Kdaj bo Zemljo prehitel izbruh gama žarkov in zakaj bodo vsa živa bitja umrla

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Kot piše Plait v Death From Above, je izbruh žarkov gama najbolj presenetljiv dogodek po velikem poku. Noben tak izbruh ne ponovi drugega, a vsi nastanejo zaradi katastrof galaktičnega obsega: ko zelo velike zvezde umrejo, prenehajo "goreti" in se zrušiti pod vplivom lastne gravitacije ali, verjetno, zaradi trka dveh nevtronskih zvezd (predmeti velikosti mesta, vendar z maso, kot eno ali dve sonci).

V takih primerih se energija ne oddaja enakomerno v vse smeri, temveč v usmerjenih žarkih. Ta dogodek je tako veličasten, da ga je včasih mogoče videti s prostim očesom za milijarde (!) svetlobnih let. Kaj se bo zgodilo, če bo tak žarek zadel Zemljo?

Predpostavimo, da se je GRB zgodil zelo blizu: 100 svetlobnih let stran. Tudi na tako majhni razdalji bi bil premer žarka gama žarkov velikanski, 80 bilijonov km. To pomeni, da bi vso Zemljo, celoten sončni sistem pogoltnil, kot peščeno bolho, ki bi jo zajel cunami.

Na srečo so GRB-ji razmeroma kratkotrajni, tako da nas bo žarek zadel v manj kot sekundi do nekaj minutah. Povprečni izbruh traja približno deset sekund.

To v primerjavi z vrtenjem Zemlje ni dolgo, zato bi žarek zadel le eno poloblo. Druga hemisfera bi bila relativno varna … vsaj nekaj časa. Najhujše posledice bi bile na mestih neposredno pod izbruhom gama žarkov (kjer bi bil blisk viden neposredno nad glavo, v zenitu), minimalne pa tam, kjer bi bil izbruh viden na obzorju. A vseeno, kot bomo videli, noben kraj na Zemlji ne bi bil popolnoma varen.

Nebrzdana energija, ki bi jo odvrgli na Zemljo, je ogromna. To je več kot najhujše nočne more hladne vojne: to je kot detonacija megatonske jedrske bombe s strani izbruha gama žarkov na vsakih 2,5 km2 planeta. To (verjetno) ni dovolj, da bi oceani vreli ali da bi z Zemlje odtrgali atmosfero, toda uničenje bi bilo nerazumljivo.

Upoštevajte, da je vse to iz predmeta, ki se nahaja na razdalji 900 bilijonov km.

Vsakdo, ki bi v času bliskavice pogledal v nebo, bi lahko oslepel, čeprav bi vrh svetlosti v vidnem območju verjetno dosegel šele po nekaj sekundah – dovolj, da bi se zdrznil in obrnil stran. Ne da je veliko pomagalo.

Tisti, ki bi jih v tistem trenutku ujeli na ulici, bi imeli velike težave. Tudi če jih vročina ne bi opekla – in bi jih opekla –, bi v trenutku prejeli usodno opeklino zaradi ogromnega toka ultravijoličnega sevanja. Ozonska plast bi bila dobesedno takoj uničena, UV-sevanje tako izbruha gama žarkov kot Sonca pa bi prosto doseglo zemeljsko površino, zaradi česar bi bila tako kot oceani neplodna do globine nekaj metrov.

In to samo zaradi UV sevanja in toplote. Zdi se kruto celo omeniti veliko, veliko slabše učinke izpostavljenosti gama in rentgenskim žarkom.

Namesto tega se malo oddaljimo. Izbruhi gama žarkov so izjemno redki. Čeprav se najverjetneje pojavljajo večkrat na dan nekje v vesolju, je samo vesolje zelo veliko. Trenutno je verjetnost, da se bo eden od njih pojavil na razdalji 100 svetlobnih let od nas, nič. Popolna, absolutna ničla. V naši bližini ni nobene zvezde, ki bi načeloma lahko povzročila izbruh gama žarkov. Najbližji kandidat za supernovo je dlje, GRB pa so veliko redkejši kot supernove.

Počutiti se bolje? V redu. Zdaj pa poskusimo z bolj realističnim pristopom. Kateri je najbližji kandidat za vire žarkov gama?

