Wakati Dunia itakapopasuka kwa gamma-ray na kwa nini viumbe vyote vilivyo hai vitakufa

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Kama Plait anavyoandika katika Kifo Kutoka Juu, mlipuko wa miale ya gamma ni tukio la kushangaza zaidi tangu Big Bang. Hakuna mlipuko kama huo unaorudia mwingine, lakini wote huibuka kwa sababu ya majanga ya kiwango cha galaksi: wakati nyota kubwa sana zinapokufa, zikiacha "kuchoma" na kuanguka chini ya ushawishi wa mvuto wao wenyewe au, labda, kwa sababu ya mgongano wa nyota mbili za neutroni. (inapinga saizi ya jiji, lakini kwa wingi, kama Jua moja au mbili).

Katika hali kama hizo, nishati hutolewa sio sawa kwa pande zote, lakini kwa mihimili iliyoelekezwa. Tukio hili ni kubwa sana kwamba wakati mwingine linaweza kuonekana kwa jicho la uchi kwa mabilioni (!) Ya miaka ya mwanga. Nini kitatokea ikiwa boriti kama hiyo itaipiga Dunia?

Wacha tuchukue kuwa GRB ilitokea karibu sana: umbali wa miaka 100 ya mwanga. Hata kwa umbali wa karibu kama huo, kipenyo cha boriti ya kupasuka kwa gamma itakuwa kubwa, kilomita trilioni 80. Hii inamaanisha kuwa Dunia nzima, mfumo mzima wa jua ungemezwa nayo, kama kiroboto wa mchanga aliyekamatwa na tsunami.

Kwa bahati nzuri, GRBs ni za muda mfupi, kwa hivyo boriti itatupiga chini ya sekunde moja hadi dakika kadhaa. Kupasuka kwa wastani hudumu kama sekunde kumi.

Hii sio muda mrefu ikilinganishwa na mzunguko wa Dunia, kwa hivyo boriti ingegonga hekta moja tu. Hemisphere ya pili itakuwa salama … angalau kwa muda fulani. Matokeo mabaya zaidi yangekuwa katika sehemu moja kwa moja chini ya mlipuko wa miale ya gamma (ambapo mwako ungeonekana moja kwa moja juu, kwenye kilele), na kwa kiwango kidogo ambapo mwako ungeonekana kwenye upeo wa macho. Lakini hata hivyo, kama tutakavyoona, hakuna mahali popote duniani pangekuwa salama kabisa.

Nishati isiyodhibitiwa ambayo ingetupwa Duniani ni kubwa sana. Hii ni zaidi ya jinamizi mbaya zaidi la Vita Baridi: ni kama kulipua bomu moja la nyuklia la megatoni kutoka upande wa mlipuko wa mionzi ya gamma juu ya kila kilomita 2.5 za sayari. Hii (pengine) haitoshi kufanya bahari zichemke au kupasua angahewa kutoka kwenye Dunia, lakini uharibifu ungekuwa usio na ufahamu.

Kumbuka, hii yote ni kutoka kwa kitu kilicho umbali wa kilomita 900 trilioni.

Yeyote anayetazama anga wakati wa kung'aa anaweza kupofuka, ingawa kilele cha mwangaza katika safu inayoonekana labda kingefikiwa tu baada ya sekunde chache - vya kutosha kuruka na kugeuka. Sio kwamba ilisaidia sana.

Wale ambao wakati huo wangekamatwa mitaani wangekuwa na matatizo makubwa. Hata kama hawangechomwa na joto - na wangekuwa - wangepokea moto mbaya kutoka kwa mkondo mkubwa wa mionzi ya ultraviolet. Safu ya ozoni ingeharibiwa papo hapo, na mionzi ya UV kutoka kwenye gamma-ray ilipasuka na Jua lingefika kwenye uso wa Dunia kwa uhuru, na kuifanya, pamoja na bahari, kuwa tasa kwa kina cha mita kadhaa.

