Жерді гамма-сәуленің жарылысы қашан басып алады және неге барлық тірі заттар өледі

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Плаит «Жоғарыдан келген өлім» кітабында жазғандай, гамма-сәуленің жарылуы Үлкен жарылыстан кейінгі ең таңғаларлық оқиға. Мұндай жарылыс екіншісін қайталамайды, бірақ олардың барлығы галактикалық масштабтағы апаттарға байланысты туындайды: өте үлкен жұлдыздар өлгенде, өздерінің ауырлық күшінің әсерінен «жануды» және құлауды тоқтатады немесе, мүмкін, екі нейтрондық жұлдыздың соқтығысуына байланысты. (объектілер қала өлшемі, бірақ массасы бір немесе екі Күн сияқты).

Мұндай жағдайларда энергия барлық бағытта біркелкі емес, бағытталған сәулелерде шығарылады. Бұл оқиғаның орасан зор болғаны сонша, оны кейде миллиардтаған (!) жарық жылдарында жай көзбен көруге болады. Мұндай сәуле Жерге түссе не болады?

GRB өте жақын жерде болды делік: 100 жарық жылы. Осындай жақын қашықтықта да гамма-сәулелерінің жарылуы сәулесінің диаметрі орасан зор, 80 триллион км болар еді. Бұл бүкіл Жерді, бүкіл Күн жүйесін цунами басып алған құм бүргелері сияқты жұтып қоятынын білдіреді.

Бақытымызға орай, GRB салыстырмалы түрде қысқа мерзімді, сондықтан сәуле бізге секундтан бірнеше минутқа дейін жетеді. Орташа жарылыс шамамен он секундқа созылады.

Бұл Жердің айналуымен салыстырғанда ұзақ уақыт емес, сондықтан сәуле тек бір жарты шарға тиеді. Екінші жарты шар салыстырмалы түрде қауіпсіз болар еді … кем дегенде біраз уақытқа. Ең қорқынышты салдарлар гамма-сәулелік жарылыстан төмен орналасқан жерлерде (алау тікелей төбеден, зенитте көрінеді) және алау көкжиекте көрінетін жерде минималды болады. Бірақ бәрібір, біз көретініміздей, Жердегі ешбір жер толығымен қауіпсіз болмайды.

Жерге төгілетін шектен тыс энергия өте көп. Бұл қырғи-қабақ соғыстың ең қорқынышты армандарынан да көп: бұл планетаның әрбір 2,5 км2 жерінде гамма-сәуленің жарылуы жағынан бір мегатонналық ядролық бомбаны жару сияқты. Бұл (мүмкін) мұхиттарды қайнату немесе атмосфераны Жерден жұлып алу үшін жеткіліксіз, бірақ жойылу түсініксіз болар еді.

Есіңізде болсын, мұның бәрі 900 триллион км қашықтықта орналасқан нысаннан.

Жарқылдау кезінде аспанға қараған кез келген адам соқыр болып қалуы мүмкін, дегенмен көрінетін диапазондағы жарықтық шыңына бірнеше секундтан кейін ғана жетуі мүмкін - бұл жыпылықтау және бұрылу үшін жеткілікті. Бұл көп көмектесті деп емес.

Сол кезде көшеде ұсталғандар үлкен қиындықтарға тап болар еді. Тіпті егер олар ыстықта күйіп кетпесе де - және олар болар еді - олар ультракүлгін сәулеленудің үлкен ағынынан бірден өлімге әкелетін күйік алар еді. Озон қабаты лезде жойылып, гамма-сәулелерінің жарылуы мен Күннің ультракүлгін сәулеленуі Жер бетіне еркін жетіп, оны, сондай-ақ мұхиттарды бірнеше метр тереңдікке дейін тақыр етеді.

Және бұл тек ультракүлгін сәулеленуден және жылудан. Гамма мен рентген сәулелерінің әсер етуінің әлдеқайда нашар әсерлері туралы айту тіпті қатыгездік сияқты.

Оның орнына, сәл шегініс жасайық. Гамма-сәулелік жарылыстар өте сирек кездеседі. Олар ғаламның бір жерінде күніне бірнеше рет пайда болғанымен, ғаламның өзі өте үлкен. Қазіргі уақытта олардың біреуінің бізден 100 жарық жылы қашықтықта орын алу ықтималдығы нөлге тең. Керемет, абсолютті нөл. Бізге жақын жерде гамма-сәулеленуді тудыратын жұлдыздар мүлдем жоқ. Ең жақын суперноваға үміткер алысырақ, ал GRB суперноваға қарағанда әлдеқайда сирек кездеседі.

Жақсырақ сезіну? Жақсы. Енді нақтырақ тәсілді қолданып көрейік. Гамма-сәулелену көздеріне ең жақын үміткер қандай?