Na nebu južne poloble je s prostim očesom nepomembna zvezda. Imenuje se Eta Carinae ali preprosto Eta, zatemnjena zvezda v množici svetlejših zvezd. Vendar pa njena zatemnjena svetloba vara in za seboj skriva njen bes. Pravzaprav je oddaljena približno 7.500 svetlobnih let - pravzaprav najbolj oddaljena zvezda, ki jo lahko vidimo s prostim očesom.

Zvezda sama (pravzaprav je Eta morda dvojni sistem, dve zvezdi krožita druga okoli druge. Material, ki obdaja zvezdo, daje toliko svetlosti in motenj, da astronomi še vedno niso stoodstotno prepričani) je pošast: njena masa je lahko 100 krat večja od mase Sonca in odda 5 milijonov krat več energije kot Sonce – v eni sekundi odda toliko svetlobe, kot jo bo Sonce oddalo v dveh mesecih. Občasno ima Eta krče in izbruhne ogromne količine snovi. Leta 1843 je imela tako močan napad, da je postala druga najsvetlejša zvezda na nebu, tudi na tako veliki razdalji. Odvrgla je velikanske količine snovi, ki presegajo desetkratno maso Sonca pri hitrostih nad 1,5 milijona km/h. Danes vidimo posledice te eksplozije v obliki dveh ogromnih oblakov razhajajoče se snovi, podobnih strelu vesoljske puške. Ta dogodek je bil skoraj tako močan kot supernova.

Eta ima vse znake bližajočega se GRB. Zagotovo bo eksplodirala kot supernova, ni pa znano, ali bo šlo za izbruh gama žarkov tipa hipernove ali ne. Upoštevati je treba tudi, da če eksplodira in odda izbruh gama žarkov, je usmerjenost tega sistema taka, da žarek ne bo udaril v Zemljo. To lahko ugotovimo iz geometrije plinskih oblakov, izvrženih med zasegom leta 1843: deli nabrekajočega plina so nagnjeni glede na nas pod kotom približno 45 ° in morebitni izbruhi gama žarkov bi bili usmerjeni vzdolž te osi. Naj pojasnim natančneje: kratkoročno ali celo srednjeročno nas izbruh gama žarkov iz Ete ali od kje drugje ne ogroža.

Še vedno pa je zanimivo razmišljati o tem, "kaj če". Kaj pa, če bi Eta ciljala na nas in se spremenila v hipernovo? Kaj bi se potem zgodilo?

Spet nič dobrega. Kljub temu, da se po svetlosti ne bi niti približal Soncu, bi bil tako svetel kot Luna ali celo desetkrat svetlejši. Ne bi ga mogli gledati brez mežikanja, a ta svetlost bi trajala le nekaj sekund ali minut, tako da verjetno ne bi prišlo do dolgoročne škode v življenjskih ciklih flore ali favne.

Ultravijolični žarek bi bil intenziven, a kratek. Ljudje na prostem bi imeli zmerne sončne opekline, vendar verjetno v prihodnosti ne bo statistično pomembnega povečanja pojavnosti kožnega raka.

Toda z gama in rentgenskimi žarki je situacija povsem drugačna. Zemljina atmosfera bi absorbirala tovrstno sevanje, posledice pa bi bile veliko hujše kot v primeru bližnje supernove.

Najbolj neposredna posledica bi bil močan elektromagnetni impulz, veliko močnejši od tistega, ki je nastal na Havajih med jedrskimi poskusi naprave Starfish Prime. V tem primeru bi EMP (elektromagnetni impulz – pribl. TASS) v trenutku uničil vsako nezaščiteno elektronsko napravo na tisti polobli Zemlje, ki je bila usmerjena proti izbruhu. Računalniki, telefoni, letala, avtomobili, kateri koli predmet z elektroniko bi prenehali delovati. To velja tudi za elektroenergetske sisteme: v daljnovode bi se vbrizgali ogromni tokovi, kar bi povzročilo njihovo preobremenitev. Ljudje bi bili brez elektrike in brez kakršnih koli sredstev za komunikacijo na daljavo (oprema vseh satelitov bi tako ali tako pregorela od gama sevanja). To ne bi bila samo neprijetnost, saj pomeni, da bi brez elektrike ostale tudi bolnišnice, gasilci in druge nujne službe.

Toda, kot bomo videli čez trenutek, morda ne potrebujemo nujne pomoči …

Posledice za zemeljsko atmosfero bi bile hude. Znanstveniki to situacijo natančno preučujejo. Z uporabo istih modelov, opisanih v 3. poglavju, in ob predpostavki, da je GRB nastal na Etini razdalji, so ugotovili, kakšne bodo posledice. In te posledice niso prav nič spodbudne.