Na hii ni tu kutoka kwa mionzi ya UV na joto. Inaonekana ukatili hata kutaja madhara mengi, mabaya zaidi ya kufichuliwa kwa gamma na X-rays.

Badala yake, wacha tuzungumze kidogo. Mipasuko ya mionzi ya Gamma ni nadra sana. Ingawa kuna uwezekano mkubwa zaidi kutokea mara kadhaa kwa siku mahali fulani katika ulimwengu, ulimwengu wenyewe ni mkubwa sana. Hivi sasa, uwezekano kwamba mmoja wao atatokea kwa umbali wa miaka 100 ya mwanga kutoka kwetu ni sifuri. Kamili, sifuri kabisa. Hakuna nyota karibu nasi ambazo zinaweza, kimsingi, kutoa mlipuko wa mionzi ya gamma. Mgombea wa karibu zaidi wa supernova yuko mbali zaidi, na GRB ni nadra sana kuliko supernovae.

Kujisikia vizuri? Sawa. Sasa hebu tujaribu njia ya kweli zaidi. Je, ni mgombea gani wa karibu zaidi wa vyanzo vya mlipuko wa mionzi ya gamma?

Katika anga ya ulimwengu wa kusini kuna nyota isiyo ya ajabu kwa jicho la uchi. Inaitwa Eta Carinae, au kwa kifupi Eta, nyota hafifu katika umati wa nyota angavu zaidi. Walakini, nuru yake hafifu inadanganya, ikificha hasira yake nyuma yake. Kwa kweli ni umbali wa miaka mwanga 7,500 - kwa kweli, nyota ya mbali zaidi ambayo inaweza kuonekana kwa macho.

Nyota yenyewe (kwa kweli, Eta inaweza kuwa mfumo wa binary, nyota mbili zinazozunguka kila mmoja. Nyenzo zinazozunguka nyota hutoa mwangaza na kuingiliwa kwa kiasi kwamba wanaastronomia bado hawana uhakika wa asilimia mia moja) ni monster: uzito wake unaweza kuwa 100. mara ya wingi wa Jua au zaidi, na hutoa nishati mara milioni 5 zaidi ya Jua - kwa sekunde moja hutoa mwanga mwingi kama vile Jua litatoa katika miezi miwili. Mara kwa mara, Eta huwa na mshtuko, na hutapika vitu vingi sana. Mnamo 1843, alipata mshtuko mkali hivi kwamba akawa nyota ya pili angavu zaidi angani, hata kwa umbali mkubwa sana. Ilitupa nje kiasi kikubwa cha maada zaidi ya mara kumi ya uzito wa Jua kwa kasi ya zaidi ya milioni 1.5 km / h. Leo tunaona matokeo ya mlipuko huo kwa namna ya mawingu mawili makubwa ya vitu vinavyotofautiana, sawa na risasi ya bunduki ya anga. Tukio hilo lilikuwa karibu na nguvu kama supernova.

Eta ina sifa zote za GRB inayokuja. Hakika italipuka kama supernova, lakini haijulikani ikiwa itakuwa mlipuko wa aina ya gamma-ray au la. Inapaswa pia kuzingatiwa kwamba ikiwa hupuka na kutoa kupasuka kwa gamma-ray, mwelekeo wa mfumo huu ni kwamba boriti haitapiga Dunia. Tunaweza kuamua hii kutoka kwa jiometri ya mawingu ya gesi yaliyotolewa wakati wa kukamatwa kwa 1843: sehemu za gesi ya uvimbe zimeelekezwa kwetu kwa pembe ya karibu 45 °, na mlipuko wowote wa gamma-ray ungeelekezwa kwenye mhimili huo. Acha nieleze kwa uwazi zaidi: kwa muda mfupi au hata wa kati, mionzi ya gamma ilipasuka kutoka Eta au mahali pengine haitutishi.

Lakini bado inavutia kutafakari "nini ikiwa". Je, ikiwa Eta angetulenga na kugeuka kuwa hypernova? Nini kingetokea basi?

