Кога Земята ще бъде завладяна от изблик на гама лъчи и защо всички живи същества ще умрат

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Както Плейт пише в Death From Above, избухването на гама лъчи е най-поразителното събитие след Големия взрив. Нито един такъв изблик не повтаря друг, но всички те възникват поради катастрофи от галактически мащаб: когато много големи звезди умират, преставайки да "горят" и колапсират под въздействието на собствената си гравитация или, вероятно, поради сблъсъка на две неутронни звезди (обекти с размерите на град, но с маса, като едно или две слънца).

В такива случаи енергията се изхвърля не равномерно във всички посоки, а в насочени лъчи. Това събитие е толкова грандиозно, че понякога може да се види с просто око за милиарди (!) светлинни години. Какво ще се случи, ако такъв лъч удари Земята?

Да предположим, че GRB се е случило много близо: на 100 светлинни години от нас. Дори на такова близко разстояние диаметърът на лъча на гама-лъчи би бил гигантски, 80 трилиона км. Това означава, че цялата Земя, цялата слънчева система ще бъде погълната от нея, като пясъчна бълха, уловена от цунами.

За щастие GRB са сравнително краткотрайни, така че лъчът ще ни удари за по-малко от секунда до няколко минути. Средният взрив продължава около десет секунди.

Това не е дълго в сравнение с въртенето на Земята, така че лъчът би ударил само едно полукълбо. Второто полукълбо би било относително безопасно… поне за известно време. Най-ужасните последици биха били на места точно под избухването на гама-лъчи (където изригването ще се вижда директно отгоре, в зенита) и минимални, където изригването ще се вижда на хоризонта. Но все пак, както ще видим, никое място на Земята не би било напълно безопасно.

Необузданата енергия, която ще бъде изхвърлена на Земята, е огромна. Това е повече от най-лошите кошмари на Студената война: това е като взривяване на ядрена бомба от един мегатон от страната на избухване на гама-лъчи над всеки 2,5 km2 от планетата. Това (вероятно) не е достатъчно, за да накара океаните да кипнат или да откъсне атмосферата от Земята, но унищожението би било извън разбирането.

Имайте предвид, че всичко това е от обект, намиращ се на разстояние от 900 трилиона км.

Всеки, който гледа небето в момента на светкавицата, може да ослепее, въпреки че пикът на яркостта във видимия диапазон вероятно ще бъде достигнат само след няколко секунди - достатъчно, за да трепне и да се обърне. Не че помогна много.

Тези, които в този момент щяха да бъдат хванати на улицата, щяха да имат големи проблеми. Дори и да не са били изгорени от топлината - а щяха да бъдат - те веднага щяха да получат фатално изгаряне от огромен поток ултравиолетова радиация. Озоновият слой буквално ще бъде унищожен мигновено, а UV лъчението както от избухването на гама-лъчите, така и от Слънцето ще достигне свободно до повърхността на Земята, правейки я, както и океаните, безплодни на дълбочина от няколко метра.

И това е само от UV лъчение и топлина. Изглежда жестоко дори да се споменават много, много по-лошите ефекти от излагането на гама и рентгенови лъчи.

Вместо това, нека се отклоним малко. Изблиците на гама лъчи са изключително редки. Макар че най-вероятно се случват няколко пъти на ден някъде във Вселената, самата вселена е много голяма. В момента вероятността един от тях да се появи на разстояние от 100 светлинни години от нас е нула. Перфектна, абсолютна нула. В близост до нас няма абсолютно никакви звезди, които по принцип биха могли да генерират избухване на гама лъчи. Най-близкият кандидат за свръхнова е по-далеч, а GRB са много по-редки от свръхновите.

Чувствам се по-добре? Добре. Сега нека опитаме по-реалистичен подход. Кой е най-близкият кандидат за източници на гама-лъчи?

