Исследователи из NASA и Канзасского университета (University of Kansas) считают, что случаи массовой гибели живых существ на Земле сотни миллионов лет назад можно объяснить, если использовать информацию о мощнейших звездных взрывах, получивших наименование гамма-всплесков (gamma-ray burst - GRB). Прямых доказательств того, что какой-либо из этих взрывов, случившихся в непосредственной близости от нашей планеты, действительно стал причиной вымирания, например, динозавров, пока еще не найдено, однако ценность новой исследовательской работы заключается в том, что ученые сумели провести детальное компьютерное моделирование катастрофических процессов, протекающих при подобном событии в земной атмосфере - по существу удалось составить возможный сценарий этого армагеддона (публикация в Astrophysical Journal Letters).
Гамма-всплески - самые мощные звездные взрывы во Вселенной, и большая их часть происходит, разумеется, в отдаленных галактиках. Подобная "неприятность" в основном случается со звездами, масса которых в 15 и большее количество раз превышает массу нашего Солнца. Такой взрыв порождает два смертельных пучка гамма-лучей, направленных в противоположные стороны. Мнения ученых о том, что же собой представляет гамма-всплеск, до сих пор расходятся, хотя чаще всего это явление связывают с коллапсом массивных звезд с последующим образованием черных дыр или процессами слияния этих "монстров". Связь между такими экстремальными событиями и более "привычными" вспышками сверхновых тоже еще однозначно не установлена, а если они действительно между собой тесно связаны, тогда в природе может иметь место своего рода "континуум" космических взрывов, с непрерывным энергетическим распределением от "обычных" сверхновых до гамма-всплесков.
Вычисления Брайана Томаса (Brian Thomas) из Канзасского университета и Чарльза Джэкмана (Charles Jackman) из Годдардовского центра космических полетов (Goddard Space Flight Center) NASA (штат Мэриленд) показывают, что гамма-излучение от относительно близкого (около 6 тысяч световых лет) звездного взрыва, "обрабатывающего" Землю в течение всего лишь десяти секунд, может разрушить до половины защитного озонового слоя нашей атмосферы (последствия проявятся в течение ближайших недель). Дело в том, что высокоэнергетичные гамма-лучи разбивают молекулы атмосферного азота (N2) на отдельные атомы, которые вступают в реакцию с молекулярным кислородом (O2), в результате чего получается окись азота (NO), которая разрушает озон (O3) и дает диоксид азота (NO2). NO2 с атомарным кислородом опять же дает NO, разрушающую все больше озона. Восстановление его слоя в земной атмосфере (до 90%) растягивается затем по крайней мере на пять лет. После повреждения озонового слоя ультрафиолетовая радиация от Солнца может уничтожить большую часть жизни на суше и в приповерхностных слоях океанов, морей и озер, необратимо нарушить те продовольственные цепочки, благодаря которым происходит питание живых существ.
Ученые теперь считают, что гамма-всплеск, возможно, стал причиной так называемой ордовикской катастрофы (450 миллионов лет назад), случившейся приблизительно за 200 миллионов лет до динозавров и вызвавшей гибель 60 процентов всех морских беспозвоночных (в те времена жизнь была еще в основном связана с морем, хотя есть свидетельства появления в тот период и первых примитивных наземных обитателей). Кроме этого случая, за последние 600 миллионов лет на Земле насчитывают еще четыре случая массового исчезновения живых существ: это девонская катастрофа (370 миллионов лет назад), пермская (250 миллионов), триасовая (210 миллионов лет) и меловая (65 миллионов лет назад). Возможно в каких-то из этих катастроф помимо наиболее "общеупотребимых" падений астероидов можно обвинить и гамма-всплески.
К счастью, гамма-всплески в нашей Галактике случаются достаточно редко... Но по оценкам ученых один раз в миллиард лет Земле от близкого GRB все-таки может очень и очень серьезно "достаться". А так как по современным понятиям жизнь на нашей планете существует уже по крайней мере 3,5 миллиарда лет, то ситуации, когда гамма-радиация катастрофическим для этой самой жизни образом "выжигала" атмосферу нашей планеты, надо думать, возникали уже неоднократно.
