Milloin gammapurkaus valtaa maan ja miksi kaikki elävät olennot kuolevat

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Kuten Plait kirjoittaa Death From Abovessa, gammasäteilypurkaus on silmiinpistävin tapahtuma sitten alkuräjähdyksen. Mikään tällainen purkaus ei toista toista, vaan ne kaikki syntyvät galaktisen mittakaavan katastrofeista: kun erittäin suuret tähdet kuolevat, lakkaavat "palamasta" ja romahtavat oman painovoimansa vaikutuksesta tai oletettavasti kahden neutronitähden törmäyksen seurauksena. (kaupungin kokoisia esineitä, mutta massalla, kuten yksi tai kaksi aurinkoa).

Tällaisissa tapauksissa energiaa ei poisteta tasaisesti kaikkiin suuntiin, vaan suunnattuina säteinä. Tämä tapahtuma on niin mahtava, että joskus sen voi nähdä paljaalla silmällä miljardeja (!) valovuosia. Mitä tapahtuu, jos tällainen säde osuu maahan?

Oletetaan, että GRB tapahtui hyvin lähellä: 100 valovuoden päässä. Jopa näin läheltä gammapurkaussäteen halkaisija olisi jättimäinen, 80 biljoonaa kilometriä. Tämä tarkoittaa, että se nielaisi koko maapallon, koko aurinkokunnan, kuin tsunamin vangitsema hiekkakirppu.

Onneksi GRB:t ovat suhteellisen lyhytikäisiä, joten säde osuu meihin alle sekunnissa tai useissa minuuteissa. Keskimääräinen purske kestää noin kymmenen sekuntia.

Tämä ei ole pitkä aika verrattuna Maan pyörimiseen, joten säde osuisi vain yhteen pallonpuoliskoon. Toinen pallonpuolisko olisi suhteellisen turvallinen … ainakin jonkin aikaa. Vakavimmat seuraukset olisivat paikoissa, jotka näkyvät suoraan gammapurkauksen alapuolella (joissa soihdutus olisi näkyvissä suoraan yläpuolella, zeniitissä), ja minimaaliset, joissa soihdutus olisi näkyvissä horisontissa. Mutta kaikesta huolimatta, kuten tulemme näkemään, mikään paikka maan päällä ei olisi täysin turvallinen.

Hallitsematon energia, joka heitettäisiin maan päälle, on ylivoimaista. Tämä on enemmän kuin kylmän sodan pahimmat painajaiset: se on kuin yhden megatonnisen ydinpommin räjäyttäminen gammapurkauksen puolelta planeetan joka 2,5 km2:n alueella. Tämä ei (luultavasti) riitä saamaan valtameret kiehumaan tai repimään ilmakehän maasta, mutta tuho olisi käsittämätön.

Muista, että kaikki tämä on kohteesta, joka sijaitsee 900 biljoonan kilometrin etäisyydellä.

Jokainen, joka katsoo taivaalle välähdyshetkellä, voi sokeutua, vaikka näkyvän alueen kirkkauden huippu saavutettaisiin luultavasti vasta muutaman sekunnin kuluttua - tarpeeksi hätkähdyttämiseen ja kääntymiseen. Ei sillä, että se paljon auttaisi.

Niillä, jotka olisivat tuolloin jääneet kiinni kadulta, olisi ollut suuria ongelmia. Vaikka kuumuus ei olisi polttanut niitä - ja olisivat - he olisivat saaneet välittömästi kohtalokkaan palovamman valtavasta ultraviolettisäteilyvirrasta. Otsonikerros tuhoutuisi kirjaimellisesti välittömästi, ja sekä gammapurkauksen että Auringon UV-säteily pääsisi vapaasti maan pinnalle, tehden siitä, samoin kuin valtameristä, karua useiden metrien syvyyteen.

Ja tämä johtuu vain UV-säteilystä ja lämmöstä. Vaikuttaa julmalta edes mainita gamma- ja röntgensäteille altistumisen paljon, paljon pahempia vaikutuksia.

Sen sijaan poikkeaa hieman. Gammapurskeet ovat uskomattoman harvinaisia. Vaikka niitä todennäköisimmin esiintyy useita kertoja päivässä jossain universumissa, itse maailmankaikkeus on hyvin suuri. Tällä hetkellä todennäköisyys, että yksi niistä esiintyy 100 valovuoden etäisyydellä meistä, on nolla. Täydellinen, ehdoton nolla. Lähellämme ei ole yhtään tähtiä, jotka voisivat periaatteessa synnyttää gammapurskeen. Lähin supernovaehdokas on kauempana, ja GRB:t ovat paljon harvinaisempia kuin supernovat.

Voida paremmin? Okei. Kokeillaan nyt realistisempaa lähestymistapaa. Mikä on lähin ehdokas gammapurskelähteille?

Eteläisen pallonpuoliskon taivaalla on paljaalla silmällä huomaamaton tähti. Sitä kutsutaan nimellä Eta Carinae tai yksinkertaisesti Eta, himmeä tähti kirkkaampien tähtien joukossa. Hänen hämärä valonsa kuitenkin pettää, piilottaen raivonsa sen taakse. Se on itse asiassa noin 7 500 valovuoden etäisyydellä - itse asiassa kaukaisin paljaalla silmällä nähtävissä oleva tähti.