В небето на южното полукълбо има незабележима за невъоръжено око звезда. Нарича се Eta Carinae, или просто Eta, неясна звезда в тълпа от по-ярки звезди. Въпреки това слабата й светлина е измамна, крие яростта й зад нея. Всъщност е на около 7500 светлинни години - всъщност най-далечната звезда, която може да се види с просто око.

Самата звезда (всъщност Ета може да е двоична система, две звезди, обикалящи една около друга. Материалът около звездата дава толкова много яркост и смущения, че астрономите все още не са сто процента сигурни) е чудовище: масата й може да бъде 100 пъти масата на Слънцето или повече, и излъчва 5 милиона пъти повече енергия от Слънцето – за една секунда излъчва толкова светлина, колкото Слънцето ще излъчи за два месеца. От време на време Ета има спазми и тя изхвърля огромни количества материя. През 1843 г. тя получава толкова силен припадък, че става втората най-ярка звезда в небето, дори и на такова голямо разстояние. Той изхвърли гигантски количества материя, надвишаващи десет пъти масата на Слънцето при скорости над 1,5 милиона км/ч. Днес виждаме последствията от тази експлозия под формата на два огромни облака от разминаваща се материя, подобни на изстрела на космически пистолет. Това събитие беше почти толкова мощно, колкото свръхновата.

Ета има всички белези на предстояща GRB. Със сигурност ще избухне като свръхнова, но не се знае дали ще бъде гама-избухване от типа на хипернова или не. Трябва също да се отбележи, че ако експлодира и излъчи гама-лъчи, ориентацията на тази система е такава, че лъчът няма да удари Земята. Можем да определим това от геометрията на газовите облаци, изхвърлени по време на конфискацията от 1843 г.: части от набъбващия газ са наклонени спрямо нас под ъгъл от около 45° и всички изблици на гама лъчи биха били насочени по тази ос. Нека обясня по-конкретно: в краткосрочен или дори средносрочен план гама-избухването от Ета или другаде не ни заплашва.

Но все пак е интересно да се замислим "ами ако". Ами ако Ета ни беше нацелила и се превърна в хипернова? Какво щеше да стане тогава?

Отново нищо добро. Въпреки факта, че дори няма да се доближи по яркост до Слънцето, ще бъде толкова ярко, колкото Луната, или дори десет пъти по-ярко. Не можете да го погледнете без да примижате, но тази яркост ще продължи само няколко секунди или минути, така че вероятно няма да има дългосрочни щети на жизнените цикли на флората или фауната.

Ултравиолетовият лъч ще бъде интензивен, но кратък. Хората на открито биха получили умерено слънчево изгаряне, но вероятно няма да има статистически значимо увеличение на заболеваемостта от рак на кожата в бъдеще.

Но с гама и рентгеновите лъчи ситуацията е съвсем различна. Земната атмосфера би погълнала тези видове радиация и последствията биха били много по-лоши, отколкото в случай на близка свръхнова.

Най-пряката последица би била мощен електромагнитен импулс, много по-мощен от този, генериран на Хаваите по време на ядрените тестове на устройството Starfish Prime. В този случай EMP (електромагнитен импулс – прибл. ТАСС) би унищожил моментално всяко неекранирано електронно устройство в това полукълбо на Земята, което е насочено към избухването. Компютри, телефони, самолети, автомобили, всякакви предмети с електроника биха спрели да работят. Това важи и за енергийните системи: огромни токове ще бъдат инжектирани в електропроводите, което ще доведе до тяхното претоварване. Хората щяха да бъдат без електричество и без никакви средства за комуникация на дълги разстояния (оборудването на всички спътници така или иначе щеше да изгори от гама-лъчение). Това не би било просто неудобство, защото това означава, че болници, пожарни и други служби за спешна помощ също ще бъдат без електричество.

Но, както ще видим след малко, може да не се нуждаем от спешни услуги…

Последиците за земната атмосфера биха били тежки. Учените изучават отблизо тази ситуация. Използвайки същите модели, описани в глава 3, и приемайки, че GRB произхожда от разстоянието на Ета, те определят какви ще бъдат последствията. И тези последици не са никак обнадеждаващи.

