kur blyksnis būtų matomas horizonte. Tačiau, kaip matysime, nė viena vieta Žemėje nebūtų visiškai saugi.

Nežabota energija, kuri būtų išmetama į Žemę, yra didžiulė. Tai daugiau nei baisiausi Šaltojo karo košmarai: tai tarsi vienos megatonos branduolinės bombos susprogdinimas iš gama spindulių sprogimo pusės kas 2,5 km2 planetos. To (tikriausiai) nepakanka, kad vandenynai užvirtų arba nuplėštų atmosferą nuo Žemės, tačiau sunaikinimas būtų nesuvokiamas.

Turėkite omenyje, kad visa tai yra iš objekto, esančio 900 trilijonų km atstumu.

Kiekvienas, žvelgiantis į dangų blykstės metu, gali apakti, nors ryškumo viršūnę matomame diapazone greičiausiai būtų pasiekta tik po kelių sekundžių – pakaktų krūpčioti ir nusisukti. Ne todėl, kad tai labai padėjo.

Tie, kurie tą akimirką būtų užklupti gatvėje, būtų turėję didelių problemų. Net jei jie nebūtų nudegę karščio – o būtų buvę – jie būtų akimirksniu mirtinai nudegę nuo didžiulio ultravioletinių spindulių srauto. Ozono sluoksnis tiesiogine prasme būtų sunaikintas akimirksniu, o gama spindulių pliūpsnio ir Saulės UV spinduliuotė laisvai pasiektų Žemės paviršių, todėl ji, kaip ir vandenynai, taptų nevaisinga iki kelių metrų gylio.

Ir tai tik nuo UV spinduliuotės ir šilumos. Atrodo žiauru net užsiminti apie daug, daug blogesnį gama ir rentgeno spindulių poveikio poveikį.

Vietoj to, šiek tiek nukrypkime. Gama spindulių pliūpsniai yra neįtikėtinai reti. Nors jie greičiausiai įvyksta kelis kartus per dieną kažkur visatoje, pati visata yra labai didelė. Šiuo metu tikimybė, kad vienas iš jų atsiras 100 šviesmečių atstumu nuo mūsų, yra lygi nuliui. Tobulas, absoliutus nulis. Šalia mūsų nėra absoliučiai jokių žvaigždžių, kurios iš esmės galėtų generuoti gama spindulių pliūpsnį. Artimiausias supernovos kandidatas yra toliau, o GRB yra daug retesni nei supernovos.

Jaustis geriau? Gerai. Dabar pabandykime realistiškesnį požiūrį. Koks yra artimiausias gama spindulių pliūpsnio šaltinių kandidatas?

Pietinio pusrutulio danguje plika akimi nepastebima žvaigždė. Ji vadinama Eta Carinae arba tiesiog Eta, blankia žvaigžde ryškesnių žvaigždžių minioje. Tačiau jos silpna šviesa apgaudinėja, slepia už jos įtūžį. Iš tikrųjų ji yra nutolusi apie 7500 šviesmečių – tiesą sakant, tolimiausia žvaigždė, kurią galima pamatyti plika akimi.

Pati žvaigždė (tiesą sakant, Eta gali būti dvinarė sistema, dvi žvaigždės skrieja viena aplink kitą. Žvaigždę supanti medžiaga suteikia tiek ryškumo ir trukdžių, kad astronomai vis dar nėra šimtu procentų tikri) yra pabaisa: jos masė gali siekti 100. kartų didesnė už Saulės masę ar daugiau, o ji išskiria 5 milijonus kartų daugiau energijos nei Saulė – per vieną sekundę išspinduliuoja tiek šviesos, kiek Saulė išskirs per du mėnesius. Retkarčiais Etą užklumpa spazmai, ji išspjovia didžiulius kiekius medžiagos. 1843 m. ją ištiko toks žiaurus priepuolis, kad net tokiu dideliu atstumu ji tapo antra ryškiausia žvaigžde danguje. Jis išmetė milžiniškus medžiagos kiekius, dešimtis kartų viršijančius Saulės masę, kai greitis viršija 1,5 milijono km/h. Šiandien matome to sprogimo pasekmes kaip du didžiuliai besiskiriančios materijos debesys, panašūs į kosminio ginklo šūvį. Tas įvykis buvo beveik toks pat galingas kaip supernova.

