När jorden kommer att bli omkörd av en gammastrålning och varför allt levande kommer att dö

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Som Plait skriver i Death From Above är en gammastrålning den mest slående händelsen sedan Big Bang. Ingen sådan explosion upprepar en annan, men de uppstår alla på grund av katastrofer i galaktisk skala: när mycket stora stjärnor dör, slutar "bränna" och kollapsa under påverkan av sin egen gravitation eller, förmodligen, på grund av kollisionen mellan två neutronstjärnor (objekt storleken på staden, men med en massa, som en eller två solar).

I sådana fall sprutas energin inte ut jämnt i alla riktningar, utan i riktade strålar. Denna händelse är så storslagen att den ibland kan ses med blotta ögat i miljarder (!) ljusår. Vad händer om en sådan stråle träffar jorden?

Låt oss anta att GRB hände väldigt nära: 100 ljusår bort. Även på så nära avstånd skulle diametern på gammastrålningsstrålen vara gigantisk, 80 biljoner km. Det betyder att hela jorden, hela solsystemet skulle uppslukas av den, som en sandloppa som fångats av en tsunami.

Lyckligtvis är GRB:er relativt kortlivade, så strålen kommer att träffa oss på mindre än en sekund till flera minuter. Den genomsnittliga skuren varar cirka tio sekunder.

Detta är inte långt jämfört med jordens rotation, så strålen skulle bara träffa en halvklot. Den andra halvklotet skulle vara relativt säker … åtminstone under en tid. De mest allvarliga konsekvenserna skulle vara på platser direkt under gammastrålningen (där blossen skulle vara synlig direkt ovanför, i zenit), och minimal där blossen skulle vara synlig vid horisonten. Men ändå, som vi ska se, skulle ingen plats på jorden vara helt säker.

Den otyglade energin som skulle dumpas på jorden är överväldigande. Detta är mer än de värsta mardrömmarna under det kalla kriget: det är som att detonera en kärnvapenbomb på en megaton från sidan av en gammastrålning över var 2,5 km2 av planeten. Detta är (förmodligen) inte tillräckligt för att få haven att koka eller för att slita atmosfären från jorden, men förstörelsen skulle vara bortom förståelse.

Tänk på att allt detta kommer från ett föremål som ligger på ett avstånd av 900 biljoner km.

Den som tittar på himlen vid tidpunkten för blixten kan bli blind, även om toppen av ljusstyrkan i det synliga området förmodligen bara skulle nås efter några sekunder - tillräckligt för att rycka till och vända sig bort. Inte för att det hjälpte så mycket.

De som i det ögonblicket skulle ha åkt fast på gatan skulle ha haft stora problem. Även om de inte hade bränts av värmen - och det skulle de ha blivit - skulle de omedelbart ha fått en dödlig brännskada från en enorm ström av ultraviolett strålning. Ozonskiktet skulle bokstavligen förstöras omedelbart, och UV-strålning från både gammastrålningen och solen skulle fritt nå jordens yta, vilket gör den, såväl som haven, karg till ett djup av flera meter.

Och detta är bara från UV-strålning och värme. Det verkar grymt att ens nämna de mycket, mycket värre effekterna av exponering för gamma- och röntgenstrålar.

Låt oss istället avvika lite. Gammastrålar är otroligt sällsynta. Även om de med största sannolikhet förekommer flera gånger om dagen någonstans i universum, är själva universum väldigt stort. För närvarande är sannolikheten att en av dem inträffar på ett avstånd av 100 ljusår från oss noll. Perfekt, absolut noll. Det finns absolut inga stjärnor i närheten av oss som i princip skulle kunna generera en gammastrålning. Den närmaste supernovakandidaten är längre bort, och GRB är mycket sällsyntare än supernovor.

Mår du bättre? Okej. Låt oss nu prova ett mer realistiskt tillvägagångssätt. Vilken är den närmaste kandidaten för gammastrålningskällor?

På himlen på det södra halvklotet finns en omärklig stjärna för blotta ögat. Den kallas Eta Carinae, eller helt enkelt Eta, en svag stjärna i en skara ljusare stjärnor. Men hennes svaga ljus bedrar och döljer hennes raseri bakom det. Den är faktiskt cirka 7 500 ljusår bort - faktiskt den mest avlägsna stjärnan som kan ses med blotta ögat.