Озоновият слой ще бъде силно засегнат. Гама лъчите от избухването биха унищожили напълно молекулите на озона. Озоновият слой в световен мащаб ще бъде намален средно с 35%, а в някои избрани региони ще бъде намален с повече от 50%. Това е невероятно вредно само по себе си – имайте предвид, че сегашните ни проблеми с озона са причинени от сравнително малък спад, само около 3%.

Последиците от това са много дългосрочни и могат да продължат с години – дори след пет години озоновият слой може да остане с 10% по-тънък. През това време UV радиацията от Слънцето ще бъде по-интензивна на земната повърхност. Микроорганизмите, които образуват гръбнака на хранителната верига, са много чувствителни към него. Мнозина биха загинали, което ще доведе до евентуално изчезване на други видове по-високо от хранителната верига.

Като капак на всичко, червеникаво-кафявият азотен диоксид, генериран от избухването на гама-лъчи от Eta Carina (вижте глави 2 и 3), би намалил значително количеството слънчева светлина, достигаща до Земята.

Точните последици от това са трудни за определяне, но изглежда вероятно намаляването на количеството слънчева светлина върху цялата Земя дори с няколко процента (азотният диоксид ще се разпространи в атмосферата) ще доведе до значително охлаждане на Земята и вероятно може да се превърне в иницииращ фактор за ледниковия период.

Освен това в химическата смес ще има достатъчно азотна киселина, която би представлявал киселинният дъжд, а това също теоретично би имало опустошителни последици за околната среда.

След това има проблем с субатомните частици (космически лъчи) от избухването. Какви щети биха били от тях, не се знае конкретно. Но, както обсъдихме в глави 2 и 3, високоенергийните частици могат да имат голямо разнообразие от последствия на Земята. Избухването на гама-лъчи на 7500 светлинни години би изпратило огромен брой субатомни частици в нашата атмосфера и те ще летят със скорост малко по-малка от скоростта на светлината. Само няколко часа след появата на избухването те вече щяха да нахлуят в атмосферата ни, изливайки дъжд от мюони. Ние постоянно наблюдаваме мюони, пристигащи от космоса, но в малки количества. Въпреки това, близкият GRB би генерирал маса мюони. Една група астрономи изчислиха, че до 46 милиарда мюона на cm2 ще паднат на земната повърхност през цялото избухнало полукълбо. Нещо, което получавате от това, след което просто си спомнете, че близкото изблик на гама лъчение е лошо - бел.автор.). Изглежда, че това е много - е, да, така е. Тези частици ще излязат от небето и ще бъдат погълнати от всичко, което се изпречи на пътя им. Като се има предвид колко добре телесните тъкани могат да абсорбират мюони, астрономите, извършили изчислението, установиха, че незащитен човек ще получи доза радиация десетки пъти по-висока от смъртоносната доза. Скриването няма да помогне много: мюоните могат да проникнат във водата на дълбочина от почти 2 км и до 800 m в скали! Следователно почти целият живот на Земята ще бъде засегнат.

Така че разрушаването на озона не би било толкова голяма работа. По времето, когато това стане проблем, повечето животни и растения на Земята щяха да са мъртви отдавна.

Това е кошмарният сценарий, описан в началото на тази глава. Въпреки това, преди да започнете да се паникьосвате, запомнете: възможният изблик на гама-лъчи на Eta Carina със сигурност няма да бъде насочен в нашата посока. Но преди да завършим, ще кажа, че има още един възможен предшественик на гама-лъчевия изблик, който трябва да запомним. Нарича се WR 104 и по съвпадение е на приблизително същото разстояние от нас като Eta. WR 104 е двоична система, една от звездите на която е подут масивен звяр, наближаващ края на живота си. Може да експлодира, излъчвайки гама лъчи, и може да е насочен повече или по-малко към нас, но и двете тези предположения са неточни. По всяка вероятност това чудовище също не ни заплашва, но си струва да се спомене.