Eta turi visus artėjančio GRB požymius. Ji tikrai sprogs kaip supernova, tačiau nežinoma, ar tai bus hipernovos tipo gama spindulių pliūpsnis, ar ne. Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad jei ji sprogs ir skleis gama spindulių pliūpsnį, šios sistemos orientacija yra tokia, kad spindulys nepataikytų į Žemę. Tai galime nustatyti pagal dujų debesų, išmestų per 1843 m. užgrobimą, geometriją: išsipūtusių dujų dalys mūsų atžvilgiu yra pasvirusios maždaug 45 ° kampu, o bet kokie gama spindulių pliūpsniai būtų nukreipti išilgai šios ašies. Leiskite paaiškinti konkrečiau: trumpuoju ar net vidutiniu laikotarpiu gama spindulių pliūpsnis iš Etos ar kitur mums negresia.

Tačiau vis tiek įdomu pamąstyti „kas būtų, jeigu būtų“. O jeigu Eta būtų nusitaikęs į mus ir pavirtęs hipernova? Kas tada nutiktų?

Vėlgi, nieko gero. Nepaisant to, kad jis net nepriartėtų prie Saulės ryškumo, jis būtų toks pat ryškus kaip Mėnulis ar net dešimt kartų šviesesnis. Negalėtum į tai žiūrėti neprisimerkęs, bet tas ryškumas truktų tik kelias sekundes ar minutes, tad tikriausiai nebūtų jokios ilgalaikės žalos floros ar faunos gyvavimo ciklams.

Ultravioletinis spindulys būtų intensyvus, bet trumpas. Žmonės lauke patirtų vidutinį saulės nudegimą, tačiau tikėtina, kad ateityje statistiškai reikšmingai sergamumas odos vėžiu nepadidės.

Tačiau su gama ir rentgeno spinduliais situacija yra visiškai kitokia. Žemės atmosfera sugertų tokio tipo spinduliuotę, o pasekmės būtų daug blogesnės nei šalia esančios supernovos atveju.

Tiesioginė pasekmė būtų galingas elektromagnetinis impulsas, daug galingesnis nei Havajuose generuojamas per Starfish Prime įrenginio branduolinius bandymus. Tokiu atveju EMP (elektromagnetinis impulsas – apytiksliai TASS) akimirksniu sunaikintų bet kokį neekranuotą elektroninį įrenginį tame Žemės pusrutulyje, kuris buvo nukreiptas į sprogimą. Nustotų veikti kompiuteriai, telefonai, lėktuvai, automobiliai, bet koks objektas su elektronika. Tai galioja ir elektros sistemoms: į elektros linijas būtų įleidžiamos didžiulės srovės, dėl kurių jos būtų perkraunamos. Žmonės liktų be elektros ir be jokių tolimojo ryšio priemonių (visų palydovų įranga ir taip būtų perdegusi nuo gama spinduliuotės). Tai būtų ne tik nepatogumas, nes tai reiškia, kad ligoninės, gaisrinės ir kitos greitosios pagalbos tarnybos taip pat liktų be elektros.

Bet, kaip pamatysime akimirksniu, greitosios pagalbos tarnybų mums gali neprireikti…

Pasekmės Žemės atmosferai būtų sunkios. Mokslininkai atidžiai tiria šią situaciją. Naudodami tuos pačius modelius, aprašytus 3 skyriuje, ir darydami prielaidą, kad GRB kilo Eta atstumu, jie nustatė, kokios bus pasekmės. Ir šios pasekmės visai nedžiugina.

Ozono sluoksnis būtų smarkiai nukentėjęs. Plyšimo gama spinduliai visiškai sunaikintų ozono molekules. Ozono sluoksnis visame pasaulyje sumažėtų vidutiniškai 35 proc., o kai kuriuose pasirinktuose regionuose – daugiau nei 50 proc. Tai savaime yra neįtikėtinai žalinga – atminkite, kad mūsų dabartinės ozono problemos kyla dėl santykinai nedidelio nuosmukio, tik maždaug 3 proc.