Itse tähti (itse asiassa Eta voi olla binäärijärjestelmä, jossa kaksi tähteä kiertää toisiaan. Tähteä ympäröivä materiaali antaa niin paljon kirkkautta ja häiriötä, että tähtitieteilijät eivät ole vieläkään sataprosenttisen varmoja) on hirviö: sen massa voi olla 100 kertaa Auringon massa tai enemmän, ja se säteilee 5 miljoonaa kertaa enemmän energiaa kuin Aurinko - yhdessä sekunnissa se säteilee yhtä paljon valoa kuin aurinko kahdessa kuukaudessa. Ajoittain Etalla on kouristuksia, ja hän sylkettää valtavia määriä ainetta. Vuonna 1843 hän sai niin rajun kohtauksen, että hänestä tuli taivaan toiseksi kirkkain tähti, jopa niin suurella etäisyydellä. Se heitti ulos jättimäisiä määriä ainetta, jotka ylittivät kymmenen kertaa Auringon massan yli 1,5 miljoonan km/h nopeuksilla. Tänään näemme tuon räjähdyksen seuraukset kahden valtavan, toisistaan eroavan aineen pilven muodossa, jotka ovat samankaltaisia kuin avaruusase laukaus. Tuo tapahtuma oli melkein yhtä voimakas kuin supernova.

Etalla on kaikki lähestyvän GRB:n tunnusmerkit. Se räjähtää varmasti kuin supernova, mutta ei tiedetä, onko se hypernova-tyyppinen gammapurkaus vai ei. On myös huomattava, että jos se räjähtää ja lähettää gammapurskeen, tämän järjestelmän suunta on sellainen, että säde ei osu Maahan. Voimme päätellä tämän vuoden 1843 hyökkäyksen aikana sinkoutuneiden kaasupilvien geometriasta: turpoavan kaasun osat ovat kallistuneet meihin nähden noin 45°:n kulmassa, ja kaikki gammapurskeet suuntautuisivat tätä akselia pitkin. Selitän tarkemmin: lyhyellä tai edes keskipitkällä aikavälillä Etasta tai muualta tuleva gammapurkaus ei uhkaa meitä.

Mutta on silti mielenkiintoista pohtia "mitä jos". Mitä jos Eta olisi kohdistanut meihin ja muuttunut hypernovaksi? Mitä silloin tapahtuisi?

Jälleen, ei mitään hyvää. Huolimatta siitä, että se ei tulisi edes lähellekään aurinkoa, se olisi yhtä kirkas kuin Kuu tai jopa kymmenen kertaa kirkkaampi. Sitä ei pystyisi katsomaan silmiin silmäilemättä, mutta se kirkkaus kestäisi vain muutaman sekunnin tai minuutin, joten kasviston tai eläimistön elinkaarelle ei todennäköisesti aiheutuisi pitkäaikaista vahinkoa.

Ultraviolettisäde olisi voimakas mutta lyhyt. Ulkona olevilla ihmisillä olisi kohtalaista auringonpolttamaa, mutta ihosyövän ilmaantuvuus ei todennäköisesti kasva tilastollisesti merkitsevästi tulevaisuudessa.

Mutta gamma- ja röntgensäteiden kanssa tilanne on täysin erilainen. Maan ilmakehä absorboisi tämäntyyppistä säteilyä, ja seuraukset olisivat paljon pahemmat kuin lähellä olevan supernovan tapauksessa.

Suorin seuraus olisi voimakas sähkömagneettinen pulssi, paljon tehokkaampi kuin Havaijilla Starfish Prime -laitteen ydinkokeiden aikana. Tässä tapauksessa EMP (sähkömagneettinen pulssi - noin TASS) tuhoaisi välittömästi kaikki suojaamattomat elektroniset laitteet sillä Maan pallonpuoliskolla, joka oli suunnattu kohti purskahdusta. Tietokoneet, puhelimet, lentokoneet, autot ja kaikki elektroniikkaa sisältävät esineet lakkaisivat toimimasta. Tämä koskee myös sähköjärjestelmiä: voimalinjoihin ruiskutettaisiin valtavia virtoja, jotka aiheuttaisivat niiden ylikuormituksen. Ihmiset olisivat ilman sähköä ja ilman kaukoviestintäkeinoja (kaikkien satelliittien laitteet olisivat joka tapauksessa palaneet loppuun gammasäteilystä). Tämä ei olisi vain haittaa, sillä se tarkoittaa, että myös sairaalat, palolaitokset ja muut pelastuslaitokset olisivat ilman sähköä.

Mutta kuten näemme hetken kuluttua, emme ehkä tarvitse hätäpalveluja…

Seuraukset maapallon ilmakehään olisivat vakavia. Tiedemiehet tutkivat tätä tilannetta tarkasti. Käyttäen samoja luvussa 3 kuvattuja malleja ja olettaen, että GRB oli peräisin Etan etäisyydeltä, he määrittelivät seuraukset. Ja nämä seuraukset eivät ole ollenkaan rohkaisevia.

