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

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Kako piše Plait u Death From Above, prasak gama zraka je najupečatljiviji događaj od Velikog praska. Niti jedan takav prasak ne ponavlja drugi, ali svi nastaju zbog katastrofa galaktičkih razmjera: kada vrlo velike zvijezde umru, prestanu "gorjeti" i kolabirati pod utjecajem vlastite gravitacije ili, vjerojatno, zbog sudara dviju neutronskih zvijezda (predmeti veličine grada, ali s masom, poput jednog 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. Što će se dogoditi ako takva zraka udari u Zemlju?

Pretpostavimo da se GRB dogodio vrlo blizu: 100 svjetlosnih godina od nas. Čak i na tako bliskoj udaljenosti, promjer snopa gama zraka bio bi gigantski, 80 trilijuna km. To znači da bi cijelu Zemlju, cijeli Sunčev sustav progutao, poput pješčane buhe koju je zarobio tsunami.

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

To nije dugo u usporedbi s rotacijom Zemlje, pa bi snop pogodio samo jednu hemisferu. Druga hemisfera bi bila relativno sigurna… barem neko vrijeme. Najstrašnije posljedice bile bi na mjestima neposredno ispod praska gama zraka (gdje bi baklja bila vidljiva izravno 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 najgorih noćnih mora Hladnog rata: to je kao da detonirate nuklearnu bombu od jedne megatone sa strane rafala gama zraka na svakih 2,5 km2 planeta. Ovo (vjerojatno) nije dovoljno da oceani proključa ili da otkinu atmosferu sa Zemlje, ali uništenje bi bilo izvan shvaćanja.

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

Svatko tko gleda u nebo u trenutku bljeska mogao bi oslijepiti, iako bi vrhunac svjetline u vidljivom rasponu vjerojatno 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 golemog toka ultraljubičastog zračenja. Ozonski omotač doslovce bi bio odmah uništen, a UV zračenje i gama-zraka i Sunca bi slobodno dopiralo do površine Zemlje, čineći je, kao i oceane, neplodnim do nekoliko metara dubine.

I to samo od UV zračenja i topline. Čini se okrutnim čak i spomenuti mnogo, mnogo gore učinke izlaganja gama i X-zrakama.

Umjesto toga, krenimo malo. Izrazi gama zraka su nevjerojatno rijetki. Iako se najvjerojatnije događaju nekoliko puta dnevno negdje u svemiru, sam svemir je vrlo velik. Trenutno je vjerojatnost da će se jedan od njih dogoditi na udaljenosti od 100 svjetlosnih godina od nas nula. Savršeno, apsolutna nula. U našoj blizini apsolutno nema zvijezda koje bi u principu mogle generirati prasak gama zraka. Najbliži kandidat za supernove je dalje, a GRB-ovi su puno rjeđi od supernova.

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

Na nebu južne hemisfere nalazi se golim okom neupadljiva zvijezda. Zove se Eta Carinae, ili jednostavno Eta, prigušena zvijezda u gomili svjetlijih zvijezda. Međutim, njezino slabo svjetlo vara, skrivajući njezin bijes iza sebe. Zapravo je udaljena oko 7500 svjetlosnih godina – zapravo, najudaljenija zvijezda koja se može vidjeti golim okom.

Sama zvijezda (zapravo, Eta može biti binarni sustav, 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 mase Sunca ili više, a emitira 5 milijuna puta više energije od Sunca – u jednoj sekundi odašilje onoliko svjetla koliko će Sunce emitirati za dva mjeseca. S vremena na vrijeme, Eta ima grčeve, a ona izbaci ogromne količine materije. Godine 1843. imala je tako silovit 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 milijuna km/h. Danas vidimo posljedice te eksplozije u obliku dva golema oblaka divergentne materije, nalik pucnju svemirskog pištolja. Taj je događaj bio gotovo jednako snažan kao supernova.

Eta ima sva obilježja nadolazećeg GRB-a. Sigurno će eksplodirati poput supernove, ali nije poznato hoće li to biti prasak gama zraka tipa hipernove ili ne. Također treba napomenuti da ako eksplodira i ispušta prasak gama zraka, orijentacija ovog sustava je takva da snop neće pogoditi Zemlju. To možemo utvrditi iz geometrije plinskih oblaka izbačenih tijekom zapljene 1843.: dijelovi plina koji nabubri nagnuti su u odnosu na nas pod kutom od oko 45°, a svi probni gama zraka bili bi usmjereni duž te osi. Dopustite 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 "što ako". Što da je Eta ciljala na nas i pretvorila se u hipernovu? Što bi se tada dogodilo?

