Millal saab Maast kinni gammakiirgus ja miks kõik elusolendid surevad

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Nagu Plait ajakirjas Death From Above kirjutab, on gammakiirguse purunemine kõige silmatorkavam sündmus pärast Suurest Pauku. Ükski selline purse ei kordu teist, kuid need kõik tekivad galaktilise ulatusega katastroofide tõttu: kui surevad väga suured tähed, lakkavad "põlemast" ja varisevad kokku oma gravitatsiooni mõjul või arvatavasti kahe neutrontähe kokkupõrke tõttu. (linnasuurused objektid, kuid massiga, nagu üks või kaks päikest).

Sellistel juhtudel ei paisku energia välja mitte ühtlaselt kõikides suundades, vaid suunatud kiirtena. See sündmus on nii suurejooneline, et mõnikord võib seda palja silmaga näha miljardeid (!) valgusaastaid. Mis juhtub, kui selline kiir Maad tabab?

Oletame, et GRB juhtus väga lähedal: 100 valgusaasta kaugusel. Isegi nii lähedal oleks gammakiirguse kiirte läbimõõt hiiglaslik, 80 triljonit km. See tähendab, et see neelaks alla kogu Maa, kogu päikesesüsteemi, nagu tsunami tabatud liivakirp.

Õnneks on GRB-d suhteliselt lühiajalised, nii et kiir tabab meid vähem kui sekundi kuni mitme minutiga. Keskmine sari kestab umbes kümme sekundit.

Võrreldes Maa pöörlemisega pole see pikk aeg, nii et kiir tabaks vaid ühte poolkera. Teine poolkera oleks suhteliselt ohutu … vähemalt mõnda aega. Kõige kohutavamad tagajärjed oleksid kohtades, mis on vahetult gammakiirguse purske all (kus peegeldus oleks nähtav otse pea kohal, seniidis) ja minimaalsed, kus peegeldus oleks nähtav horisondil. Kuid nagu me näeme, poleks ükski koht Maal täiesti ohutu.

Piiramatu energia, mis Maale visataks, on tohutu. See on midagi enamat kui külma sõja halvimad õudusunenäod: see on nagu ühe megatonnise tuumapommi plahvatamine gammakiirguse külje pealt planeedi iga 2,5 km2 kohal. Sellest (ilmselt) ei piisa, et ookeanid keema ajada või atmosfäär Maalt lahti rebida, kuid hävitamine oleks üle mõistuse.

Pidage meeles, et see kõik pärineb objektist, mis asub 900 triljoni km kaugusel.

Igaüks, kes välgu ajal taevasse vaatab, võib pimedaks jääda, kuigi nähtava ulatuse heleduse tipp saavutatakse tõenäoliselt alles mõne sekundi pärast – piisab, et võpatada ja ära pöörata. Mitte, et see palju oleks aidanud.

Neil, kes sel hetkel tänaval vahele oleks jäänud, oleks olnud suuri probleeme. Isegi kui neid poleks kuumus põletanud – ja oleks seda teinud –, oleksid nad tohutust ultraviolettkiirguse voost kohe surmava põletuse saanud. Osoonikiht häviks sõna otseses mõttes koheselt ning nii gammakiirguse kui ka Päikese UV-kiirgus jõuaks vabalt Maa pinnale, muutes selle ja ka ookeanid mitme meetri sügavusele viljatuks.

Ja seda ainult UV-kiirguse ja kuumuse tõttu. Tundub julm isegi mainida gamma- ja röntgenkiirgusega kokkupuute palju-palju hullemaid tagajärgi.

Selle asemel kaldume veidi kõrvale. Gammakiirguse pursked on uskumatult haruldased. Kuigi need esinevad tõenäoliselt mitu korda päevas kuskil universumis, on universum ise väga suur. Praegu on tõenäosus, et üks neist esineb meist 100 valgusaasta kaugusel, null. Täiuslik, absoluutne null. Meie läheduses pole absoluutselt ühtegi tähte, mis võiks põhimõtteliselt tekitada gammakiirguse purske. Lähim supernoovakandidaat on kaugemal ja GRB-d on supernoovadest palju haruldasemad.

Paremini tundma? Okei. Proovime nüüd realistlikumat lähenemist. Mis on lähim kandidaat gammakiirguse allikatele?

Lõunapoolkera taevas on palja silmaga märkamatu täht. Seda nimetatakse Eta Carinae'ks või lihtsalt Etaks, hämaraks täheks heledamate tähtede hulgas. Tema hämar valgus aga petab, varjates oma raevu selle taha. See on tegelikult umbes 7500 valgusaasta kaugusel – tegelikult on see kõige kaugem täht, mida palja silmaga näha saab.