Otsonikerrokseen kohdistuisi kova isku. Purkauksen gammasäteily tuhoaisi otsonimolekyylit kokonaan. Otsonikerros maailmanlaajuisesti pienentyisi keskimäärin 35 % ja joillakin valituilla alueilla yli 50 %. Tämä on sinänsä uskomattoman haitallista – muistakaa, että nykyiset otsoniongelmamme johtuvat suhteellisen pienestä, vain noin 3 prosentin laskusta.

Tämän seuraukset ovat erittäin pitkäaikaisia ja voivat kestää vuosia - jopa viiden vuoden kuluttua otsonikerros voi jäädä 10 % ohuemmaksi. Tänä aikana Auringon UV-säteily olisi voimakkaampaa maan pinnalla. Ravintoketjun selkärangan muodostavat mikro-organismit ovat erittäin herkkiä sille. Monet kuolisivat, mikä johtaisi muiden ravintoketjun yläpuolella olevien lajien lopulta sukupuuttoon.

Kaiken huipuksi Eta Carinan gammapurkauksen tuottama punertavanruskea typpidioksidi (katso luvut 2 ja 3) vähentäisi merkittävästi Maahan pääsevän auringonvalon määrää.

Tämän tarkkoja seurauksia on vaikea määrittää, mutta näyttää todennäköiseltä, että auringonvalon määrän väheneminen koko maapallolla jopa muutamalla prosentilla (typpidioksidi leviäisi ilmakehään) johtaisi maan merkittävään jäähtymiseen ja Oletettavasti siitä voi tulla jääkauden alullepaneva tekijä.

Lisäksi typpihappoa olisi kemiallisessa seoksessa riittävästi, mitä happosateet edustaisivat, ja tälläkin olisi teoriassa tuhoisat seuraukset ympäristölle.

Seuraavaksi ongelmana on purskeesta peräisin olevat subatomiset hiukkaset (kosmiset säteet). Mitä vahinkoja he olisivat aiheuttaneet, ei ole tarkkaan tiedossa. Mutta kuten keskustelimme luvuissa 2 ja 3, korkeaenergisilla hiukkasilla voi olla monenlaisia seurauksia maan päällä. 7500 valovuoden päässä tapahtuva gammapurkaus lähettäisi ilmakehämme valtavan määrän subatomisia hiukkasia, jotka lentävät hieman valon nopeutta pienemmällä nopeudella. Vain muutama tunti purkauksen ilmestymisen jälkeen ne olisivat jo puhjenneet ilmakehämme kaataen myonisuihkun. Tarkkailemme jatkuvasti avaruudesta saapuvia myoneja, mutta pieniä määriä. Läheinen GRB kuitenkin synnyttäisi massan myoneja. Eräs tähtitieteilijöiden ryhmä laski, että jopa 46 miljardia myonia/cm2 putoaisi maan pinnalle koko räjähdysmäisellä pallonpuoliskolla. Jotain saat tästä, muista sitten vain, että lähellä oleva gammasäteilypurkaus on huono - tekijän huomautus). Näyttää siltä, että tämä on paljon - no, kyllä, se on. Nämä hiukkaset putosivat taivaalta ja imeytyisivät niihin, mikä tulee niiden tielle. Ottaen huomioon, kuinka hyvin kehon kudokset voivat imeä myoneja, laskennan suorittaneet tähtitieteilijät havaitsivat, että suojaamaton henkilö saisi säteilyannoksen, joka on kymmeniä kertoja suurempi kuin tappava annos. Piilostuminen ei paljoa auta: myonit voivat tunkeutua veteen lähes 2 kilometrin syvyyteen ja jopa 800 metrin syvyyteen kiviin! Siksi lähes kaikki elämä maapallolla vaikuttaisi.

Joten otsonikato ei olisi niin iso juttu. Siihen mennessä, kun siitä tuli ongelma, useimmat maan eläimistä ja kasveista olisivat olleet kuolleita kauan sitten.

Tämä on painajaisskenaario, joka on kuvattu tämän luvun alussa. Ennen kuin alat panikoida, muista kuitenkin: Eta Carinan mahdollista gammapurkausta ei taatusti suunnata meidän suuntaan. Mutta ennen kuin lopetamme, sanon, että on olemassa toinen mahdollinen gammapurskeen esi-isä, joka meidän on muistettava. Sen nimi on WR 104 ja se on sattumalta suunnilleen samalla etäisyydellä meistä kuin Eta. WR 104 on binäärijärjestelmä, jonka yksi tähdistä on paisunut massiivinen peto, joka lähestyy elämänsä loppua. Se saattaa räjähtää ja lähettää gammasäteilypurskeen, ja se voi olla enemmän tai vähemmän suunnattu meihin, mutta molemmat oletukset ovat epätarkkoja. Todennäköisesti tämä hirviö ei myöskään uhkaa meitä, mutta se on mainitsemisen arvoinen.