Kada će Zemlju zahvatiti eksplozija gama zraka i zašto će sva živa bića umrijeti

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Kako piše Plait u Death From Above, eksplozija gama zraka je najupečatljiviji događaj od Velikog praska. Nijedan takav prasak ne ponavlja drugi, ali svi nastaju zbog katastrofa galaktičkih razmjera: kada vrlo velike zvijezde umru, prestanu da "gore" i kolabiraju pod utjecajem vlastite gravitacije ili, vjerovatno, zbog sudara dvije neutronske zvijezde (predmeti veličine grada, ali sa masom, kao jedno ili dva Sunca).

U takvim slučajevima energija se ne izbacuje ravnomjerno u svim smjerovima, već u usmjerenim snopovima. Ovaj događaj je toliko grandiozan da se ponekad može vidjeti golim okom za milijarde (!) svjetlosnih godina. Šta će se dogoditi ako takav snop udari u Zemlju?

Pretpostavimo da se GRB dogodio vrlo blizu: 100 svjetlosnih godina od nas. Čak i na tako maloj udaljenosti, prečnik snopa gama zraka bio bi gigantski, 80 triliona km. To znači da bi cijelu Zemlju, cijeli Sunčev sistem progutao, poput pješčane buve koju je zarobio cunami.

Srećom, GRB-ovi su relativno kratkotrajni, pa će nas snop pogoditi za manje od sekunde do nekoliko minuta. Prosječan rafal traje oko deset sekundi.

Ovo nije dugo u poređenju sa rotacijom Zemlje, pa bi snop pogodio samo jednu hemisferu. Druga hemisfera bi bila relativno sigurna… barem neko vrijeme. Najstrašnije posljedice bi bile na mjestima neposredno ispod praska gama zraka (gdje bi baklja bila vidljiva direktno iznad glave, u zenitu), a minimalne gdje bi baklja bila vidljiva na horizontu. Ali svejedno, kao što ćemo vidjeti, nijedno mjesto na Zemlji ne bi bilo potpuno sigurno.

Neobuzdana energija koja bi bila bačena na Zemlju je ogromna. Ovo je više od najgore noćne more Hladnog rata: to je kao da detonirate nuklearnu bombu od jedne megatone sa strane gama-zraka na svakih 2,5 km2 planete. Ovo (vjerovatno) nije dovoljno da okeani proključa ili da se atmosfera otkine sa Zemlje, ali uništenje bi bilo neshvatljivo.

Imajte na umu, sve je to od objekta koji se nalazi na udaljenosti od 900 triliona km.

Svako ko gleda u nebo u trenutku bljeska mogao bi oslijepiti, iako bi vrhunac svjetline u vidljivom opsegu vjerovatno bio dostignut tek nakon nekoliko sekundi - dovoljno da se lecne i okrene. Nije da je puno pomoglo.

Oni koji bi u tom trenutku bili uhvaćeni na ulici imali bi velikih problema. Čak i da ih nije opekla vrućina - a bila bi - odmah bi zadobili smrtonosnu opekotinu od ogromnog toka ultraljubičastog zračenja. Ozonski omotač bi bukvalno trenutno bio uništen, a UV zračenje i gama-zraka i Sunca bi slobodno dopiralo do površine Zemlje, čineći je, kao i okeane, neplodnim do nekoliko metara dubine.

I to samo od UV zračenja i toplote. Čini se okrutnim čak i spomenuti mnogo, mnogo gore efekte izlaganja gama i rendgenskim zracima.

Umjesto toga, hajde da malo odstupimo. Rafali gama zraka su nevjerovatno rijetki. Iako se najvjerovatnije dešavaju nekoliko puta dnevno negdje u svemiru, sam svemir je veoma velik. Trenutno je vjerovatnoća da će se jedan od njih pojaviti na udaljenosti od 100 svjetlosnih godina od nas nula. Savršeno, apsolutna nula. Apsolutno nema zvijezda u našoj blizini koje bi u principu mogle generirati eksploziju gama zraka. Najbliži kandidat za supernovu je dalje, a GRB-ovi su mnogo rjeđi od supernova.

Osjećati se bolje? U redu. Pokušajmo sada s realnijim pristupom. Koji je najbliži kandidat za izvore rafala gama zraka?

