11.01.2020. - Выживем ли мы, если Землю накроет гамма-всплеском

Выживем ли мы, если Землю накроет гамма-всплеском

В издательстве "Альпина нон-фикшн" вышла книга астронома Фила Плейта, где он рассмотрел расхожие в поп-культуре сценарии конца света. ТАСС публикует отрывок об одном из самых разрушительных феноменов во Вселенной — гамма-всплеске Как пишет Плейт в "Смерти с небес", гамма-всплеск — самое яркое событие после Большого взрыва. Ни один такой всплеск не повторяет другой, но все они возникают из-за катастроф галактического масштаба: когда умирают очень большие звезды, переставая "гореть" и обваливаясь под действием собственной тяжести или, предположительно, из-за столкновения двух нейтронных звезд (объектов размером с город, но массой, как у одного-двух Солнц). В таких случаях энергия вырывается не равномерно во все стороны, а направленными пучками. Событие это настолько грандиозное, что иногда его можно разглядеть невооруженным глазом за миллиарды (!) световых лет. Что же будет, если такой пучок попадет в Землю?

Предположим, что гамма-всплеск произошел очень близко: на расстоянии 100 световых лет. Даже на таком близком расстоянии диаметр пучка гамма-всплеска был бы гигантским, 80 трлн км. Это означает, что вся Земля, вся Солнечная система оказались бы поглощены им, как песчаная блоха, захваченная цунами. К счастью, гамма-всплески длятся относительно недолго, поэтому пучок будет воздействовать на нас в течение от менее секунды до нескольких минут. Средний всплеск длится примерно десять секунд.

Это недолго по сравнению с вращением Земли, поэтому пучок ударил бы только по одному полушарию. Второе полушарие было бы в относительной безопасности... по крайней мере, в течение некоторого времени. Самые печальные последствия были бы в местах, находящихся непосредственно под гамма-всплеском (где вспышка была бы видна прямо над головой, в зените), и минимальными там, где вспышка была бы видна на горизонте. Но все равно, как мы увидим, ни одно место на Земле не было бы в полной безопасности.

Необузданная энергия, которая была бы сброшена на Землю, ошеломляет. Это больше, чем самые жуткие кошмары холодной войны: это все равно что со стороны гамма-всплеска взорвать ядерную бомбу мощностью в одну мегатонну над каждыми 2,5 км2 планеты. Этого (вероятно) недостаточно, чтобы закипели океаны или чтобы с Земли сорвало атмосферу, но разрушения были бы за гранью понимания.

Имейте в виду, все это от объекта, находящегося на расстоянии 900 трлн км.

Любой, кто бы посмотрел в момент вспышки на небо, мог бы ослепнуть, хотя пик яркости в видимом диапазоне был бы достигнут, вероятно, только через несколько секунд — достаточно для того, чтобы вздрогнуть и отвернуться. Не то чтобы это сильно помогло.

У тех, кто в тот момент был бы застигнут на улице, были бы большие проблемы. Если бы даже они не обгорели от жара — а так и было бы, — они бы мгновенно получили смертельный ожог от огромного потока ультрафиолетового излучения. Озоновый слой был бы уничтожен буквально мгновенно, и УФ-излучение как от гамма-всплеска, так и от Солнца беспрепятственно достигало бы поверхности Земли, делая ее, а также океаны на глубину до нескольких метров бесплодными.

И это только от УФ-излучения и жары. Кажется жестоким даже упоминать гораздо, гораздо худшие последствия воздействия гамма- и рентгеновского излучения.

Вместо этого давайте немного отвлечемся. Гамма-всплески — невероятно редкое явление. Хотя они, скорее всего, происходят несколько раз в день где-нибудь во Вселенной, сама Вселенная очень большая. В настоящее время вероятность того, что один из них произойдет на расстоянии 100 световых лет от нас, равна нулю. Совершенному, абсолютному нулю. Рядом с нами совсем нет звезд, которые могли бы в принципе породить гамма-всплеск. Ближайший кандидат в сверхновые находится дальше, а гамма-всплески — гораздо более редкие явления, чем сверхновые.

Полегчало? Хорошо. Теперь попробуем более реалистичный подход. Что является ближайшим кандидатом в источники гамма-всплеска?