Täht ise (tegelikult võib Eta olla kaksiksüsteem, kaks tähte tiirlevad üksteise ümber. Tähe ümbritsev materjal annab nii palju heledust ja interferentsi, et astronoomid pole siiani sada protsenti kindlad) on koletis: selle mass võib olla 100 korda suurem kui Päikese mass või rohkem ning see kiirgab 5 miljonit korda rohkem energiat kui Päike – ühes sekundis kiirgab ta sama palju valgust, kui Päike kahe kuu jooksul kiirgab. Aeg-ajalt on Etal krambid ja ta pritsib välja tohutul hulgal ainet. 1843. aastal tabas teda nii äge krambihoog, et temast sai taeva säravuselt teine täht, isegi nii kaugel. See paiskas välja hiiglaslikke koguseid ainet, mis ületas kümnekordse Päikese massi kiirusel üle 1,5 miljoni km/h. Täna näeme selle plahvatuse tagajärgi kahe tohutu lahkneva aine pilvena, mis sarnaneb kosmoserelva lasuga. See sündmus oli peaaegu sama võimas kui supernoova.

Etal on kõik eelseisva GRB tunnused. See plahvatab kindlasti nagu supernoova, kuid pole teada, kas tegemist on hüpernoova tüüpi gammakiirguse purskega või mitte. Samuti tuleb märkida, et kui see plahvatab ja kiirgab gammakiirgust, on selle süsteemi orientatsioon selline, et kiir Maad ei tabaks. Seda saame kindlaks teha 1843. aasta rünnaku ajal välja paiskunud gaasipilvede geomeetria järgi: paisuva gaasi osad on meie suhtes umbes 45° nurga all ja kõik gammakiirguse pursked oleksid suunatud piki seda telge. Selgitan täpsemalt: lühemas või isegi keskmises perspektiivis ei ohusta meid gammakiirgus Etast ega mujalt.

Aga sellegipoolest on huvitav mõtiskleda “mis siis, kui”. Mis siis, kui Eta oleks võtnud meid sihikule ja muutunud hüpernoovaks? Mis siis juhtuks?

Jällegi ei midagi head. Hoolimata asjaolust, et see ei jõuaks Päikesele eredalt isegi lähedale, oleks see sama hele kui Kuu või isegi kümme korda heledam. Te ei saa seda vaadata ilma silmi kissitamata, kuid see heledus püsiks vaid paar sekundit või minutit, nii et tõenäoliselt ei kahjustaks see taimestiku ega loomastiku elutsüklit pikka aega.

Ultraviolettkiir oleks intensiivne, kuid lühike. Õues viibivad inimesed kogeksid mõõdukat päikesepõletust, kuid tõenäoliselt ei esine statistiliselt olulist nahavähi esinemissageduse suurenemist tulevikus.

Aga gamma- ja röntgenikiirgusega on olukord hoopis teine. Maa atmosfäär neelaks seda tüüpi kiirgust ja tagajärjed oleksid palju hullemad kui läheduses asuva supernoova puhul.

Kõige otsesem tagajärg oleks võimas elektromagnetimpulss, mis on palju võimsam kui see, mis tekkis Hawaiil Starfish Prime'i seadme tuumakatsetuste käigus. Sel juhul hävitaks EMP (elektromagnetiline impulss – ca TASS) hetkega kõik varjestamata elektroonikaseadmed sellel Maa poolkeral, mis oli suunatud purskele. Arvutid, telefonid, lennukid, autod, kõik elektroonikaga esemed lakkaksid töötamast. See kehtib ka elektrisüsteemide kohta: elektriliinidesse suunatakse tohutud voolud, mis põhjustavad nende ülekoormamist. Inimesed jääksid ilma elektrita ja ilma igasuguste kaugsidevahenditeta (kõigi satelliitide seadmed oleks nagunii gammakiirgusest läbi põlenud). See ei oleks lihtsalt ebamugavus, sest see tähendab, et ka haiglad, tuletõrje ja muud kiirabiteenistused jääksid elektrita.

Kuid nagu me varsti näeme, ei pruugi me hädaabiteenuseid vajada …

Tagajärjed Maa atmosfäärile oleksid rasked. Teadlased uurivad seda olukorda tähelepanelikult. Kasutades samu 3. peatükis kirjeldatud mudeleid ja eeldades, et GRB pärineb Eta kauguselt, tegid nad kindlaks, millised on tagajärjed. Ja need tagajärjed pole sugugi julgustavad.