Tena, hakuna kitu kizuri. Licha ya ukweli kwamba haungekaribia hata katika mwangaza wa Jua, ungekuwa mkali kama Mwezi, au hata mara kumi zaidi. Hungeweza kuitazama bila makengeza, lakini mwangaza huo ungedumu kwa sekunde au dakika chache tu, kwa hivyo pengine hakungekuwa na uharibifu wowote wa muda mrefu kwa mizunguko ya maisha ya mimea au wanyama.

Mwangaza wa ultraviolet ungekuwa mkali lakini mfupi. Watu walio nje wanaweza kuchomwa na jua kwa wastani, lakini kuna uwezekano kuwa hakuna ongezeko kubwa la kitakwimu la matukio ya saratani ya ngozi katika siku zijazo.

Lakini kwa gamma na X-rays, hali ni tofauti kabisa. Angahewa ya Dunia ingechukua aina hizi za mionzi, na matokeo yangekuwa mabaya zaidi kuliko katika kesi ya supernova iliyo karibu.

Tokeo la moja kwa moja litakuwa mpigo wenye nguvu wa sumakuumeme, wenye nguvu zaidi kuliko ule uliotolewa Hawaii wakati wa majaribio ya nyuklia ya kifaa cha Starfish Prime. Katika kesi hii, EMP (mapigo ya sumakuumeme - takriban. TASS) ingeharibu papo hapo kifaa chochote cha elektroniki kisichokuwa na kinga katika ulimwengu huo wa Dunia, ambacho kilielekezwa kwenye mlipuko. Kompyuta, simu, ndege, magari, kifaa chochote chenye kielektroniki kitaacha kufanya kazi. Hii inatumika pia kwa mifumo ya nguvu: mikondo mikubwa ingeingizwa kwenye njia za umeme, na kuzifanya zipakie kupita kiasi. Watu wangekuwa bila umeme na bila njia yoyote ya mawasiliano ya masafa marefu (vifaa vya satelaiti zote vingeteketea kwa mionzi ya gamma hata hivyo). Hii haitakuwa usumbufu tu, kwa sababu inamaanisha hospitali, idara za zima moto na huduma zingine za dharura pia zingekuwa hazina umeme.

Lakini, kama tutakavyoona katika muda mfupi, huenda tusihitaji huduma za dharura …

Matokeo ya angahewa ya dunia yangekuwa makubwa. Wanasayansi wanachunguza hali hii kwa karibu. Kwa kutumia miundo sawa iliyofafanuliwa katika Sura ya 3, na kuchukulia kuwa GRB ilianzia umbali wa Eta, waliamua matokeo yangekuwaje. Na matokeo haya hayatii moyo hata kidogo.

Tabaka la ozoni lingepigwa sana. Miale ya gamma kutoka kwa mlipuko huo ingeharibu kabisa molekuli za ozoni. Tabaka la ozoni duniani kote lingepungua kwa wastani wa 35%, na katika baadhi ya maeneo yaliyochaguliwa lingepunguzwa kwa zaidi ya 50%. Hii ni hatari sana yenyewe - kumbuka, shida zetu za sasa za ozoni husababishwa na kupungua kidogo, 3% tu au hivyo.

Matokeo ya hii ni ya muda mrefu sana na yanaweza kudumu kwa miaka - hata baada ya miaka mitano, safu ya ozoni inaweza kubaki 10% nyembamba. Wakati huu, mionzi ya UV kutoka kwa Jua itakuwa kali zaidi kwenye uso wa Dunia. Microorganisms zinazounda uti wa mgongo wa mlolongo wa chakula ni nyeti sana kwake. Wengi wangekufa, na hivyo kusababisha kutoweka kwa spishi zingine juu ya mzunguko wa chakula.

Kwa kuongezea, dioksidi ya nitrojeni yenye rangi nyekundu-kahawia inayotolewa na mlipuko wa miale ya gamma kutoka Eta Carina (tazama Sura ya 2 na 3) ingepunguza kwa kiasi kikubwa kiwango cha mwanga wa jua kufikia Dunia.