To pasekmės yra labai ilgalaikės ir gali tęstis metų metus – net ir po penkerių metų ozono sluoksnis gali likti 10% plonesnis. Per tą laiką Saulės UV spinduliuotė Žemės paviršiuje būtų intensyvesnė. Mikroorganizmai, sudarantys maisto grandinės stuburą, yra jam labai jautrūs. Daugelis jų mirtų, todėl galiausiai išnyktų kitos rūšys, esančios aukščiau maisto grandinėje.

Be viso to, rausvai rudas azoto dioksidas, kurį sukuria gama spindulių pliūpsnis iš Eta Carina (žr. 2 ir 3 skyrius), žymiai sumažintų Žemę pasiekiančios saulės šviesos kiekį.

Tikslias to pasekmes sunku nustatyti, tačiau panašu, kad saulės šviesos kiekiui visoje Žemėje sumažėjus net keliais procentais (azoto dioksidas pasklis po atmosferą), smarkiai atvėstų Žemė ir tikriausiai galėtų tapti ledynmečio pradiniu veiksniu.

Be to, cheminiame mišinyje būtų pakankamai azoto rūgšties, kurią reprezentuotų rūgštus lietus, o tai taip pat teoriškai turėtų niokojančių pasekmių aplinkai.

Be to, kyla problemų dėl subatominių dalelių (kosminių spindulių) iš sprogimo. Kokią žalą jie būtų padarę, konkrečiai nežinoma. Tačiau, kaip aptarėme 2 ir 3 skyriuose, didelės energijos dalelės gali turėti įvairiausių pasekmių Žemėje. Gama spindulių pliūpsnis, esantis už 7500 šviesmečių, į mūsų atmosferą pasiųstų daugybę subatominių dalelių, kurios skristų šiek tiek mažesniu nei šviesos greitis. Praėjus vos kelioms valandoms po protrūkio, jie jau būtų įsiveržę į mūsų atmosferą, išpylę miuonų lietus. Nuolat stebime iš kosmoso atvykstančius miuonus, tačiau nedideliais kiekiais. Tačiau netoliese esantis GRB sugeneruotų miuonų masę. Viena astronomų grupė apskaičiavo, kad ant Žemės paviršiaus per visą sprogimo pusrutulį kris iki 46 milijardų miuonų vienam cm2. Kažką iš to gausite, tada tiesiog prisiminkite, kad netoliese esantis gama spinduliuotės pliūpsnis yra blogas – aut. pastaba). Atrodo, kad tai yra daug – taip, taip. Šios dalelės iškristų iš dangaus ir jas sugertų viskas, kas pateks į jų kelią. Atsižvelgdami į tai, kaip gerai kūno audiniai gali sugerti miuonus, skaičiavimą atlikę astronomai nustatė, kad neapsaugotas žmogus gautų dešimtis kartų didesnę radiacijos dozę nei mirtina dozė. Paslėpimas nelabai padės: miuonai gali prasiskverbti į vandenį iki beveik 2 km gylio ir iki 800 m į akmenis! Todėl būtų paveikta beveik visa gyvybė Žemėje.

Taigi ozono sluoksnio ardymas nebūtų toks didelis dalykas. Tuo metu, kai tai tapo problema, dauguma gyvūnų ir augalų Žemėje jau seniai būtų mirę.

Tai košmaro scenarijus, aprašytas šio skyriaus pradžioje. Tačiau prieš pradėdami panikuoti, atminkite: galimas Etos Carinos gama spindulių pliūpsnis tikrai nebus nukreiptas mūsų kryptimi. Tačiau prieš baigdamas pasakysiu, kad yra dar vienas galimas gama spindulių pliūpsnio pirmtakas, kurį turime atsiminti. Jis vadinamas WR 104 ir sutapimas yra maždaug tokiu pat atstumu nuo mūsų kaip ir Eta. WR 104 yra dvejetainė sistema, kurios viena iš žvaigždžių yra išsipūtęs masyvus žvėris, artėjantis prie savo gyvenimo pabaigos. Jis gali sprogti, skleisdamas gama spindulių pliūpsnį, ir gali būti daugiau ar mažiau nukreiptas į mus, tačiau abi šios prielaidos yra netikslios. Greičiausiai šis pabaisa mums taip pat negresia, tačiau verta paminėti.