В небе южного полушария есть ничем не примечательная для невооруженного глаза звезда. Называется она Эта Киля, или попросту Эта, тусклая звездочка в толпе более ярких звезд. Однако ее тусклый свет обманчив, за ним скрывается ее неистовство. Вообще-то она находится на расстоянии примерно 7500 световых лет — фактически это самая удаленная звезда, которую можно видеть невооруженным глазом.

Сама звезда (на самом деле Эта может быть двойной системой, двумя звездами, обращающимися вокруг друг друга. Вещество, окружающее звезду, дает так много блеска и помех, что астрономы до сих пор не уверены на сто процентов) — монстр: ее масса может составлять 100 масс Солнца или даже больше, и она излучает в 5 млн раз больше энергии, чем Солнце, — за одну секунду она испускает столько света, сколько Солнце испустит за два месяца. Периодически у Эты случаются спазмы, и она изрыгает огромные количества материи. В 1843 г. у нее случился такой бурный припадок, что она стала второй по яркости звездой в небе, даже на таком огромном расстоянии. Она выбросила гигантские количества материи, превышающие десять масс Солнца, на скорости свыше 1,5 млн км/ч. Сегодня мы видим последствия того взрыва в виде двух огромных облаков расходящейся материи, похожих на выстрел космической пушки. То событие было практически таким же мощным, как и сверхновая.

У Эты есть все признаки назревающего гамма-всплеска. Она наверняка взорвется как сверхновая, но неизвестно, будет это гамма-всплеск по типу гиперновой или нет. Также следует отметить, что, если она взорвется и испустит гамма-всплеск, ориентация этой системы такова, что пучок не попадет по Земле. Мы можем это определить по геометрии газовых облаков, выброшенных во время припадка 1843 г.: доли раздувающегося газа наклонены относительно нас под углом примерно 45°, и любые гамма-всплески были бы направлены вдоль той оси. Поясню конкретнее: в ближайшей или даже среднесрочной перспективе гамма-всплеск от Эты или еще откуда-либо нам не угрожает.

Но все равно интересно поразмышлять "а что, если". Что, если бы Эта была нацелена на нас и превратилась в гиперновую? Что бы тогда произошло?

Скажу опять, ничего хорошего. Несмотря на то что она бы даже не приблизилась по яркости к Солнцу, она была бы такой же яркой, как Луна, или даже в десять раз ярче. Вы не смогли бы смотреть на нее, не сощурившись, но такая яркость продлилась бы всего несколько секунд или минут, поэтому, вероятно, никакого долгосрочного ущерба для жизненных циклов флоры или фауны не было бы.

Поток ультрафиолетового излучения был бы интенсивным, но кратким. Люди, находящиеся на улице, получили бы солнечные ожоги умеренной степени, но, по всей вероятности, статистически значимого роста случаев рака кожи в будущем не наблюдалось бы.

Но с гамма- и рентгеновским излучением ситуация совершенно другая. Атмосфера Земли поглотила бы эти виды излучения, и последствия этого были бы гораздо хуже, чем в случае близкой вспышки сверхновой.

Самым прямым последствием был бы мощный электромагнитный импульс, гораздо мощнее, чем тот, что возник на Гавайях во время ядерных испытаний устройства Starfish Prime. В этом случае ЭМИ (электромагнитный импульс — прим. ТАСС) мгновенно разрушил бы любое неэкранированное электронное устройство в том полушарии Земли, которое было направлено в сторону всплеска. Компьютеры, телефоны, самолеты, автомобили, любой объект с электроникой перестали бы работать. Это также относится к энергосистемам: в линиях электропередачи был бы наведен огромный ток, приводящий к их перегрузке. Люди оказались бы без электричества и без каких бы то ни было средств дальней связи (оборудование всех спутников перегорело бы от гамма-излучения в любом случае). Это было бы не просто неудобством, потому что это означает, что больницы, пожарные части и другие службы экстренной помощи также остались бы без электричества.

Но, как мы увидим через мгновение, службы экстренной помощи могут нам и не понадобиться...

Последствия для атмосферы Земли были бы серьезными. Ученые пристально изучают такую ситуацию. Используя те же модели, что описаны в главе 3, и исходя из допущения, что гамма-всплеск возник на расстоянии Эты, они определили, какими будут последствия. И эти последствия совсем не радуют.