Оңтүстік жарты шардың аспанында қарапайым көзге көрінбейтін жұлдыз бар. Ол Eta Carinae немесе жай ғана Эта деп аталады, жарқыраған жұлдыздар тобындағы күңгірт жұлдыз. Алайда оның күңгірт жарығы алдамшы, ашуын жасырып тұр. Бұл шын мәнінде шамамен 7500 жарық жылы қашықтықта - шын мәнінде, қарапайым көзбен көруге болатын ең алыс жұлдыз.

Жұлдыздың өзі (шын мәнінде Эта екілік жүйе болуы мүмкін, бір-бірін айналып өтетін екі жұлдыз. Жұлдызды қоршап тұрған материалдың жарықтық пен интерференция беретіні сонша, астрономдар әлі де жүз пайыз сенімді емес) құбыжық: оның массасы 100 болуы мүмкін. Күннің массасынан есе немесе одан да көп және ол Күннен 5 миллион есе көп энергия шығарады - бір секундта ол Күн екі айда шығаратындай жарық шығарады. Анда-санда Эта спазмы бар және ол көп мөлшерде заттарды шығарады. 1843 жылы оның қатты талмасы болғаны сонша, ол аспандағы екінші жарық жұлдыз болды, тіпті соншалықты үлкен қашықтықта да. Ол сағатына 1,5 миллион км-ден асатын жылдамдықпен Күннің массасынан он есе асатын орасан зор заттарды лақтырды. Бүгін біз сол жарылыстың салдарын ғарыштық зеңбірек атуына ұқсас екі үлкен материя бұлты түрінде көреміз. Бұл оқиға супернова сияқты дерлік күшті болды.

Eta-да алдағы GRB-нің барлық белгілері бар. Ол, сөзсіз, супернова сияқты жарылады, бірақ бұл гипернова типті гамма-сәулелердің жарылысы бола ма, жоқ па белгісіз. Сондай-ақ, егер ол жарылып, гамма-сәулеленуін шығарса, бұл жүйенің бағдары сәуленің Жерге тимейтінін ескерген жөн. Біз мұны 1843 жылғы басып алу кезінде лақтырылған газ бұлттарының геометриясынан анықтай аламыз: ісінетін газдың бөліктері бізге қатысты шамамен 45 ° бұрышпен қисайған және кез келген гамма-сәулеленуі сол ось бойымен бағытталатын болады. Нақтырақ түсіндірейін: қысқа немесе тіпті орта мерзімді перспективада Этадан немесе басқа жерден гамма-сәуленің жарылуы бізге қауіп төндірмейді.

Бірақ «егер болса» деп ойлану әлі де қызықты. Егер Эта бізді нысанаға алып, гиперноваға айналса ше? Сонда не болар еді?

Тағы да, жақсы ештеңе жоқ. Жарықтығы бойынша Күнге жақындамайтынына қарамастан, ол Ай сияқты, тіпті он есе жарқыраған болар еді. Сіз оған көзіңізді қыспай қарай алмайсыз, бірақ бұл жарықтық бірнеше секундқа немесе минутқа ғана созылады, сондықтан флора мен фаунаның өмірлік цикліне ұзақ мерзімді зақым келмеуі мүмкін.

Ультракүлгін сәуле қарқынды, бірақ қысқа болады. Ашық ауада адамдар күннің орташа күйіп қалуын сезінеді, бірақ болашақта тері қатерлі ісігінің статистикалық маңызды өсімі байқалмайды.

Бірақ гамма және рентген сәулелерімен жағдай мүлдем басқаша. Жер атмосферасы радиацияның бұл түрлерін сіңіреді және оның салдары жақын жерде орналасқан супернованың жағдайынан әлдеқайда нашар болар еді.

Ең тікелей нәтиже - Starfish Prime құрылғысының ядролық сынақтары кезінде Гавайиде жасалғаннан әлдеқайда күшті күшті электромагниттік импульс болады. Бұл жағдайда EMP (электромагниттік импульс - шамамен ТАСС) Жердің сол жарты шарындағы жарылысқа бағытталған кез келген экрандалмаған электрондық құрылғыны лезде жойып жібереді. Компьютерлер, телефондар, ұшақтар, автомобильдер, электроника бар кез келген зат жұмысын тоқтатады. Бұл қуат жүйелеріне де қатысты: электр желілеріне үлкен токтар енгізіліп, олардың шамадан тыс жүктелуі мүмкін. Адамдар электр қуатынсыз және қалааралық байланыс құралдарынсыз (барлық жерсеріктердің жабдықтары бәрібір гамма-сәулеленуден өртеніп кетер еді). Бұл жай ғана ыңғайсыздық емес, өйткені бұл ауруханалар, өрт сөндіру бөлімдері және басқа да төтенше жағдайлар қызметтері де электр қуатынсыз қалады.

Бірақ, біраз уақыттан кейін көретініміздей, бізге жедел қызметтер қажет болмауы мүмкін …

Жер атмосферасы үшін салдары ауыр болар еді. Ғалымдар бұл жағдайды жіті зерттеп жатыр. 3-тарауда сипатталған бірдей үлгілерді қолданып, GRB Эта қашықтығында пайда болды деп есептей отырып, олар салдары қандай болатынын анықтады. Және бұл салдар мүлдем көңіл көншітерлік емес.