Источник:
Explosions in Space May Have Initiated Ancient Extinction on Earth - NASA
Ссылки:
Гамма-всплески: секундные катастрофы галактического масштаба - Scientific.ru
Гамма-всплески помогают изучать нашу собственную Галактику - "Астронет"
Гамма-всплески и гравитационные линзы - "Природа", # 6, 2003 г.
Первый гамма-всплеск зафиксировал американский спутник-шпион "Вела" в 1968 году, а соответствующие данные были обнародованы в 1973-м. Согласно современным теориям, гамма-всплеск случается тогда, когда массивная звезда сжигает все свое ядерное топливо и начинается ее коллапс (сжатие), в результате которого формируется черная дыра, окруженная диском из чрезвычайно горячего, быстро вращающегося газа. Большая часть этого газа будет втянута в новорожденную черную дыру, а оставшаяся доля будет вышвырнута вовне в виде газовых струй ("джетов"), движущихся с околосветовой скоростью.
Наблюдатель, в сторону которого будет направлена подобная струя, увидит мощнейшую ослепительную вспышку продолжительностью около минуты, в которой сконцентрирована яркость свыше десяти квадриллионов солнц (1016). А наблюдатели, которые расположены под углом к струе и которым не суждено лицезреть подобное зрелище, смогут полюбоваться менее удивительным, но не менее захватывающим взрывом гиперновой. Энергия, выделяющаяся при гамма-всплесках, просто чудовищна: эффект наблюдается на расстояниях свыше 10 миллиардов световых лет.
В принципе, гамма-всплески - это не такое уж редкое явление, и вероятность подобной катастрофы в нашей Галактике достаточно велика. В свое время с помощью близкого к Земле гамма-всплеска пытались объяснить вымирание динозавров. Выкладки показали, что раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплески действительно должны наносить заметный урон фауне Земли, и один из них вполне мог погубить динозавров. А вот на расстояниях порядка размеров галактики (десятки тысяч световых лет) гамма-всплеск уже не может причинить серьезного вреда.
Гамма-лучи - это наиболее проникающая форма электромагнитного излучения, гамма-излучение может быть приблизительно в миллиард раз энергетически более эффективным, чем рентгеновское излучение, производимое рентгеновскими установками в больницах (энергетический диапазон, отведенный гамма-квантам, начинается от 0,1 МэВ). Поэтому использовать гамма-лучи для создания изображений чрезвычайно сложно - они легко проходят сквозь любой материал, который можно было бы применить для этих целей. Однако к счастью для жизни на Земле гамма-лучи от космических объектов надежно блокируются атмосферой - взаимодействуя с ее молекулами, фотоны высоких энергий (больше 10 ГэВ) порождают электроны, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в воздухе и дающие в свою очередь так называемое черенковское излучение (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными) - слабые вспышки синего света продолжительностью в миллиардные доли секунды. Астрономы используют свет от этих вспышек в работе наземных детекторов гамма-излучения. Так как гамма-лучи не подвержены воздействию магнитных полей, направление их прихода может непосредственно указывать на их источник.
Possible Origin of Cosmic Rays Revealed with Gamma Rays - PPARC
Озон - это аллотропное видоизменение кислорода. В отличие от двухатомной молекулы обычного кислорода молекула озона трехатомна. Озон в земной стратосфере (верхних слоях атмосферы, что располагаются между тропосферой и мезосферой) защищает планету от вредного ультрафиолетового излучения, разрушающего ДНК (хотя приземный - тропосферный озон считается загрязнителем). Большая часть молекул озона O3 находится в нижней и средней части стратосферы (в так называемой озоносфере - на высотах от 10 до 50 км), где наблюдается истончение его слоя в районе земных полюсов, вызванное (согласно современным научным воззрениям) главным образом разрушительным воздействием искусственных химикалий вроде хлорофтороуглеродов (chlorofluorocarbons - CFCs).
| А также : | Наука Общество Катастрофы Происшествия Экология |