Озоновый слой подвергся бы серьезному удару. Гамма-излучение от всплеска полностью разрушило бы молекулы озона. Озоновый слой во всем мире сократился бы в среднем на 35%, причем в некоторых отдельных регионах он уменьшился бы больше чем на 50%. Это невероятно вредно само по себе — заметьте, наши сегодняшние проблемы с озоном вызваны относительно небольшим снижением, всего на 3% или около того.

Последствия этого очень длительные и могут сохраняться годами — даже через пять лет озоновый слой может оставаться на 10% тоньше. В течение этого времени на поверхности Земли УФ-излучение от Солнца было бы более интенсивным. Микроорганизмы, образующие основу пищевой цепочки, очень чувствительны к нему. Множество их погибло бы, приводя к возможному вымиранию других видов, располагающихся выше на пищевой цепи.

В довершение ко всему образовавшаяся при гамма-всплеске от Эта Киля красновато-коричневая двуокись азота (см. главы 2 и 3) существенно сократила бы количество солнечного света, достигающего Земли.

Точные последствия этого определить сложно, но кажется вероятным, что уменьшение количества солнечного света на всей Земле даже на несколько процентов (двуокись азота распространилась бы по всей атмосфере) привело бы к значительному остыванию Земли и могло бы, предположительно, стать инициирующим фактором для ледникового периода.

Помимо этого, в той химической смеси, которую представляли бы кислотные дожди, содержалось бы достаточно азотной кислоты, и это также теоретически имело бы опустошительные последствия для окружающей среды.

Далее, есть проблема с субатомными частицами (космическими лучами) от всплеска. Какой ущерб был бы от них, конкретно неизвестно. Но, как мы обсуждали в главах 2 и 3, высокоэнергетические частицы могут приводить к самым разнообразным последствиям на Земле. Гамма-всплеск на расстоянии 7500 световых лет запустил бы огромное количество субатомных частиц в нашу атмосферу, и они бы летели на скорости чуть менее скорости света. Всего через несколько часов после возникновения всплеска они уже ворвались бы в нашу атмосферу, пролившись ливнем из мюонов. Мы постоянно наблюдаем прилетающие из космоса мюоны, но в небольших количествах. Однако ближний гамма-всплеск сгенерировал бы массу мюонов. Одна группа астрономов рассчитала, что на поверхность Земли обрушилось бы до 46 млрд мюонов на см2 по всему полушарию, направленному на всплеск (такие выводы, однако, спорны. Это новая область науки, и модели не совсем надежные. Тем не менее, если вы что-то из этого извлечете, то просто помните, что ближний всплеск гамма-излучения — это плохо — прим. автора). Кажется, что это очень много — ну да, так и есть. Эти частицы пролились бы каскадом с неба и были бы поглощены всем, что окажется у них на пути. Учитывая, насколько хорошо ткани тела могут поглощать мюоны, астрономы, выполнившие расчет, обнаружили, что ничем не защищенный человек получил бы дозу облучения, в десятки раз превосходящую смертельную. Прятаться не сильно поможет: мюоны могут проникать в воду на глубину почти 2 км и до 800 м в скальные породы! Поэтому пострадало бы практически все живое на Земле.

Так что разрушение озонового слоя не было бы такой уж большой бедой. К тому времени, как оно превратилось бы в проблему, большинство животных и растений на Земле уже давно были бы мертвы.

Это кошмарный сценарий, описанный в начале этой главы. Однако прежде, чем вы начнете паниковать, вспомните: возможный гамма-всплеск Эты Киля наверняка будет направлен не в нашу сторону. Но, пока мы не закруглились, скажу, что есть и другой возможный прародитель гамма-всплеска, о котором нам нужно помнить. Он называется WR 104 и по совпадению находится примерно на таком же расстоянии от нас, что и Эта. WR 104 — двойная система, одна из звезд которой — раздувшаяся массивная зверюга, приближающаяся к концу своей жизни. Она может взорваться, испустив гамма-всплеск, и может быть направлена более или менее на нас, но оба этих предположения неточные. По всей вероятности, этот монстр нам также не угрожает, но о нем стоит упомянуть.

Источник