Matokeo halisi ya hili ni vigumu kubainisha, lakini inaonekana uwezekano kwamba kupungua kwa kiasi cha mwanga wa jua kwenye Dunia nzima hata kwa asilimia chache (dioksidi ya nitrojeni ingeenea katika angahewa) kungesababisha baridi kubwa ya Dunia na. inaweza, labda, kuwa sababu ya kuanzisha enzi ya barafu.

Kwa kuongeza, kungekuwa na asidi ya nitriki ya kutosha katika mchanganyiko wa kemikali ambayo mvua ya asidi ingewakilisha, na hii pia inaweza kuwa na matokeo mabaya kwa mazingira.

Ifuatayo, kuna shida na chembe za subatomic (miale ya cosmic) kutoka kwa kupasuka. Ni uharibifu gani ungekuwa kutoka kwao haujulikani haswa. Lakini, kama tulivyojadili katika Sura ya 2 na 3, chembe zenye nishati nyingi zinaweza kuwa na matokeo mbalimbali duniani. Mionzi ya gamma-ray iliyopasuka umbali wa miaka-nuru 7,500 ingetuma idadi kubwa ya chembe ndogo ndogo kwenye angahewa letu, nazo zingeruka kwa mwendo wa chini kidogo kuliko kasi ya mwanga. Masaa machache tu baada ya mlipuko huo kuonekana, wangekuwa tayari wameingia kwenye anga yetu, wakimimina mvua ya muons. Tunaona mara kwa mara muons wakifika kutoka angani, lakini kwa idadi ndogo. Walakini, GRB iliyo karibu ingetoa wingi wa muons. Kundi moja la wanaastronomia lilihesabu kwamba hadi muon bilioni 46 kwa cm2 zitaanguka juu ya uso wa Dunia katika ulimwengu wote wa kupasuka. Kitu unachopata kutoka kwa hili, basi kumbuka tu kwamba mlipuko wa karibu wa mionzi ya gamma ni mbaya - maelezo ya mwandishi). Inaonekana kwamba hii ni mengi - vizuri, ndiyo, ni. Chembe hizo zingeshuka kutoka angani na kufyonzwa na chochote kitakachowazuia. Kwa kuzingatia jinsi tishu za mwili zinavyoweza kunyonya muon, wanaastronomia waliofanya hesabu hiyo waligundua kwamba mtu ambaye hajalindwa angepokea kipimo cha mnururisho mara kumi zaidi ya kipimo hatari. Kujificha hakutasaidia sana: muons inaweza kupenya ndani ya maji kwa kina cha karibu kilomita 2 na hadi 800 m kwenye miamba! Kwa hiyo, karibu maisha yote duniani yangeathiriwa.

Kwa hivyo uharibifu wa ozoni haungekuwa jambo kubwa sana. Kufikia wakati tatizo lilikuwa, wanyama na mimea mingi duniani wangekuwa wamekufa zamani.

Hili ndilo kisa cha kutisha kilichoelezwa mwanzoni mwa sura hii. Walakini, kabla ya kuanza kuogopa, kumbuka: mlipuko unaowezekana wa gamma-ray ya Eta Carina hakika hautaelekezwa kwetu. Lakini kabla ya kuzunguka, nitasema kwamba kuna uwezekano mwingine wa kuzaliwa kwa gamma-ray, ambayo tunahitaji kukumbuka. Inaitwa WR 104 na kwa bahati iko umbali sawa kutoka kwetu kama Eta. WR 104 ni mfumo wa binary, moja ya nyota ambayo ni mnyama mkubwa aliye na tumbo anayekaribia mwisho wa maisha yake. Inaweza kulipuka, na kutoa mwali wa gamma, na inaweza kulenga sisi zaidi au kidogo, lakini mawazo haya yote si sahihi. Kwa uwezekano wote, monster hii haina kutishia sisi pia, lakini ni muhimu kutaja.