Озон қабаты қатты соққыға ұшырайды. Жарылған гамма сәулелер озон молекулаларын толығымен бұзады. Дүние жүзінде озон қабаты орта есеппен 35%-ға, ал кейбір таңдалған аймақтарда 50%-дан астамға қысқарар еді. Бұл өз алдына өте зиянды – есіңізде болсын, қазіргі озон проблемалары салыстырмалы түрде шамалы, небәрі 3% немесе одан да көп құлдыраудан туындайды.

Мұның салдары өте ұзақ және жылдарға созылуы мүмкін – бес жылдан кейін де озон қабаты 10% жұқа болып қалуы мүмкін. Осы уақыт ішінде Күннің ультракүлгін сәулеленуі жер бетінде күштірек болады. Қоректік тізбектің негізін құрайтын микроорганизмдер оған өте сезімтал. Олардың көпшілігі өледі, бұл қоректік тізбектің жоғарырақ басқа түрлерінің жойылуына әкеледі.

Сонымен қатар, Эта Каринаның гамма-сәулелерінің жарылуы нәтижесінде пайда болған қызыл-қоңыр азот диоксиді (2 және 3 тарауды қараңыз) Жерге түсетін күн сәулесінің мөлшерін айтарлықтай азайтады.

Мұның нақты салдарын анықтау қиын, бірақ бүкіл Жердегі күн сәулесінің мөлшерінің тіпті бірнеше пайызға азаюы (азот диоксиді бүкіл атмосфераға таралатын) Жердің айтарлықтай салқындауына және мұз дәуірінің бастамашысы болуы мүмкін.

Сонымен қатар, химиялық қоспада қышқылдық жаңбырлар көрсететін азот қышқылы жеткілікті болады және бұл теориялық тұрғыдан қоршаған ортаға жойқын салдарларға әкеледі.

Әрі қарай, жарылудан субатомдық бөлшектермен (ғарыштық сәулелер) проблема бар. Олардан қандай зиян келгені нақты белгісіз. Бірақ, 2 және 3-тарауда талқылағанымыздай, жоғары энергиялы бөлшектер Жерде әртүрлі салдарларға әкелуі мүмкін. 7500 жарық жылы қашықтықтағы гамма-сәулелену біздің атмосфераға көптеген субатомдық бөлшектерді жібереді және олар жарық жылдамдығынан сәл төмен жылдамдықпен ұшады. Жарылыс пайда болғаннан кейін бірнеше сағат өткен соң, олар біздің атмосфераға мюон жаңбырын төгіп тастаған болар еді. Біз үнемі ғарыштан келетін мюондарды байқаймыз, бірақ аз мөлшерде. Дегенмен, жақын маңдағы GRB мюондардың массасын тудырады. Бір топ астрономдар Жер бетіне бір см2-ге дейін 46 миллиард мюонның бүкіл жарты шарда түсетінін есептеді. Осыдан бір нәрсе аласыз, содан кейін жақын жердегі гамма-сәулелену жарылысы нашар екенін есте сақтаңыз - автордың ескертпесі). Бұл көп сияқты - жақсы, иә, солай. Бұл бөлшектер аспаннан ұшып, олардың жолына түскен кез келген нәрсеге сіңіп кетеді. Дене тіндерінің мюондарды қаншалықты жақсы сіңіретінін ескере отырып, есептеуді жүргізген астрономдар қорғалмаған адам өлімге әкелетін дозадан ондаған есе жоғары сәулелену дозасын алатынын анықтады. Жасыру көп көмектеспейді: мюондар суға 2 км-ге жуық тереңдікке және 800 м-ге дейін тастарға ене алады! Сондықтан жер бетіндегі тіршіліктің барлығы дерлік зардап шегеді.

Сондықтан озонның бұзылуы соншалықты үлкен мәселе болмас еді. Бұл проблемаға айналған кезде, Жердегі жануарлар мен өсімдіктердің көпшілігі баяғыда өлген болар еді.

Бұл тараудың басында сипатталған қорқынышты сценарий. Дегенмен, дүрбелеңді бастамас бұрын, есте сақтаңыз: Эта Каринаның мүмкін болатын гамма-сәулелерінің жарылуы, әрине, біздің бағытқа бағытталмайды. Бірақ біз қорытындыламас бұрын, біз есте сақтауымыз керек гамма-сәулелерінің жарылысының тағы бір бастаушысы бар екенін айтайын. Ол WR 104 деп аталады және кездейсоқ бізден Этамен бірдей қашықтықта орналасқан. WR 104 - екілік жүйе, оның жұлдыздарының бірі - өмірінің соңына жақындап қалған кеңірдек үлкен жануар. Ол жарылып, гамма-сәуленің жарылуы мүмкін және ол бізге азды-көпті бағытталған болуы мүмкін, бірақ бұл екі болжам да дұрыс емес. Мүмкін, бұл құбыжық бізге де қауіп төндірмейді, бірақ бұл туралы айту керек.