Când Pământul va fi depășit de o explozie de raze gamma și de ce toate ființele vii vor muri

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

După cum scrie Plait în Death From Above, o explozie de raze gamma este cel mai izbitor eveniment de la Big Bang. Nicio astfel de explozie nu repetă alta, dar toate apar din cauza unor catastrofe de scară galactică: atunci când stelele foarte mari mor, încetând să „ardă” și să se prăbușească sub influența propriei gravitații sau, probabil, din cauza ciocnirii a două stele neutronice. (obiecte de dimensiunea orașului, dar cu o masă, ca unul sau doi Sori).

În astfel de cazuri, energia este ejectată nu uniform în toate direcțiile, ci în fascicule direcționate. Acest eveniment este atât de grandios încât uneori poate fi văzut cu ochiul liber miliarde (!) de ani lumină. Ce se va întâmpla dacă un astfel de fascicul va lovi Pământul?

Să presupunem că GRB s-a întâmplat foarte aproape: la 100 de ani lumină distanță. Chiar și la o distanță atât de apropiată, diametrul fasciculului de explozie de raze gamma ar fi gigantic, de 80 de trilioane de km. Aceasta înseamnă că întregul Pământ, întregul sistem solar ar fi înghițit de acesta, ca un purice de nisip capturat de un tsunami.

Din fericire, GRB-urile sunt relativ de scurtă durată, așa că fasciculul ne va lovi în mai puțin de o secundă până la câteva minute. Explozia medie durează aproximativ zece secunde.

Acest lucru nu este mult timp în comparație cu rotația Pământului, așa că fasciculul ar lovi doar o emisferă. A doua emisferă ar fi relativ sigură… cel puțin pentru ceva timp. Cele mai îngrozitoare consecințe ar fi în locuri direct sub explozia de raze gamma (unde fulgerul ar fi vizibil direct deasupra capului, la zenit) și minime acolo unde fulgerul ar fi vizibil la orizont. Dar totuși, după cum vom vedea, niciun loc de pe Pământ nu ar fi complet sigur.

Energia nestăpânită care ar fi aruncată pe Pământ este copleșitoare. Acesta este mai mult decât cele mai grave coșmaruri ale Războiului Rece: este ca și cum ați detona o bombă nucleară de un megaton din partea unei explozii de raze gamma pe fiecare 2,5 km2 de pe planetă. Acest lucru nu este (probabil) suficient pentru a face oceanele să fiarbă sau pentru a smulge atmosfera de pe Pământ, dar distrugerea ar fi dincolo de înțelegere.

Rețineți că toate acestea provin de la un obiect situat la o distanță de 900 de trilioane de km.

Oricine se uită la cer în momentul blițului ar putea orbi, deși vârful de luminozitate în intervalul vizibil ar fi probabil atins doar după câteva secunde - suficient pentru a tresări și a se întoarce. Nu că a ajutat prea mult.

Cei care în acel moment ar fi fost prinși pe stradă ar fi avut mari probleme. Chiar dacă nu ar fi fost arse de căldură - și ar fi fost - ar fi primit instantaneu o arsură fatală de la un flux imens de radiații ultraviolete. Stratul de ozon ar fi literalmente distrus instantaneu, iar radiația UV atât de la izbucnirea razelor gamma, cât și de la Soare ar ajunge liber la suprafața Pământului, făcându-l, la fel ca și oceanele, sterile la o adâncime de câțiva metri.

Și asta se datorează numai radiațiilor UV și căldurii. Pare crud să menționăm chiar și efectele mult, mult mai rele ale expunerii la raze gamma și X.

În schimb, să ne abatem puțin. Exploziile de raze gamma sunt incredibil de rare. Deși cel mai probabil apar de câteva ori pe zi undeva în univers, universul în sine este foarte mare. În prezent, probabilitatea ca una dintre ele să apară la o distanță de 100 de ani lumină de noi este zero. Perfect, zero absolut. În apropierea noastră nu există absolut nicio stele care ar putea, în principiu, să genereze o explozie de raze gamma. Cel mai apropiat candidat de supernovă este mai departe, iar GRB-urile sunt mult mai rare decât supernovele.

Te simți mai bine? Bine. Acum să încercăm o abordare mai realistă. Care este cel mai apropiat candidat pentru sursele de explozie de raze gamma?