Na nebu južne hemisfere nalazi se golim okom neupadljiva zvijezda. Zove se Eta Carinae, ili jednostavno Eta, prigušena zvijezda u gomili sjajnijih zvijezda. Međutim, njeno prigušeno svjetlo vara, skrivajući njen bijes iza sebe. U stvari je udaljena oko 7.500 svjetlosnih godina - u stvari, najudaljenija zvijezda koja se može vidjeti golim okom.

Sama zvijezda (zapravo, Eta može biti binarni sistem, dvije zvijezde koje kruže jedna oko druge. Materijal koji okružuje zvijezdu daje toliko sjaja i smetnji da astronomi još uvijek nisu sto posto sigurni) je čudovište: njena masa može biti 100 puta masu Sunca ili više, i emituje 5 miliona puta više energije od Sunca - u jednoj sekundi emituje onoliko svetlosti koliko će Sunce emitovati za dva meseca. S vremena na vrijeme, Eta ima grčeve i izbaci ogromne količine materije. Godine 1843. imala je tako snažan napad da je postala druga najsjajnija zvijezda na nebu, čak i na tako velikoj udaljenosti. Izbacio je gigantske količine materije veće od deset puta veće mase Sunca pri brzinama većim od 1,5 miliona km/h. Danas vidimo posljedice te eksplozije u vidu dva ogromna oblaka divergentne materije, nalik pucnju svemirske puške. Taj je događaj bio skoro jednako snažan kao supernova.

Eta ima sva obilježja predstojećeg GRB-a. Sigurno će eksplodirati poput supernove, ali nije poznato da li će to biti eksplozija gama zraka tipa hipernove ili ne. Takođe treba napomenuti da ako eksplodira i emituje rafal gama zraka, orijentacija ovog sistema je takva da zrak neće pogoditi Zemlju. To možemo utvrditi iz geometrije gasnih oblaka izbačenih tokom zaplene 1843: delovi nabubrećeg gasa su nagnuti u odnosu na nas pod uglom od oko 45°, a svaki rafal gama zraka bio bi usmeren duž te ose. Dozvolite mi da objasnim konkretnije: kratkoročno ili čak srednjoročno, prasak gama zraka iz Ete ili negdje drugdje nam ne prijeti.

Ali još uvijek je zanimljivo razmišljati o tome "šta ako". Šta da je Eta ciljala na nas i pretvorila se u hipernovu? Šta bi se onda dogodilo?

Opet ništa dobro. Uprkos činjenici da se po sjaju ne bi ni približio Suncu, bio bi sjajan kao Mjesec, ili čak deset puta svjetliji. Ne biste mogli da ga gledate bez žmirenja, ali ta svetlost bi trajala samo nekoliko sekundi ili minuta, tako da verovatno ne bi bilo dugotrajne štete po životni ciklus flore ili faune.

Ultraljubičasti snop bi bio intenzivan, ali kratak. Ljudi na otvorenom bi doživjeli umjerene opekotine od sunca, ali vjerovatno neće biti statistički značajnog povećanja incidencije raka kože u budućnosti.

Ali s gama i rendgenskim zracima situacija je potpuno drugačija. Zemljina atmosfera bi apsorbirala ove vrste zračenja, a posljedice bi bile mnogo gore nego u slučaju obližnje supernove.

Najdirektnija posljedica bi bio snažan elektromagnetski impuls, mnogo snažniji od onog koji je generiran na Havajima tokom nuklearnih proba uređaja Starfish Prime. U ovom slučaju, EMP (elektromagnetski puls – pribl. TASS) bi momentalno uništio svaki nezaštićeni elektronski uređaj na toj Zemljinoj hemisferi, koji je bio usmeren ka rafalu. Računari, telefoni, avioni, automobili, bilo koji predmet sa elektronikom bi prestali da rade. Ovo se odnosi i na elektroenergetske sisteme: ogromne struje bi bile ubrizgane u električne vodove, uzrokujući njihovo preopterećenje. Ljudi bi ostali bez struje i bez ikakvih sredstava za komunikaciju na daljinu (oprema svih satelita bi ionako izgorjela od gama zračenja). To ne bi bila samo neugodnost, jer to znači da bi bolnice, vatrogasne službe i druge hitne službe također bile bez struje.

Ali, kao što ćemo vidjeti za trenutak, možda nam neće trebati hitne službe…

Posljedice po Zemljinu atmosferu bile bi teške. Naučnici pomno proučavaju ovu situaciju. Koristeći iste modele opisane u poglavlju 3, uz pretpostavku da je GRB nastao na Etinoj udaljenosti, utvrdili su kakve će biti posljedice. A ove posljedice nisu nimalo ohrabrujuće.

