یک انفجار پرتوی گامای نزدیک چقدر مرگبار است؟

بیگ بنگ: دایناسورها با وجود سرنوشت دردناکشان هنوز هم مورد توجه ما و قوه تخیلمان هستند. انقراض ناگهانی آنها بر اثر برخورد  یک سیارک بزرگ به زمین، داستانی جذاب برای علم دوستان است.

تصویری هنری از برخورد انفجار پرتوی گاما با زمین. اشعه گاما موجب تحولاتی در اتمسفر زمین می شود.

تصویری هنری از برخورد انفجار پرتوی گاما با زمین. اشعه گاما موجب تحولاتی در اتمسفر زمین می شود.

به گزارش بیگ بنگ، البته هر انقراضی نه واقعا دراماتیک است و نه اینکه مسبب آن به راحتی پیدا می شود. انقراض دوره اردویسین(یکی از از پنج انقراض بزرگ در تاریخ زمین) حدود ۴۵۰ میلیون سال پیش رخ داده است، پس از این رویداد، جمعیت گونه های دریایی کاهش یافت و شواهد نشان می دهد که با عصر یخبندان همراه بوده است. یکی از چندین مکانیسم احتمالی برای علت این انقراض، انفجار پرتو گاما است.

انفجار پرتوی گاما درخشان ترین نوع انفجار الکترومغناطیسی در جهان است و از فروپاشی پرجرم ترین ستاره ها یا برخورد دو ستاره نوترونی با هم ناشی می شود. ابرنواخترها نیز انفجارهای ستاره ای هستند که میتوانند این تشعشعات مرگبار را به سمت زمین پرتاب کنند. انفجار پرتوی گاما و ابرنواخترها بیشتر در کهکشان های دور مشاهده شده اند، اما اگر در نزدیکی زمین رخ دهند خطر جدی ای خواهند بود، آنها می توانند لایه ازون را نابود کرده و راه را برای عبور اشعه مضر ماورای بنفش خورشید باز کرده و حیات زمین را در معرض نابودی قرار دهند.

در یک مقاله ی جدید تحت عنوان: «آیا تشعشات یونیزه ای که از ازون عبور کرده و به سطح زمین می رسند، تهدیدی برای حیات محسوب می شوند؟» که در مجله اخترزیست شناسی منتشر شده، اثرات انفجار پرتوی گاما یا ابرنواختر در نزدیکی ما بر حیات سیاره زمین مورد بررسی قرار گرفته است. بودجه این تحقیقات توسط بخش حیات بیگانه شناسی (Exobiology _ علم بررسی احتمال حیات در دیگر سیارات) از برنامه اخترزیست شناسی ناسا تامین شده است.

حیات دریایی در دوره اردویسین قربانی پدیده انقراض شد، احتمالا علت این رویداد انفجار پرتوی گاما بوده است.

حیات دریایی در دوره اردویسین قربانی پدیده انقراض شد، احتمالا علت این رویداد انفجار پرتوی گاما بوده است.

وقتی ازونی در بالا نباشد، ازون در این پایین تشکیل می شود

به طور معمول لایه ازون در بالای اتمسفر وجود دارد و مانند یک سپر مانع نفوذ پرتوهای مضر فرابنفش به سطح زمین می شود. اما یک انفجار پرتوی گاما یا ابرنواختر در نزدیکی زمین می تواند به سادگی این لایه را تخلیه می کند.  بر اساس یافته های برایان توماس، اخترفیزیکدان دانشگاه واشبورن اگر چنین اتفاقی روی دهد، اشعه فرا بنفش(UV) خورشید به سطح سیاره رخنه می کند و مولکول های اکسیژن را شکسته و باعث تشکیل ازون در سطح زمین می شود، یعنی همانجایی که ما زندگی می کنیم، حاوی گاز سمی ازون می شود.

ما این نوع ازون را به صورت برانگیخته مشاهد می کنیم، دود غلیظی در هوا مشاهده شده و به ما هشدار می دهند که به دلایل بهداشتی در خانه بمانیم. اما آیا ازونی که بعد از انفجار پرتوی گاما در سطح زمین ایجاد می شود، در دراز مدت هم تهدیدی برای حیات روی زمین قلمداد می شود؟ توماس و همکارش بایرون گوراک اثرات بالقوه ازونِ سطحی(ازونِ روی سطح زمین) روی حیات را با کمک یک مدل شبیه سازی شده، که در واقع نوعی خاص از انفجار پرتوی گاما است که در قطب جنوب رخ می دهد را مورد بررسی قرار دادند.

