מתי כדור הארץ יעבור פרץ קרני גמא ומדוע כל היצורים החיים ימותו

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

כפי שכותבת פלייט במוות מלמעלה, התפרצות קרן גמא היא האירוע הבולט ביותר מאז המפץ הגדול. שום פרץ כזה לא חוזר על אחר, אבל כולם מתעוררים עקב אסונות בקנה מידה גלקטי: כאשר כוכבים גדולים מאוד מתים, מפסיקים "לשרוף" וקורסים בהשפעת כוח המשיכה שלהם או, ככל הנראה, עקב התנגשות של שני כוכבי נויטרונים (חפצים בגודל העיר, אבל עם מסה, כמו שמש אחת או שתיים).

במקרים כאלה, האנרגיה נפלטת לא באופן שווה לכל הכיוונים, אלא באלומות מכוונות. האירוע הזה כל כך גרנדיוזי שלפעמים אפשר לראות אותו בעין בלתי מזוינת במשך מיליארדי (!) שנות אור. מה יקרה אם אלומה כזו תפגע בכדור הארץ?

הבה נניח שה-GRB התרחש קרוב מאוד: במרחק של 100 שנות אור. אפילו במרחק כה קרוב, הקוטר של אלומת התפרצות קרני גמא יהיה עצום, 80 טריליון ק מ. זה אומר שכל כדור הארץ, מערכת השמש כולה ייבלע על ידו, כמו פרעוש חול שנלכד על ידי צונאמי.

למרבה המזל, GRBs הם קצרי חיים יחסית, כך שהקרן תפגע בנו תוך פחות משנייה עד מספר דקות. הפרץ הממוצע נמשך כעשר שניות.

זה לא ארוך בהשוואה לסיבוב כדור הארץ, כך שהקרן תפגע רק בחצי כדור אחד. חצי הכדור השני יהיה בטוח יחסית… לפחות לזמן מה. ההשלכות הקשות ביותר יהיו במקומות ממש מתחת להתפרצות קרני הגמא (שם ההתלקחות תהיה גלויה ישירות מעל הראש, בשיא), ומינימליות שבהן ההתלקחות תהיה גלויה באופק. אבל בכל זאת, כפי שנראה, שום מקום על פני כדור הארץ לא יהיה בטוח לחלוטין.

האנרגיה חסרת המעצורים שתושפך על כדור הארץ היא מכריעה. זה יותר מהסיוטים הגרועים ביותר של המלחמה הקרה: זה כמו לפוצץ פצצה גרעינית של מגה-טון אחד מהצד של התפרצות של קרני גמא על פני כל 2.5 קמ ר של כדור הארץ. זה (כנראה) לא מספיק כדי לגרום לאוקיינוסים לרתוח או לקרוע את האטמוספירה מכדור הארץ, אבל ההרס יהיה מעבר להבנה.

זכור, כל זה הוא מחפץ שנמצא במרחק של 900 טריליון ק מ.

מי שמתבונן בשמיים בזמן ההבזק יכול להתעוור, אם כי שיא הבהירות בטווח הנראה יגיע כנראה רק לאחר מספר שניות - מספיק כדי להירתע ולהסתובב. לא שזה עזר הרבה.

מי שבאותו רגע היה נתפס ברחוב היו נתקלים בבעיות גדולות. גם אם הם לא היו נשרפים מהחום - והם היו נשרפים - הם היו מקבלים מיד כוויה קטלנית מזרם עצום של קרינה אולטרה סגולה. שכבת האוזון ממש תיהרס באופן מיידי, וקרינת UV הן מהתפרצות קרני הגמא והן מהשמש תגיע בחופשיות אל פני כדור הארץ, מה שהופך אותו, כמו גם לאוקיינוסים, לעקר לעומק של כמה מטרים.

וזה רק מקרינת UV וחום. זה נראה אכזרי אפילו להזכיר את ההשפעות הרבה הרבה יותר גרועות של חשיפה לגמא ולקרני רנטגן.

במקום זאת, בואו נסטה מעט. התפרצויות קרני גמא הם נדירים להפליא. למרות שסביר להניח שהם מתרחשים מספר פעמים ביום אי שם ביקום, היקום עצמו גדול מאוד. נכון להיום, ההסתברות שאחד מהם יתרחש במרחק של 100 שנות אור מאיתנו היא אפס. מושלם, אפס מוחלט. אין ממש כוכבים בקרבתנו שיכולים, באופן עקרוני, ליצור התפרצות של קרני גמא.המועמד לסופרנובה הקרוב ביותר נמצא רחוק יותר, ו-GRBs נדירים בהרבה מסופרנובות.

מרגיש טוב יותר? בסדר. עכשיו בואו ננסה גישה מציאותית יותר. מהו המועמד הקרוב ביותר למקורות התפרצות קרני גמא?