Pe cerul emisferei sudice există o stea neremarcabilă cu ochiul liber. Se numește Eta Carinae, sau pur și simplu Eta, o stea slabă într-o mulțime de stele mai strălucitoare. Cu toate acestea, lumina ei slabă înșală, ascunzându-și furia în spatele ei. De fapt, se află la aproximativ 7.500 de ani lumină distanță - de fapt, cea mai îndepărtată stea care poate fi văzută cu ochiul liber.

Steaua în sine (de fapt, Eta poate fi un sistem binar, două stele orbitând una în jurul celeilalte. Materialul care înconjoară steaua oferă atât de multă luminozitate și interferență încât astronomii încă nu sunt sută la sută siguri) este un monstru: masa sa poate fi de 100. de ori mai mult decât masa Soarelui și emite de 5 milioane de ori mai multă energie decât Soarele - într-o secundă emite atât de multă lumină cât va emite Soarele în două luni. Din când în când, Eta are spasme și vărsă cantități uriașe de materie. În 1843, a avut o criză atât de violentă încât a devenit a doua cea mai strălucitoare stea de pe cer, chiar și la o distanță atât de mare. A aruncat cantități gigantice de materie de peste zece ori masa Soarelui la viteze de peste 1,5 milioane km/h. Astăzi vedem consecințele acelei explozii sub forma a doi nori uriași de materie divergentă, asemănătoare cu împușcătura unui pistol spațial. Acel eveniment a fost aproape la fel de puternic ca supernova.

Eta are toate semnele distinctive ale unui GRB iminent. Cu siguranță va exploda ca o supernovă, dar nu se știe dacă va fi sau nu o explozie de raze gamma de tip hipernova. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, dacă explodează și emite o explozie de raze gamma, orientarea acestui sistem este astfel încât fasciculul să nu lovească Pământul. Putem determina acest lucru din geometria norilor de gaz ejectați în timpul confiscării din 1843: porțiunile de gaz de umflare sunt înclinate față de noi la un unghi de aproximativ 45 °, iar orice explozie de raze gamma ar fi îndreptate de-a lungul acelei axe. Permiteți-mi să explic mai precis: pe termen scurt sau chiar mediu, explozia de raze gamma de la Eta sau din altă parte nu ne amenință.

Dar este totuși interesant să ne gândim la „ce-ar fi dacă”. Dacă Eta ne-ar fi țintit și s-ar fi transformat într-o hipernovă? Ce s-ar întâmpla atunci?

Din nou, nimic bun. În ciuda faptului că nici măcar nu s-ar apropia ca strălucire de Soare, ar fi la fel de strălucitor ca Luna, sau chiar de zece ori mai strălucitor. Nu ai putea să-l privești fără să stârnești ochii, dar acea luminozitate ar dura doar câteva secunde sau minute, așa că probabil că nu ar exista daune pe termen lung ale ciclurilor de viață ale florei sau faunei.

Fascicul ultraviolet ar fi intens, dar scurt. Oamenii în aer liber ar suferi arsuri solare moderate, dar probabil că nu va exista o creștere semnificativă statistic a incidenței cancerului de piele în viitor.

Dar cu raze gamma și X, situația este complet diferită. Atmosfera Pământului ar absorbi aceste tipuri de radiații, iar consecințele ar fi mult mai grave decât în cazul unei supernove din apropiere.

Cea mai directă consecință ar fi un impuls electromagnetic puternic, mult mai puternic decât cel generat în Hawaii în timpul testelor nucleare ale dispozitivului Starfish Prime. În acest caz, EMP (impuls electromagnetic - aprox. TASS) ar distruge instantaneu orice dispozitiv electronic neecranat din emisfera respectivă a Pământului, care era îndreptat către explozie. Calculatoarele, telefoanele, avioanele, mașinile, orice obiect cu electronică ar înceta să funcționeze. Acest lucru se aplică și sistemelor de alimentare: curenți uriași ar fi injectați în liniile electrice, cauzând supraîncărcarea acestora. Oamenii ar fi fără electricitate și fără niciun mijloc de comunicare la distanță lungă (echipamentul tuturor sateliților s-ar fi ars oricum din cauza radiațiilor gamma). Acest lucru nu ar fi doar un inconvenient, pentru că înseamnă că spitalele, pompierii și alte servicii de urgență ar fi, de asemenea, fără electricitate.

Dar, după cum vom vedea într-un moment, este posibil să nu avem nevoie de servicii de urgență…

Consecințele pentru atmosfera Pământului ar fi grave. Oamenii de știință studiază îndeaproape această situație. Folosind aceleași modele descrise în capitolul 3 și presupunând că GRB-ul își are originea la distanța lui Eta, au determinat care ar fi consecințele. Și aceste consecințe nu sunt deloc încurajatoare.