توماس توضیح می دهد: «انفجارهای کوچک پرتوی گاما در همه نقاط زمین روی می دهد اما ما قطب جنوب را انتخاب کردیم چون در آنجا تخلیه های بسیار نیرومندی روی می دهد. در واقع وقتی که این پرتو وارد اتمسفر بالای قطب می شود به جای اینکه در سراسر جهان گسترش یابد در آن ناحیه متمرکز می شود.» در حقیقت در اتمسفر میانی انتقال مولکول ها معمولا به سمت قطب جنوب است و به همین دلیل تغییرات شیمیایی ای که این پرتو در اتمسفر میانی ایجاد می کند، بیشتر بر قطب جنوب تاثیر می گذارد. با توجه به این مسائل می توان حدس زد که یک انفجار در قطب عامل انقراض دوره اردویسین بوده است، زیرا اولا این انقراض در یک عرض جغرافیای خاص رخ داده است و ثانیا شدت و شکل انقراض فقط با نوع انفجار پرتوی گاما جور در می آید.

لایه ازون در استراتوسفر مانع از نفوذ اشعه مضر فرا بنفش خورشید به سطح زمین می شود. انفجار پرتوی گاما می تواند لایه ازون را در معرض نابودی قرار داده و به اشعه فرا بنفش اجازه نفوذ به سطح زمین را بدهد. عکس از ناسا

لایه ازون در استراتوسفر مانع از نفوذ اشعه مضر فرا بنفش خورشید به سطح زمین می شود. انفجار پرتوی گاما می تواند لایه ازون را در معرض نابودی قرار داده و به اشعه فرا بنفش اجازه نفوذ به سطح زمین را بدهد. عکس از ناسا

توماس و تیم تحقیقاتی اش از مدل های کامپیوتری برای تعیین میزان ازن موجود در لایه های زیرین اتمسفر که در اثر مترکز شدن انفجار پرتوی گاما در قطب جنوب ایجاد شده بود استفاده می کردند. محاسبات آنها حدود ۱۰ ppb (Parts Per Billion_ قسمت در میلیارد) ازون را نشان می داد، که این میزان در فصل های مختلف فرق می کرد. با این حال برای اینکه ازون به نارسایی تنفسی و متعاقبا مرگ منجر شود باید میزان آن حداقل ۳۰ ppb باشد. ازون سطح زمین همچنین می تواند به گیاهان از طریق کاهش سطح تولید کلروفیل یا از بین بردن سلول های آنها آسیب جدی وارد کند، اما باز هم برای اینکه پوشش گیاهی در معرض خطر جدی قرار بگیرد باید سطح ازون بیشتر از ۳۰ ppb باشد.

ازون همچنین می تواند به صورت محلول در آب وجود داشته باشد، به ویژه اینکه در دوره انقراض بزرگ اردویسین بیشترین نوع حیات به شکل دریایی بود. اگر همه ۱۰ ppb ازون هم در آب اقیانوس ها حل شود باز هم تاثیری جزئی بر روی گونه حیات دریایی خواهد گذاشت. بنابراین کاملا روشن است که یک رویداد انفجار پرتوی گاما به تنهایی نمی تواند علت بالا رفتن ازونِ سطحی تا میزان مرگبار باشد.

با وجود اینکه نتایج تحقیقات، مرگبار بودن انفجار پرتوی گاما را منتفی دانست، ولی هنوز هم برای ما مهم است که بفهمیم اگر انرژی یک انفجار پرتوی گاما یا ابرنواخترِ نزدیک، به سطح زمین برسد برای اتمسفر زمین و ساکنانش چه اتفاقی خواهد افتاد. انفجار پرتوی گاما لایه های بالایی اتمسفر را از ازون تخلیه خواهد کرد، و راه را برای نفوذ اشعه فرا بنفش به سطح زمین باز خواهد کرد و متعاقبا عوارض آن بر زندگی بشر نمایان خواهد شد با این حال ازونِ سطحی، که به وسیله انفجار پرتوی گاما به وجود می آید یک خطر جدی برای نابودی حیات نیست.

درک آنچه موجب انقراض های بزرگ شده است برای جستجوی حیات در سیارات دیگر هم اهمیت دارد. کشف سیاره ای که امکان سکونت داشته باشد ممکن است امیدوار کننده باشد، اما ممکن است یک انفجار پرتوی گاما یا ابرنواختر به تازگی در نزدیکی آن رخ داده باشد. و این یعنی اینکه ما در جستجو برای حیات باید به دنبال آن سیاراتی هم بگردیم که قبلا حیات در آنجا وجود داشته است و اکنون به هر دلیلی دچار انقراض شده است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه ی Astrobiology  منتشر شده است.

ترجمه: امین میرزایی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

image_pdfimage_print
(14 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=57754
امین میرزایی

امین میرزایی

دانشجوی کارشناسی روانشناسی-علاقه‌مند به نجوم، کیهان شناسی، روانشناسی، جامعه شناسی میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. Endless گفت:

    به نظر شما انفجار ابرنواختری ستاره ابط الجوزا میتواند تهدید باشد؟

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *