Kad Zemi pārņems gamma staru uzliesmojums un kāpēc viss dzīvais ies bojā

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Kā raksta Plaita grāmatā Death From Above, gamma staru uzliesmojums ir visspilgtākais notikums kopš Lielā sprādziena. Neviens šāds sprādziens neatkārtojas, bet tie visi rodas galaktikas mēroga katastrofu dēļ: kad mirst ļoti lielas zvaigznes, kas pārstāj "degt" un sabrūk savas gravitācijas ietekmē vai, domājams, divu neitronu zvaigžņu sadursmes dēļ. (objekti pilsētas lielumā, bet ar masu, piemēram, viena vai divas Saules).

Šādos gadījumos enerģija tiek izvadīta nevis vienmērīgi visos virzienos, bet gan virzītos staros. Šis notikums ir tik grandiozs, ka dažkārt to ar neapbruņotu aci var redzēt miljardiem (!) gaismas gadu. Kas notiks, ja šāds stars trāpīs Zemei?

Pieņemsim, ka GRB notika ļoti tuvu: 100 gaismas gadu attālumā. Pat tik tuvā attālumā gamma staru kūļa diametrs būtu milzīgs, 80 triljoni km. Tas nozīmē, ka tā apritu visu Zemi, visu Saules sistēmu kā smilšu blusu, ko sagūstījis cunami.

Par laimi GRB ir salīdzinoši īslaicīgi, tāpēc stars mūs sasniegs mazāk nekā sekundes līdz vairāku minūšu laikā. Vidējais uzliesmojums ilgst apmēram desmit sekundes.

Tas nav ilgs laiks, ja salīdzina ar Zemes rotāciju, tāpēc stars trāpīs tikai vienā puslodē. Otrā puslode būtu samērā droša… vismaz kādu laiku. Visbriesmīgākās sekas būtu vietās, kas atrodas tieši zem gamma staru uzliesmojuma (kur uzliesmojums būtu redzams tieši virs galvas, zenītā), un minimālas, kur uzliesmojums būtu redzams pie horizonta. Bet tomēr, kā mēs redzēsim, neviena vieta uz Zemes nebūtu pilnīgi droša.

Nevaldāmā enerģija, kas tiktu izmesta uz Zemes, ir milzīga. Tas ir vairāk nekā ļaunākie Aukstā kara murgi: tas ir kā vienas megatonnas kodolbumbas uzspridzināšana no gamma staru uzliesmojuma puses uz katriem 2,5 km2 planētas. Ar to (iespējams) nepietiek, lai okeāni uzvārītos vai atmosfēru norautu no Zemes, taču iznīcināšana būtu neaptverama.

Paturiet prātā, ka tas viss ir no objekta, kas atrodas 900 triljonu km attālumā.

Ikviens, kurš zibspuldzes brīdī skatās debesīs, varētu kļūt akls, lai gan redzamā diapazona spilgtuma maksimums, visticamāk, tiktu sasniegts tikai pēc dažām sekundēm – pietiekami, lai saraustītos un novērstu. Ne jau tas daudz palīdzēja.

Tiem, kuri tajā brīdī būtu pieķerti uz ielas, būtu bijušas lielas problēmas. Pat ja tos nebūtu apdedzinājis karstums – un tas būtu bijis –, viņi acumirklī būtu guvuši nāvējošu apdegumu no milzīgas ultravioletā starojuma straumes. Ozona slānis burtiski tiktu iznīcināts uzreiz, un UV starojums gan no gamma staru uzliesmojuma, gan Saules brīvi sasniegtu Zemes virsmu, padarot to, kā arī okeānus, neauglīgus vairāku metru dziļumā.

Un tas ir tikai no UV starojuma un siltuma. Šķiet nežēlīgi pat pieminēt daudz, daudz sliktāko ietekmi, ko rada gamma un rentgenstaru iedarbība.

Tā vietā nedaudz novirzīsimies. Gamma staru uzliesmojumi ir neticami reti. Lai gan tie, visticamāk, notiek vairākas reizes dienā kaut kur Visumā, pats Visums ir ļoti liels. Šobrīd varbūtība, ka kāds no tiem notiks 100 gaismas gadu attālumā no mums, ir nulle. Perfekti, absolūta nulle. Mūsu tuvumā nav absolūti nevienas zvaigznes, kas principā varētu radīt gamma staru uzliesmojumu. Tuvākā supernovas kandidāte atrodas tālāk, un GRB ir daudz retāk nekā supernovas.

Justies labāk? Labi. Tagad izmēģināsim reālistiskāku pieeju. Kurš ir tuvākais gamma staru pārrāvuma avotu kandidāts?

Dienvidu puslodes debesīs ar neapbruņotu aci redzama neievērojama zvaigzne. To sauc Eta Carinae vai vienkārši Eta, blāva zvaigzne spožāku zvaigžņu pūlī. Tomēr viņas blāva gaisma maldina, slēpjot aiz tās savu niknumu. Tā patiesībā atrodas aptuveni 7500 gaismas gadu attālumā – patiesībā tā ir vistālāk redzamā zvaigzne, ko var redzēt ar neapbruņotu aci.

Pati zvaigzne (patiesībā Eta var būt bināra sistēma, divas zvaigznes riņķo viena ap otru. Materiāls, kas ieskauj zvaigzni, rada tik lielu spilgtumu un traucējumus, ka astronomi joprojām nav simtprocentīgi pārliecināti) ir briesmonis: tās masa var būt 100 reizes lielāka par Saules masu vai vairāk, un tā izstaro 5 miljonus reižu vairāk enerģijas nekā Saule – vienā sekundē tā izstaro tik daudz gaismas, cik Saule izstaros divu mēnešu laikā. Ik pa laikam Etai ir spazmas, un viņa izspiež milzīgu daudzumu vielas. 1843. gadā viņai bija tik spēcīga lēkme, ka viņa kļuva par otro spožāko zvaigzni debesīs pat tik lielā attālumā. Tas izmeta milzīgus vielas daudzumus, kas desmit reizes pārsniedza Saules masu ar ātrumu, kas pārsniedz 1,5 miljonus km/h. Šodien mēs redzam šī sprādziena sekas divu milzīgu, atšķirīgas vielas mākoņu veidā, līdzīgi kā kosmosa lielgabala šāviens. Šis notikums bija gandrīz tikpat spēcīgs kā supernova.

Eta piemīt visas gaidāmā GRB pazīmes. Tas noteikti eksplodēs kā supernova, taču nav zināms, vai tas būs hipernovas tipa gamma staru uzliesmojums vai nē. Jāņem vērā arī tas, ka tad, ja tā eksplodē un izstaro gamma staru uzliesmojumu, šīs sistēmas orientācija ir tāda, ka stars Zemei netrāpīs. Mēs to varam noteikt pēc 1843. gada sagrābšanas laikā izmesto gāzes mākoņu ģeometrijas: uzbriestošās gāzes daļas ir noliektas attiecībā pret mums aptuveni 45 ° leņķī, un visi gamma staru uzliesmojumi būtu vērsti pa šo asi. Paskaidrošu konkrētāk: īstermiņā vai pat vidējā termiņā gamma staru uzliesmojums no Eta vai citur mūs neapdraud.

Bet joprojām ir interesanti apdomāt "kā būtu, ja būtu". Kā būtu, ja Eta būtu mērķējusi uz mums un pārvērtusies par hipernovu? Kas tad notiktu?

Atkal nekas labs. Neskatoties uz to, ka tā spožumā pat netuvotos Saulei, tā būtu tikpat spoža kā Mēness vai pat desmit reizes spožāka. Uz to nevarētu skatīties bez acs acs acs acs aci, taču šis spilgtums ilgs tikai dažas sekundes vai minūtes, tāpēc, visticamāk, floras vai faunas dzīves cikliem nebūtu nekādu ilgtermiņa bojājumu.

Ultravioletais starojums būtu intensīvs, bet īss. Cilvēki ārpus telpām piedzīvo mērenu saules apdegumu, taču, visticamāk, nākotnē nebūs statistiski nozīmīga ādas vēža pieauguma.

Bet ar gamma un rentgena stariem situācija ir pavisam cita. Zemes atmosfēra absorbētu šāda veida starojumu, un sekas būtu daudz sliktākas nekā tuvumā esošas supernovas gadījumā.

Tiešākās sekas būtu spēcīgs elektromagnētiskais impulss, kas ir daudz jaudīgāks par Havaju salās radīto Starfish Prime ierīces kodolizmēģinājumu laikā. Šajā gadījumā EMP (elektromagnētiskais impulss - apm. TASS) uzreiz iznīcinātu jebkuru neekranētu elektronisku ierīci šajā Zemes puslodē, kas bija vērsta uz sprādziena pusi. Datori, telefoni, lidmašīnas, automašīnas, jebkurš objekts ar elektroniku pārstātu darboties. Tas attiecas arī uz energosistēmām: elektrolīnijās tiktu ievadītas milzīgas strāvas, izraisot to pārslodzi. Cilvēki paliktu bez elektrības un bez jebkādiem tālsatiksmes sakaru līdzekļiem (visu satelītu iekārtas tik un tā būtu izdegušas no gamma starojuma). Tas nebūtu tikai neērtības, jo bez elektrības paliktu arī slimnīcas, ugunsdzēsēji un citi neatliekamās palīdzības dienesti.

Bet, kā mēs pēc mirkļa redzēsim, mums, iespējams, nebūs vajadzīgi ārkārtas dienesti …

Sekas uz Zemes atmosfēru būtu smagas. Zinātnieki rūpīgi pēta šo situāciju. Izmantojot tos pašus modeļus, kas aprakstīti 3. nodaļā, un pieņemot, ka GRB radās Eta attālumā, viņi noteica, kādas būs sekas. Un šīs sekas nebūt nav iepriecinošas.