Osoonikiht saaks tugeva löögi. Plahvatusest tekkivad gammakiirgused hävitaksid osoonimolekulid täielikult. Osoonikiht väheneks kogu maailmas keskmiselt 35% ja mõnes valitud piirkonnas rohkem kui 50%. See on iseenesest uskumatult kahjulik – pidage meeles, meie praegused osooniprobleemid on põhjustatud suhteliselt väikesest langusest, vaid umbes 3%.

Selle tagajärjed on väga pikaajalised ja võivad kesta aastaid – isegi viie aasta pärast võib osoonikiht jääda 10% õhemaks. Selle aja jooksul oleks Päikeselt tulev UV-kiirgus Maa pinnal intensiivsem. Toiduahela selgroo moodustavad mikroorganismid on selle suhtes väga tundlikud. Paljud neist sureksid, mis tooks kaasa teiste toiduahela kõrgemal asuvate liikide väljasuremise.

Kõige tipuks vähendaks Eta Carina gammakiirguse tekitatud punakaspruun lämmastikdioksiid (vt 2. ja 3. peatükk) oluliselt Maale jõudva päikesevalguse hulka.

Selle täpseid tagajärgi on raske kindlaks teha, kuid tundub tõenäoline, et päikesevalguse hulga vähenemine kogu Maa peal kasvõi mõne protsendi võrra (lämmastikdioksiid leviks üle atmosfääri) tooks kaasa Maa olulise jahenemise ja võib arvatavasti saada jääaja käivitavaks teguriks.

Lisaks oleks keemilises segus piisavalt lämmastikhapet, mida happevihmad esindaksid, ja ka sellel oleks teoreetiliselt keskkonnale laastavad tagajärjed.

Järgmiseks on probleem plahvatusest tulenevate subatomaarsete osakestega (kosmiliste kiirtega). Mis kahju neist oleks saanud, pole konkreetselt teada. Kuid nagu arutasime 2. ja 3. peatükis, võivad suure energiaga osakestel olla Maal väga erinevad tagajärjed. 7500 valgusaasta kaugusel toimuv gammakiirgus saadaks meie atmosfääri tohutul hulgal subatomaarseid osakesi ja need lendaksid valguse kiirusest veidi väiksema kiirusega. Vaid paar tundi pärast puhangu ilmnemist oleksid nad juba meie atmosfääri plahvatanud, valades välja müüonivihma. Kosmosest saabuvaid müüone jälgime pidevalt, kuid väikestes kogustes. Lähedal asuv GRB tekitaks aga müüonite massi. Üks astronoomide rühm arvutas välja, et kuni 46 miljardit müüoni cm2 kohta langeb Maa pinnale kogu lõhkenud poolkera ulatuses. Midagi saate sellest, siis pidage meeles, et lähedal asuv gammakiirguse puhang on halb - autori märkus). Tundub, et seda on palju – noh, jah, on küll. Need osakesed valguks taevast välja ja neelduksid kõik, mis nende teele satub. Arvestades, kui hästi suudavad kehakuded muuoneid neelata, leidsid arvutuse teinud astronoomid, et kaitsmata inimene saaks surmavast doosist kümneid kordi suurema kiirgusdoosi. Peitmisest pole palju abi: müüonid võivad tungida vette ligi 2 km sügavusele ja kuni 800 m sügavusele kividesse! Seetõttu oleks mõjutatud peaaegu kogu elu Maal.

Nii et osoonikihi kahanemine poleks nii suur asi. Selleks ajaks, kui see probleemiks muutus, oleks enamik loomi ja taimi Maal juba ammu surnud.

See on selle peatüki alguses kirjeldatud õudusunenäo stsenaarium. Ent enne kui paanikasse hakkate, pidage meeles: Eta Carina võimalik gammakiirgus ei ole kindlasti meie suunas suunatud. Kuid enne kui lõpetame, ütlen, et on veel üks võimalik gammakiirguse eellane, mida peame meeles pidama. Selle nimi on WR 104 ja juhuslikult on see meist umbes samal kaugusel kui Eta. WR 104 on kahendsüsteem, mille üheks täheks on oma eluea lõpule jõudev punnis massiivne metsaline. See võib plahvatada, kiirgades gammakiirgust, ja see võib olla suunatud enam-vähem meile, kuid mõlemad eeldused on ebatäpsed. Suure tõenäosusega see koletis meid ka ei ohusta, aga mainimist väärib.