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伽马射线暴可能灭绝所有生命,但不太可能击中地球

这些宇宙爆炸的威力足以灭绝地球上的所有生命,甚至可能蒸发整个星球。幸运的是,发生在太阳系内的可能性微乎其微。

Max Bennett
作者Max Bennett
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伽马射线暴的艺术家渲染图。来源:NASA戈达德太空飞行中心

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伽马射线是电磁辐射的无质量、高能粒子包——与构成可见光的是同一种东西。然而,可见光可以舒适地照亮一个房间,而伽马射线可以穿透混凝土,并在穿过人体时造成严重伤害。

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虽然我们可能认为自己可以免受伽马射线的影响,但一种特殊的宇宙现象——伽马射线暴——提出了一个令人不寒而栗的问题:如果这些巨大的辐射峰值之一击中地球会发生什么?

要回答这个问题,我们首先需要探讨是什么驱动了宇宙中最明亮、最强大的爆炸。

伽马射线暴有多强大?

这些巨大的能量释放,其原始的凶猛程度鲜有事物能与之匹敌。在短短几秒钟内,一次伽马射线暴释放的能量比我们的太阳在其整个生命周期(100亿年)中产生的能量还要多

要产生如此灾难性的能量投射物,就需要同样强大的爆炸,这便是伽马射线暴的来源。随着恒星的衰老,它们会缓慢燃烧掉维持它们抵抗引力坍塌的燃料。本质上,恒星是一种受引力约束的爆炸——当引力最终获胜时,热气球会被压缩成一个更热、更致密的气球,并向内坍塌。

有些恒星会变成红巨星,因为更热的核心产生的能量会驱动其膨胀。这将是我们的太阳的命运。然而,另一些恒星则比我们太阳系中的任何恒星都大得多,在坍塌时会产生剧烈的内爆;其结果是一种被称为超新星的巨大爆炸,以及一个比已知宇宙中任何东西都更致密的黑洞。超致密天体(如中子星)的碰撞和剧烈合并也可能导致这种黑洞的形成。


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伽马射线暴的成因

在任何此类事件中,恒星坍塌产生的大量能量输入,其结果是同等巨大的能量输出:伽马射线暴。这是因为收缩恒星的磁场会在两极聚集并浓缩剩余物质(一种超高温等离子体),然后将其以集中的能量束形式喷射到太空。

伽马射线暴的严重程度和持续时间差异极大。一些科学家认为,如果其中一个能量射束直接指向地球,并且发生在 200 光年以内,我们的星球可能会被蒸发。即使在银河系的其他地方,距离更远,辐射仍然可能使地球上一半的生命灭绝。

幸运的是,天文学家认为,在我们的“天体后院”发生伽马射线暴的可能性很小:由于地球 200 光年以内没有注定要发生伽马射线暴的恒星,我们不太可能近距离遭受其后果。

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伽马射线辐射危险吗?

然而,即使是强度较低的暴露,这些射线确实是危险的。就像紫外线辐射(UV射线)使防晒霜成为必需品,以避免皮肤癌的风险一样,伽马射线也需要一种物理保护形式。只是,你需要的不是 SPF 30,而是几英寸厚的铅,与用来屏蔽核反应堆的材料相同。否则,强烈的伽马射线会轻易穿透皮肤,并开始剥离我们体内原子中的电子。

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1968 年臭名昭著的切尔诺贝利核事故涉及当时为普里皮亚特市供电的核反应堆的灾难性熔毁。除了中子和高能的阿尔法粒子和贝塔粒子(它们有质量)外,被毁发电厂的最初清理人员还面临着大量的伽马射线辐射。因此,许多人在白血病和其他癌症的发病率显著升高,并且皮肤上出现直接的“伽马射线灼伤”

持久的伽马射线束将对整个地表生物圈产生类似的影响,使其接触到的所有东西都灭菌。就像宇宙消毒剂一样,它会破坏 DNA 并损伤组织,就像紫外线灯杀死医疗设备上的细菌一样。几乎所有地表的东西都无法幸免,我们所熟知的生态系统也将被摧毁。

幸运的是,这种情况只有在地球直接位于射束相对狭窄的路径上,并且(再次)只在银河系内时才会发生。然而,大规模灭绝事件的先例确实存在——我们星球漫长的历史使得这种情况比你想象的在统计学上更可能发生。


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历代伽马射线暴事件

大约在 4.5 亿年前,在奥陶纪,一场突如其来的冰河时代被认为消灭了三分之二的动物生命。(当时,这主要包括三叶虫和笔石等水生无脊椎动物。)这是我们星球历史上第二次最具破坏性的灭绝事件,一些科学家认为,除了其他因素外,伽马射线的干扰可能是罪魁祸首

地球的大气层是一种有效的绝缘体,可以阻挡我们从宇宙中接收到的许多高能辐射,但这并不能让它毫发无损。伽马射线辐射会电离氧气和氮气,产生更高浓度的氮氧化物。这与造成洛杉矶等城市光化学烟雾的有害气体相同,它可能在几亿年前就足以阻挡阳光,使地球变冷。

此外,这种辐射还会消耗臭氧层,导致致癌的紫外线射线到达地表。在 1992 年的《蒙特利尔议定书》中,世界各国政府禁止使用氯氟烃(CFCs),正是因为它们对臭氧层的破坏作用。在没有大规模监管框架的情况下,许多奥陶纪的生物都因此灭绝了。

这类事件并非仅限于遥远的过去。2022 年 10 月,一股辐射潮席卷太阳系,强度超过了以往任何观测记录。天文学家将其命名为BOAT,意为“有史以来最亮”。它的来源是一次异常近距离的伽马射线暴,根据 2023 年发表在《天体物理学研究快报》上的一项研究,这是一种一万年一遇的事件。

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幸运的是,由于射束的局限性,直接碰撞的可能性非常小。尽管如此,伽马射线暴的神秘性确保了它们将继续激发我们对宇宙后院的敬畏——或许还有一丝恐惧。


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  • Max Bennett

    Max Bennett

    Max Bennett 是一位科学记者,也是《Discover Magazine》的特约撰稿人,他报道太空、健康、进化生物学等主题。

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