Ozonski omotač bi bio jako pogođen. Gama zraci iz praska bi potpuno uništili molekule ozona. Ozonski omotač širom svijeta bio bi smanjen u prosjeku za 35%, au nekim odabranim regijama bio bi smanjen za više od 50%. Ovo je nevjerovatno štetno samo po sebi – imajte na umu, naši trenutni problemi s ozonom uzrokovani su relativno malim padom, samo 3% ili tako nešto.

Posljedice toga su vrlo dugoročne i mogu trajati godinama – čak i nakon pet godina ozonski omotač može ostati 10% tanji. Za to vreme UV zračenje sa Sunca bi bilo intenzivnije na površini Zemlje. Mikroorganizmi koji čine okosnicu lanca ishrane vrlo su osjetljivi na to. Mnogi bi umrli, što bi dovelo do konačnog izumiranja drugih vrsta koje su više u lancu ishrane.

Povrh svega, crvenkasto-smeđi dušikov dioksid generiran eksplozijom gama zraka iz Eta Carine (vidi poglavlja 2 i 3) značajno bi smanjio količinu sunčeve svjetlosti koja dopire do Zemlje.

Tačne posledice ovoga teško je utvrditi, ali izgleda da bi smanjenje količine sunčeve svetlosti na celoj Zemlji čak i za nekoliko procenata (azot-dioksid bi se širio atmosferom) dovelo do značajnog hlađenja Zemlje i mogao bi, po svoj prilici, postati inicijacijski faktor za ledeno doba.

Osim toga, u hemijskoj smjesi bi bilo dovoljno dušične kiseline koju bi predstavljale kisele kiše, a to bi također teoretski imalo razorne posljedice po okoliš.

Zatim, postoji problem sa subatomskim česticama (kosmičkim zracima) iz praska. Kakva bi šteta nastala od njih, nije poznato. Ali, kao što smo raspravljali u poglavljima 2 i 3, čestice visoke energije mogu imati širok spektar posljedica na Zemlji. Eksplozija gama zraka udaljena 7.500 svjetlosnih godina od nas bi poslala ogroman broj subatomskih čestica u našu atmosferu i one bi letjele brzinom nešto manjom od brzine svjetlosti. Samo nekoliko sati nakon pojave izbijanja, oni bi već upali u našu atmosferu, izlivajući pljusak miona. Stalno posmatramo mione koji pristižu iz svemira, ali u malim količinama. Međutim, obližnji GRB bi stvorio masu miona. Jedna grupa astronoma je izračunala da bi do 46 milijardi miona po cm2 palo na Zemljinu površinu preko cijele hemisfere praska. Nešto što dobijete iz ovoga, pa samo zapamtite da je obližnji nalet gama zračenja loš - napomena autora). Čini se da je ovo mnogo - pa, da, jeste. Ove čestice bi padale s neba i apsorbovale ih sve što im se nađe na putu. Uzimajući u obzir koliko dobro tjelesna tkiva mogu apsorbirati mione, astronomi koji su izvršili proračun otkrili su da bi nezaštićena osoba primila dozu zračenja desetine puta veću od smrtonosne doze. Skrivanje neće puno pomoći: mioni mogu prodrijeti u vodu do dubine od skoro 2 km i do 800 m u stijene! Zbog toga bi gotovo sav život na Zemlji bio pogođen.

Dakle, oštećenje ozona ne bi bilo tako velika stvar. U trenutku kada je to postao problem, većina životinja i biljaka na Zemlji odavno bi bila mrtva.

Ovo je scenario noćne more opisan na početku ovog poglavlja. Međutim, prije nego počnete paničariti, zapamtite: mogući prasak gama zraka Eta Carine sasvim sigurno neće biti usmjeren u našem smjeru. Ali prije nego što zaokružimo, reći ću da postoji još jedan mogući izvor praska gama zraka, kojeg moramo zapamtiti. Zove se WR 104 i slučajno je otprilike na istoj udaljenosti od nas kao i Eta. WR 104 je binarni sistem, čija je jedna od zvijezda nabujala masivna zvijer koja se približava kraju svog života. Mogao bi eksplodirati, emitujući gama zrake, i mogao bi biti usmjeren manje-više prema nama, ali obje ove pretpostavke su netačne. Po svoj prilici, ni ovo čudovište nam ne prijeti, ali je vrijedno pomena.