Stratul de ozon ar fi lovit puternic. Razele gamma de la explozie ar distruge complet moleculele de ozon. Stratul de ozon la nivel mondial ar fi redus cu o medie de 35%, iar în unele regiuni selectate ar fi redus cu peste 50%. Acest lucru este incredibil de dăunător în sine - rețineți, problemele noastre actuale cu ozonul sunt cauzate de o scădere relativ mică, de doar 3% și ceva.

Consecințele acestui lucru sunt pe termen foarte lung și pot dura ani de zile - chiar și după cinci ani, stratul de ozon poate rămâne cu 10% mai subțire. În acest timp, radiațiile UV de la Soare ar fi mai intense pe suprafața Pământului. Microorganismele care formează coloana vertebrală a lanțului trofic sunt foarte sensibile la acesta. Mulți ar muri, ducând la eventuala dispariție a altor specii mai sus în lanțul trofic.

În plus, dioxidul de azot brun-roșcat generat de explozia de raze gamma de la Eta Carina (vezi capitolele 2 și 3) ar reduce semnificativ cantitatea de lumină solară care ajunge pe Pământ.

Consecințele exacte ale acestui lucru sunt greu de determinat, dar pare probabil ca o scădere a cantității de lumină solară pe întregul Pământ chiar și cu câteva procente (dioxidul de azot s-ar răspândi în atmosfera) ar duce la o răcire semnificativă a Pământului și ar putea, probabil, să devină un factor de inițiere pentru era glaciară.

În plus, ar exista suficient acid azotic în amestecul chimic pe care l-ar reprezenta ploaia acidă, iar acest lucru ar avea, de asemenea, teoretic consecințe devastatoare pentru mediu.

În continuare, există o problemă cu particulele subatomice (razele cosmice) de la explozie. Ce pagube ar fi fost de la ei nu se știe în mod concret. Dar, așa cum am discutat în capitolele 2 și 3, particulele de înaltă energie pot avea o mare varietate de consecințe pe Pământ. O explozie de raze gamma la 7.500 de ani lumină distanță ar trimite un număr imens de particule subatomice în atmosfera noastră, iar acestea ar zbura cu o viteză puțin mai mică decât viteza luminii. La doar câteva ore după ce a apărut izbucnirea, ar fi izbucnit deja în atmosfera noastră, revărsând o ploaie de muoni. Observăm constant muonii care sosesc din spațiu, dar în cantități mici. Cu toate acestea, un GRB din apropiere ar genera o masă de muoni. Un grup de astronomi a calculat că până la 46 de miliarde de muoni pe cm2 ar cădea pe suprafața Pământului pe toată emisfera de explozie. Ceva ce obțineți din asta, apoi amintiți-vă că o explozie de radiații gamma din apropiere este dăunătoare - nota autorului). Se pare că asta este mult - ei bine, da, este. Aceste particule ar ieși în cascadă din cer și ar fi absorbite de orice le iese în cale. Având în vedere cât de bine pot absorbi muonii țesuturile corpului, astronomii care au efectuat calculul au descoperit că o persoană neprotejată ar primi o doză de radiații de zeci de ori mai mare decât doza letală. Ascunderea nu va ajuta prea mult: muonii pot pătrunde în apă la o adâncime de aproape 2 km și până la 800 m în roci! Prin urmare, aproape toată viața de pe Pământ ar fi afectată.

Deci epuizarea stratului de ozon nu ar fi o problemă atât de mare. Până când a devenit o problemă, majoritatea animalelor și plantelor de pe Pământ ar fi murit cu mult timp în urmă.

Acesta este scenariul de coșmar descris la începutul acestui capitol. Cu toate acestea, înainte de a începe să intrați în panică, amintiți-vă: posibila explozie de raze gamma a lui Eta Carina cu siguranță nu va fi îndreptată în direcția noastră. Dar înainte de a încheia, voi spune că există un alt posibil precursor al exploziei de raze gamma, de care trebuie să ne amintim. Se numește WR 104 și, întâmplător, este cam la aceeași distanță de noi ca Eta. WR 104 este un sistem binar, al cărui stele este o fiară masivă umflată care se apropie de sfârșitul vieții sale. Ar putea exploda, emițând o explozie de raze gamma și ar putea fi îndreptat mai mult sau mai puțin către noi, dar ambele ipoteze sunt inexacte. După toate probabilitățile, nici acest monstru nu ne amenință, dar merită menționat.