בשמי חצי הכדור הדרומי יש כוכב חסר יציבות בעין בלתי מזוינת. זה נקרא Eta Carinae, או פשוט Eta, כוכב עמום בקהל של כוכבים בהירים יותר. עם זאת, האור העמום שלה מתעתע ומסתיר את זעמה מאחוריו. הוא למעשה מרוחק כ-7,500 שנות אור - למעשה, הכוכב הרחוק ביותר שניתן לראות בעין בלתי מזוינת.

הכוכב עצמו (למעשה, ייתכן שאטה הוא מערכת בינארית, שני כוכבים מקיפים זה את זה. החומר המקיף את הכוכב נותן כל כך הרבה בהירות והפרעות שאסטרונומים עדיין לא בטוחים במאה אחוז) הוא מפלצת: המסה שלו יכולה להיות 100 פי מסה של השמש או יותר, והיא פולטת פי 5 מיליון יותר אנרגיה מהשמש - בשנייה אחת היא פולטת אור כמו שהשמש תפלוט בעוד חודשיים. מדי פעם, לאטה יש עוויתות, והיא פולטת כמויות אדירות של חומר. בשנת 1843, היא עברה התקף כל כך אלים שהיא הפכה לכוכבת השנייה הכי מבריקה בשמיים, אפילו במרחק כה גדול. הוא זרק כמויות עצומות של חומר העולה על פי עשרה מהמסה של השמש במהירויות העולה על 1.5 מיליון קמ ש. היום אנו רואים את ההשלכות של אותו פיצוץ בצורה של שני ענני ענק של חומר מתפצל, בדומה לירי של אקדח חלל. האירוע הזה היה חזק כמעט כמו הסופרנובה.

ל-Eta יש את כל הסממנים של GRB הממשמש ובא. הוא בוודאי יתפוצץ כמו סופרנובה, אבל לא ידוע אם זה יהיה פרץ קרני גמא מסוג היפרנובה או לא. יש לציין גם שאם הוא מתפוצץ ופולט התפרצות של קרני גמא, הכיוון של מערכת זו הוא כזה שהקרן לא תפגע בכדור הארץ. אנו יכולים לקבוע זאת על פי הגיאומטריה של ענני הגז שנפלטו במהלך התפיסה של 1843: חלקי הגז המתנפח מוטים ביחס אלינו בזווית של כ-45 מעלות, וכל התפרצויות של קרני גמא יופנו לאורך הציר הזה. הרשו לי להסביר יותר ספציפית: בטווח הקצר או אפילו הבינוני, פרץ קרני הגמא מאטה או ממקומות אחרים אינו מאיים עלינו.

אבל עדיין מעניין להרהר ב"מה אם". מה אם אטה היה מכוון אותנו והופך להיפרנובה? מה היה קורה אז?

שוב, שום דבר טוב. למרות העובדה שהוא אפילו לא יתקרב בבהירותו לשמש, הוא יהיה בהיר כמו הירח, או אפילו בהיר פי עשרה. לא יכולת להסתכל על זה בלי לפזול, אבל הבהירות הזו תימשך רק כמה שניות או דקות, כך שכנראה לא יהיה נזק ארוך טווח למחזורי החיים של החי והצומח.

הקרן האולטרה סגולה תהיה חזקה אך קצרה. אנשים בחוץ יחוו כוויות שמש מתונות, אך סביר להניח שלא תהיה עלייה מובהקת סטטיסטית בשכיחות סרטן העור בעתיד.

אבל עם צילומי גמא ורנטגן, המצב שונה לחלוטין. האטמוספרה של כדור הארץ תספוג את סוגי הקרינה הללו, וההשלכות יהיו הרבה יותר גרועות מאשר במקרה של סופרנובה קרובה.

התוצאה הישירה ביותר תהיה דופק אלקטרומגנטי חזק, הרבה יותר חזק מזה שנוצר בהוואי במהלך הניסויים הגרעיניים של מכשיר Starfish Prime. במקרה זה, EMP (פולס אלקטרומגנטי - בערך TASS) ישמיד מיידית כל מכשיר אלקטרוני לא מסוכך באותו חצי כדור הארץ, שהיה מכוון לעבר ההתפרצות. מחשבים, טלפונים, מטוסים, מכוניות, כל חפץ עם אלקטרוניקה יפסיק לעבוד. זה תקף גם למערכות חשמל: זרמים עצומים יוזרקו לתוך קווי החשמל, ויגרמו להם לעומס יתר.אנשים יהיו ללא חשמל וללא כל אמצעי תקשורת למרחקים ארוכים (הציוד של כל הלוויינים היה נשרף מקרינת גמא בכל מקרה). זה לא יהיה רק אי נוחות, כי זה אומר שגם בתי חולים, מכבי אש ושירותי חירום אחרים יהיו ללא חשמל.

אבל, כפי שנראה בעוד רגע, ייתכן שלא נצטרך שירותי חירום…

ההשלכות על האטמוספירה של כדור הארץ יהיו חמורות. מדענים חוקרים את המצב הזה מקרוב. תוך שימוש באותם מודלים המתוארים בפרק 3, ובהנחה שה-GRB מקורו במרחק של Eta, הם קבעו מה יהיו ההשלכות. וההשלכות הללו אינן מעודדות כלל.