Stjärnan själv (i själva verket kan Eta vara ett binärt system, två stjärnor som kretsar runt varandra. Materialet som omger stjärnan ger så mycket ljusstyrka och störningar att astronomerna fortfarande inte är hundra procent säkra) är ett monster: dess massa kan vara 100 gånger solens massa eller mer, och den avger 5 miljoner gånger mer energi än solen - på en sekund sänder den ut lika mycket ljus som solen kommer att sända ut på två månader. Då och då får Eta spasmer och hon spyr ut enorma mängder materia. 1843 fick hon ett så våldsamt anfall att hon blev den näst ljusaste stjärnan på himlen, även på så långt avstånd. Den kastade ut gigantiska mängder materia över tio gånger solens massa med hastigheter över 1,5 miljoner km/h. Idag ser vi konsekvenserna av den explosionen i form av två enorma moln av divergerande materia, liknande skottet från en rymdpistol. Den händelsen var nästan lika kraftfull som supernovan.

Eta har alla kännetecken för en förestående GRB. Den kommer säkert att explodera som en supernova, men det är inte känt om det kommer att vara en gammastrålning av hypernovatyp eller inte. Det bör också noteras att om det exploderar och avger en gammastrålning, är orienteringen av detta system sådan att strålen inte kommer att träffa jorden. Vi kan bestämma detta från geometrin hos gasmolnen som kastades ut under beslaget 1843: delarna av den svällande gasen lutar i förhållande till oss i en vinkel på cirka 45 °, och eventuella gammastrålningsskurar skulle riktas längs den axeln. Låt mig förklara mer specifikt: på kort eller till och med medellång sikt hotar inte gammastrålningen från Eta eller någon annanstans oss.

Men det är ändå intressant att fundera över "tänk om". Tänk om Eta hade riktat in sig på oss och förvandlats till en hypernova? Vad skulle hända då?

Återigen, inget bra. Trots att den inte ens skulle komma nära solen i ljusstyrka skulle den vara lika ljus som månen, eller till och med tio gånger ljusare. Du kunde inte titta på den utan att kisa, men den ljusstyrkan skulle bara vara några sekunder eller minuter, så det skulle förmodligen inte bli några långsiktiga skador på floran eller faunans livscykler.

Den ultravioletta strålen skulle vara intensiv men kort. Människor utomhus skulle uppleva måttlig solbränna, men det kommer sannolikt inte att finnas någon statistiskt signifikant ökning av förekomsten av hudcancer i framtiden.

Men med gamma och röntgen är situationen en helt annan. Jordens atmosfär skulle absorbera dessa typer av strålning, och konsekvenserna skulle bli mycket värre än i fallet med en närliggande supernova.

Den mest direkta konsekvensen skulle vara en kraftfull elektromagnetisk puls, mycket kraftfullare än den som genererades på Hawaii under kärnvapentesterna av Starfish Prime-enheten. I det här fallet skulle EMP (elektromagnetisk puls - ungefär TASS) omedelbart förstöra alla oskärmade elektroniska enheter i den jordhalvklotet, som var riktad mot skuren. Datorer, telefoner, flygplan, bilar, alla föremål med elektronik skulle sluta fungera. Detta gäller även kraftsystem: enorma strömmar skulle injiceras i kraftledningarna, vilket skulle få dem att överbelastas. Människor skulle vara utan elektricitet och utan några medel för långdistanskommunikation (utrustningen för alla satelliter skulle ändå ha brunnit ut från gammastrålning). Detta skulle inte bara vara en olägenhet, eftersom det innebär att sjukhus, brandkårer och andra räddningstjänster också skulle vara utan el.

Men som vi kommer att se om ett ögonblick kanske vi inte behöver räddningstjänst …

Konsekvenserna för jordens atmosfär skulle bli allvarliga. Forskare studerar denna situation noggrant. Med hjälp av samma modeller som beskrivs i kapitel 3, och antar att GRB:n har sitt ursprung på Etas avstånd, bestämde de vilka konsekvenserna skulle bli. Och dessa konsekvenser är inte alls uppmuntrande.