Ozona slānis tiktu smagi ietekmēts. Uzliesmojuma radītie gamma stari pilnībā iznīcinātu ozona molekulas. Ozona slānis visā pasaulē tiktu samazināts vidēji par 35%, un dažos izvēlētajos reģionos tas samazinātos par vairāk nekā 50%. Tas pats par sevi ir neticami kaitīgi - ņemiet vērā, ka mūsu pašreizējās ozona problēmas izraisa salīdzinoši neliels kritums, tikai aptuveni 3%.

Sekas tam ir ļoti ilgstošas un var ilgt gadiem – pat pēc pieciem gadiem ozona slānis var palikt par 10% plānāks. Šajā laikā Saules UV starojums uz Zemes virsmas būtu intensīvāks. Mikroorganismi, kas veido barības ķēdes mugurkaulu, ir ļoti jutīgi pret to. Daudzi nomirtu, izraisot citu sugu izzušanu, kas atrodas augstāk barības ķēdē.

Turklāt sarkanbrūns slāpekļa dioksīds, ko rada gamma staru uzliesmojums no Eta Carina (skat. 2. un 3. nodaļu), ievērojami samazinātu Saules gaismas daudzumu, kas sasniedz Zemi.

Precīzas tā sekas ir grūti noteikt, taču šķiet iespējams, ka saules gaismas daudzuma samazināšanās uz visas Zemes pat par dažiem procentiem (slāpekļa dioksīds izplatītos pa atmosfēru) izraisītu ievērojamu Zemes atdzišanu un domājams, varētu kļūt par ledus laikmeta ierosmes faktoru.

Turklāt ķīmiskajā maisījumā būtu pietiekami daudz slāpekļskābes, ko radītu skābie lietus, un tas arī teorētiski atstātu postošas sekas uz vidi.

Tālāk ir problēma ar subatomiskām daļiņām (kosmiskiem stariem) no sprādziena. Kāds kaitējums no tiem būtu bijis, konkrēti nav zināms. Bet, kā mēs runājām 2. un 3. nodaļā, lielas enerģijas daļiņām var būt ļoti dažādas sekas uz Zemes. Gamma staru uzliesmojums 7500 gaismas gadu attālumā mūsu atmosfērā nosūtītu milzīgu skaitu subatomisku daļiņu, un tās lidotu ar ātrumu, kas ir nedaudz mazāks par gaismas ātrumu. Tikai dažas stundas pēc uzliesmojuma parādīšanās tie jau būtu ielauzušies mūsu atmosfērā, izlejot mionu lietu. Mēs pastāvīgi novērojam mionus, kas ierodas no kosmosa, bet nelielos daudzumos. Tomēr tuvumā esošais GRB radītu mionu masu. Viena astronomu grupa aprēķināja, ka uz Zemes virsmas visā sprādziena puslodē nokristu līdz 46 miljardiem mionu uz cm2. Kaut ko jūs no tā iegūstat, tad atcerieties, ka tuvumā esošais gamma starojuma uzliesmojums ir slikts - autora piezīme). Šķiet, ka tas ir daudz – nu jā, tā ir. Šīs daļiņas izplūstu no debesīm, un tās absorbētu viss, kas viņu ceļā nonāktu. Ņemot vērā to, cik labi ķermeņa audi spēj absorbēt mionus, astronomi, kuri veica aprēķinu, atklāja, ka neaizsargāts cilvēks saņemtu starojuma devu, kas desmitiem reižu pārsniedz letālo devu. Slēpšanās neko daudz nepalīdzēs: mioni var iekļūt ūdenī gandrīz 2 km dziļumā un līdz pat 800 m akmeņos! Tādējādi tiktu ietekmēta gandrīz visa dzīvība uz Zemes.

Tātad ozona noārdīšanās nebūtu tik liela problēma. Līdz brīdim, kad tā kļuva par problēmu, lielākā daļa dzīvnieku un augu uz Zemes jau sen būtu miruši.

Šis ir šīs nodaļas sākumā aprakstītais murgu scenārijs. Tomēr, pirms sāc krist panikā, atceries: iespējamais Eta Carina gamma staru uzliesmojums noteikti netiks vērsts mūsu virzienā. Bet pirms noapaļošanas es teikšu, ka ir vēl viens iespējamais gamma staru uzliesmojuma priekštecis, kas mums ir jāatceras. To sauc WR 104, un nejauši tas atrodas apmēram tādā pašā attālumā no mums kā Eta. WR 104 ir bināra sistēma, kuras viena no zvaigznēm ir uzpūsts masīvs zvērs, kas tuvojas sava mūža beigām. Tas var eksplodēt, izstarot gamma staru uzliesmojumu, un tas var būt vairāk vai mazāk vērsts pret mums, taču abi šie pieņēmumi ir neprecīzi. Visticamāk, šis briesmonis arī mums nedraud, bet ir vērts pieminēt.