שכבת האוזון תיפגע קשות. קרני הגמא מההתפרצות היו הורסים לחלוטין את מולקולות האוזון. שכבת האוזון בעולם תופחת ב-35% בממוצע, ובכמה אזורים נבחרים היא תופחת ביותר מ-50%. זה מזיק להפליא בפני עצמו - שימו לב, בעיות האוזון הנוכחיות שלנו נגרמות מירידה קטנה יחסית, רק 3% בערך.

ההשלכות של זה הן ארוכות טווח מאוד ויכולות להימשך שנים - גם לאחר חמש שנים, שכבת האוזון יכולה להישאר דקה ב-10%. במהלך תקופה זו, קרינת ה-UV מהשמש תהיה חזקה יותר על פני כדור הארץ. המיקרואורגניזמים המהווים את עמוד השדרה של שרשרת המזון רגישים אליו מאוד. רבים ימותו, מה שיוביל בסופו של דבר להכחדה של מינים אחרים במעלה שרשרת המזון.

לסיום הכל, החנקן הדו-חמצני החום-אדמדם שנוצר על ידי התפרצות קרני הגמא מאטה קארינה (ראה פרקים 2 ו-3) יפחית משמעותית את כמות אור השמש המגיעה לכדור הארץ.

קשה לקבוע את ההשלכות המדויקות של זה, אבל סביר להניח שירידה בכמות אור השמש על פני כדור הארץ אפילו באחוזים בודדים (חנקן דו חמצני יתפשט בכל האטמוספירה) תוביל להתקררות משמעותית של כדור הארץ. יכול, ככל הנראה, להפוך לגורם יוזם לעידן הקרח.

בנוסף, תהיה בתערובת הכימית מספיק חומצה חנקתית שגשם חומצי ייצג, ולכך יהיו גם תיאורטית השלכות הרסניות על הסביבה.

לאחר מכן, יש בעיה עם חלקיקים תת-אטומיים (קרניים קוסמיות) מההתפרצות. מה הנזק שהיה מהם אינו ידוע ספציפית. אבל, כפי שדיברנו בפרקים 2 ו-3, לחלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה יכולות להיות מגוון רחב של השלכות על כדור הארץ. פרץ קרני גמא במרחק של 7,500 שנות אור ישלח מספר עצום של חלקיקים תת-אטומיים לאטמוספירה שלנו, והם יעופו במהירות מעט פחות ממהירות האור. שעות ספורות בלבד לאחר הופעת ההתפרצות, הם כבר היו פורצים לאטמוספירה שלנו, שופכים גשם של מיואונים. אנו צופים כל הזמן במיואונים המגיעים מהחלל, אך בכמויות קטנות. עם זאת, GRB סמוך יפיק מסה של מיואונים. קבוצה אחת של אסטרונומים חישבה שעד 46 מיליארד מיאונים לסמ"ר ייפלו על פני כדור הארץ על פני כל חצי הכדור המתפרץ. משהו שאתה מקבל מזה, אז רק תזכור שהתפרץ קרוב של קרינת גמא הוא רע - הערת המחבר). נראה שזה הרבה - ובכן, כן, זה כן. החלקיקים הללו יזרמו מהשמיים ונספגו בכל מה שיקרה בדרכם. בהתחשב עד כמה רקמות הגוף יכולות לספוג מיואונים, האסטרונומים שביצעו את החישוב גילו שאדם לא מוגן יקבל מינון קרינה גבוה פי עשרות מונים מהמינון הקטלני. הסתרה לא תעזור הרבה: מיואונים יכולים לחדור למים עד לעומק של כמעט 2 ק"מ ועד 800 מ' לתוך סלעים! לכן, כמעט כל החיים על פני כדור הארץ יושפעו.

אז דלדול האוזון לא יהיה כזה עניין גדול.עד שזה הפך לבעיה, רוב בעלי החיים והצמחים על פני כדור הארץ היו מתים מזמן.

זהו תרחיש הסיוט המתואר בתחילת פרק זה. עם זאת, לפני שאתם מתחילים להיכנס לפאניקה, זכרו: התפרצות האפשרית של קרני הגמא של אטה קרינה בוודאי לא תכוון לכיווננו. אבל לפני שנסיים, אגיד שיש עוד אב אפשרי של התפרצות קרני גמא, שעלינו לזכור. זה נקרא WR 104 ובמקרה הוא בערך באותו מרחק מאיתנו כמו Eta. WR 104 היא מערכת בינארית, שאחד מכוכביה הוא חיה מאסיבית נפוחה המתקרבת לסוף חייה. הוא עלול להתפוצץ, לפלוט התפרצות של קרני גמא, ואולי הוא מכוון אלינו פחות או יותר, אבל שתי ההנחות הללו אינן מדויקות. סביר להניח שגם המפלצת הזו לא מאיימת עלינו, אבל ראוי להזכיר אותה.