Ozonska plast bi bila močno prizadeta. Gama žarki iz eksplozije bi popolnoma uničili molekule ozona. Ozonska plast bi se po vsem svetu zmanjšala v povprečju za 35 %, v nekaterih izbranih regijah pa bi se zmanjšala za več kot 50 %. To je samo po sebi neverjetno škodljivo – pozor, naše trenutne težave z ozonom povzroča relativno majhen upad, le 3 % ali več.

Posledice tega so zelo dolgotrajne in lahko trajajo leta – tudi po petih letih lahko ozonska plast ostane 10 % tanjša. V tem času bi bilo UV sevanje Sonca na zemeljskem površju intenzivnejše. Mikroorganizmi, ki tvorijo hrbtenico prehranjevalne verige, so nanjo zelo občutljivi. Mnogi bi umrli, kar bi vodilo v končno izumrtje drugih vrst višje v prehranjevalni verigi.

Za povrh vsega bi rdečkasto rjav dušikov dioksid, ki nastane zaradi izbruha gama žarkov iz Eta Carina (glej poglavji 2 in 3), znatno zmanjšal količino sončne svetlobe, ki doseže Zemljo.

Natančne posledice tega je težko določiti, vendar se zdi verjetno, da bi zmanjšanje količine sončne svetlobe na celotni Zemlji celo za nekaj odstotkov (dušikov dioksid bi se razširil po atmosferi) povzročilo občutno ohlajanje Zemlje in bi verjetno lahko postal začetni dejavnik za ledeno dobo.

Poleg tega bi bilo v kemični mešanici dovolj dušikove kisline, ki bi jo predstavljal kisli dež, to pa bi teoretično imelo tudi uničujoče posledice za okolje.

Nato je težava s subatomskimi delci (kozmični žarki) iz izbruha. Kakšna škoda bi nastala zaradi njih, ni natančno znano. Toda, kot smo razpravljali v 2. in 3. poglavju, imajo lahko visokoenergetski delci najrazličnejše posledice na Zemlji. Izbruh gama žarka, ki je oddaljen 7500 svetlobnih let, bi v našo atmosfero poslal ogromno subatomskih delcev, ki bi leteli s hitrostjo, nekoliko manjšo od svetlobne. Le nekaj ur po pojavu izbruha bi že vdrli v naše ozračje in izsuli prho mionov. Nenehno opazujemo mione, ki prihajajo iz vesolja, vendar v majhnih količinah. Vendar bi bližnji GRB ustvaril maso mionov. Ena skupina astronomov je izračunala, da bi na zemeljsko površino po celotni polovni polobli padlo do 46 milijard mionov na cm2. Nekaj, kar dobiš od tega, potem se le spomnite, da je bližnji izbruh gama sevanja slab – op. avtorja). Zdi se, da je to veliko - no, ja, je. Ti delci bi padali z neba in jih absorbiralo vse, kar jim pride na pot. Glede na to, kako dobro lahko telesna tkiva absorbirajo mione, so astronomi, ki so izvedli izračun, ugotovili, da bi nezaščitena oseba prejela desetkrat večjo dozo sevanja od smrtne doze. Skrivanje ne bo veliko pomagalo: mioni lahko prodrejo v vodo do globine skoraj 2 km in do 800 m v skale! Zato bi bilo prizadeto skoraj vse življenje na Zemlji.

Tanjšanje ozona torej ne bi bilo tako velika stvar. Ko je to postalo problem, bi večina živali in rastlin na Zemlji že zdavnaj umrla.

To je scenarij nočne more, opisan na začetku tega poglavja. Vendar, preden začnete zganjati paniko, se spomnite: morebitni izbruh gama žarkov Eta Carina zagotovo ne bo usmerjen v našo smer. Toda preden zaokrožimo, bom rekel, da obstaja še en možen prednik izbruha gama žarkov, ki si ga moramo zapomniti. Imenuje se WR 104 in je po naključju približno enako oddaljen od nas kot Eta. WR 104 je binarni sistem, katerega ena od zvezd je napihnjena masivna zver, ki se bliža koncu svojega življenja. Lahko eksplodira, oddaja izbruh žarkov gama, in je lahko usmerjen bolj ali manj proti nam, vendar sta obe predpostavki netočni. Po vsej verjetnosti nam ta pošast tudi ne ogroža, a je vredno omeniti.