Opet ništa dobro. Unatoč činjenici da se po sjaju ne bi ni približio Suncu, bio bi sjajan kao Mjesec, ili čak deset puta svjetliji. Ne biste ga mogli gledati bez žmirenja, ali ta bi svjetlina potrajala samo nekoliko sekundi ili minuta, tako da vjerojatno ne bi bilo dugotrajne štete u životnim ciklusima flore ili faune.

Ultraljubičasta zraka bila bi intenzivna, ali kratka. Ljudi na otvorenom bi doživjeli umjerene opekline od sunca, ali vjerojatno neće biti statistički značajnog povećanja incidencije raka kože u budućnosti.

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

Najizravnija posljedica bi bio snažan elektromagnetski impuls, puno snažniji od onog koji je generiran na Havajima tijekom nuklearnih testova Starfish Prime uređaja. U tom slučaju bi EMP (elektromagnetski puls – cca. TASS) u trenu uništio svaki nezaštićeni elektronički uređaj u toj Zemljinoj hemisferi, koji je bio usmjeren prema prasku. Računala, telefoni, avioni, automobili, bilo koji predmet s elektronikom prestali bi raditi. To se također odnosi i na elektroenergetske sustave: velike 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 postrojbe i druge hitne službe također bile bez struje.

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

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

Ozonski omotač bi bio jako pogođen. Gama zrake iz praska potpuno bi uništile molekule ozona. Ozonski omotač u svijetu bi se u prosjeku smanjio za 35%, au nekim odabranim regijama bio bi smanjen za više od 50%. To je samo po sebi nevjerojatno štetno - imajte na umu, naši trenutni problemi s ozonom uzrokovani su relativno malim padom, samo 3% ili tako nešto.

Posljedice toga su vrlo dugotrajne i mogu trajati godinama – i nakon pet godina ozonski omotač može ostati 10% tanji. Za to vrijeme UV zračenje Sunca bilo bi intenzivnije na površini Zemlje. Mikroorganizmi koji čine okosnicu hranidbenog lanca 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 praskom gama zraka iz Eta Carine (vidi poglavlja 2 i 3) značajno bi smanjio količinu sunčeve svjetlosti koja dopire do Zemlje.

Točne posljedice toga teško je utvrditi, no čini se vjerojatnim da bi smanjenje količine sunčeve svjetlosti na cijeloj Zemlji čak i za nekoliko posto (dušikov dioksid bi se proširio atmosferom) dovelo do značajnog hlađenja Zemlje i mogao bi, vjerojatno, postati inicijacijski čimbenik za ledeno doba.

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

Zatim, postoji problem sa subatomskim česticama (kozmičkim zrakama) iz praska. Kolika bi šteta bila od njih, nije poznato. Ali, kao što smo raspravljali u poglavljima 2 i 3, čestice visoke energije mogu imati razne posljedice na Zemlji. Prasak gama zraka udaljen 7500 svjetlosnih godina odasla bi ogroman broj subatomskih čestica u našu atmosferu, a one bi letjele brzinom nešto manjom od brzine svjetlosti. Samo nekoliko sati nakon što se pojavio izljev, već bi uletjeli u našu atmosferu, izlivši pljusak miona. Stalno promatramo mione koji pristižu iz svemira, ali u malim količinama. Međutim, obližnji GRB bi generirao masu miona. Jedna grupa astronoma izračunala je da bi na Zemljinu površinu preko cijele hemisfere praska palo do 46 milijardi miona po cm2. Nešto što dobijete iz ovoga, onda se samo sjetite da je obližnji prasak gama zračenja loš - napomena autora). Čini se da je to puno - pa, da, jest. Te bi čestice padale s neba i apsorbirale ih sve što im se nađe na putu. Uzimajući u obzir koliko dobro tjelesna tkiva mogu apsorbirati mione, astronomi koji su izvršili izračun otkrili su da bi nezaštićena osoba primila dozu zračenja desetke puta veću od smrtonosne doze. Skrivanje neće puno pomoći: mioni mogu prodrijeti u vodu do dubine od gotovo 2 km i do 800 m u stijene! Stoga 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 scenarij noćne more opisan na početku ovog poglavlja. No, prije nego počnete paničariti, zapamtite: mogući prasak gama-zraka Eta Carine sasvim sigurno neće biti usmjeren u našem smjeru. No prije nego što zaokružimo, reći ću da postoji još jedan mogući rodonačelnik 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 sustav, čija je jedna od zvijezda napuhana masivna zvijer koja se približava kraju svog života. Mogla bi eksplodirati, emitirajući gama zrake, i mogla bi biti usmjerena manje-više prema nama, ali obje ove pretpostavke su netočne. Po svoj prilici ni ovo čudovište nam ne prijeti, ali je vrijedno spomena.