Ozonskiktet skulle drabbas hårt. Gammastrålningen från explosionen skulle fullständigt förstöra ozonmolekylerna. Ozonskiktet över hela världen skulle minska med i genomsnitt 35 % och i vissa utvalda regioner skulle det minskas med mer än 50 %. Detta är otroligt skadligt i sig - kom ihåg att våra nuvarande ozonproblem orsakas av en relativt liten minskning, bara 3 % eller så.

Konsekvenserna av detta är mycket långvariga och kan pågå i åratal – även efter fem år kan ozonskiktet förbli 10 % tunnare. Under denna tid skulle UV-strålningen från solen vara mer intensiv på jordens yta. Mikroorganismerna som utgör ryggraden i näringskedjan är mycket känsliga för det. Många skulle dö, vilket skulle leda till att andra arter skulle utrotas högre upp i näringskedjan.

Till råga på allt skulle den rödbruna kvävedioxiden som genereras av gammastrålningen från Eta Carina (se kapitel 2 och 3) avsevärt minska mängden solljus som når jorden.

De exakta konsekvenserna av detta är svåra att avgöra, men det verkar troligt att en minskning av mängden solljus på hela jorden med till och med några få procent (kvävedioxid skulle spridas i atmosfären) skulle leda till en betydande nedkylning av jorden och skulle förmodligen kunna bli en initierande faktor för istiden.

Dessutom skulle det finnas tillräckligt med salpetersyra i den kemiska blandningen som surt regn skulle representera, och det skulle också teoretiskt få förödande konsekvenser för miljön.

Därefter finns det ett problem med subatomära partiklar (kosmiska strålar) från explosionen. Vilken skada som skulle ha blivit av dem är inte känt specifikt. Men, som vi diskuterade i kapitel 2 och 3, kan högenergipartiklar ha en mängd olika konsekvenser på jorden. En gammastrålning 7 500 ljusår bort skulle skicka ett stort antal subatomära partiklar in i vår atmosfär, och de skulle flyga med en hastighet något mindre än ljusets hastighet. Bara några timmar efter att utbrottet dök upp skulle de redan ha spruckit in i vår atmosfär och hällt ut en dusch av myoner. Vi observerar ständigt myoner som kommer från rymden, men i små mängder. Emellertid skulle en närliggande GRB generera en massa myoner. En grupp astronomer räknade ut att upp till 46 miljarder myoner per cm2 skulle falla på jordens yta över hela spränghalvan. Något du får av detta, kom bara ihåg att en närliggande explosion av gammastrålning är dålig - författarens anteckning). Det verkar som att det här är mycket - ja, det är det. Dessa partiklar skulle rinna ut från himlen och absorberas av allt som kommer i deras väg. Med tanke på hur väl kroppsvävnader kan absorbera myoner, fann astronomerna som utförde beräkningen att en oskyddad person skulle få en stråldos tiotals gånger högre än den dödliga dosen. Att gömma sig hjälper inte mycket: myoner kan tränga in i vatten till ett djup av nästan 2 km och upp till 800 m in i stenar! Därför skulle nästan allt liv på jorden påverkas.

Så ozonnedbrytning skulle inte vara en så stor sak. När det blev ett problem skulle de flesta av djuren och växterna på jorden ha varit döda för länge sedan.

Detta är mardrömsscenariot som beskrivs i början av detta kapitel. Men innan du börjar få panik, kom ihåg: den eventuella gammastrålningen från Eta Carina kommer med all säkerhet inte att riktas i vår riktning. Men innan vi avrundar kommer jag att säga att det finns en annan möjlig stamfader till gammastrålningen, som vi måste komma ihåg. Den heter WR 104 och är av en slump ungefär på samma avstånd från oss som Eta. WR 104 är ett binärt system, vars en av stjärnorna är ett uppsvällt massivt odjur som närmar sig slutet av sitt liv. Det kan explodera och avge en gammastrålning, och det kan vara mer eller mindre riktat mot oss, men båda dessa antaganden är felaktiga. Med all sannolikhet hotar inte detta monster oss heller, men det är värt att nämna.