پرتوهای گاما و نابودی کره زمین

پرتوهای گاما بسته های بی وزن و پرانرژی از طیف تابشهای الکترومغناطیسی هستند، همان موادی که نور را تشکیل میدهند. نور مرئی میتواند به راحتی یک اتاق را روشن کند، پرتوهای گاما میتوانند به داخل بتن نفوذ کرده و هنگام عبور از آن آسیب جدی به بدن انسان وارد کنند. اگر فرض کنیم از اثرات تشعشعات گاما در امان هستیم، یک پدیده کیهانی خاص مانند انفجارهای پرتو گاما میتواند یک سوال دلخراش را مطرح میکند: اگر یکی از این تابشهای عظیم به زمین برخورد کند، چه اتفاقی می افتد؟

برای پاسخ به آن، ابتدا باید بررسی کنیم که چه چیزی باعث به وجود آمدن درخشانترین و قویترین انفجارها در جهان میشود.

این آزادسازی های عظیم انرژی بسیار خطرناک هستند. تنها در چند ثانیه، یک انفجار پرتو گاما میتواند بیش از آن چیزی که خورشید ما قادر به تولید آن مقدار انرژی در تمام طول عمر خود است، انرژی آزاد کند.

برای تولید چنین انرژی فاجعه باری، انفجاری به همان اندازه قدرتمند لازم است که پرتوهای گاما از آن آزاد شوند. در ستارگان نیروی گرانش مانع از فروپاشی آنها به بیرون شده و آنها با گذشت زمان پیر میشوند و به آرامی از طریق سوخت ذخیره شده خود، میسوزند. در واقع، یک ستاره، حاصل یک انفجار محدود به جاذبه است که در نهایت نیروی گرانش پیروز شده و یک توپ گازی داغ و متراکم را به وجود می آورد. برخی از ستاره‌ها به غول‌های قرمز تبدیل می‌شوند، زیرا انرژی هسته داغ‌ آنها باعث انبساطی عظیم در آنها می‌شود. این سرنوشت خورشید ما نیز خواهد بود. با این حال، برخی دیگر از ستارگان از هر چیزی در منظومه شمسی ما عظیم‌تر هستند و پس از فروپاشی، انفجارهای شدیدی ایجاد خواهند کرد. نتیجه یک انفجار بسیار بزرگ، پدیده ای به نام ابرنواختر و سیاهچاله ای است که از هر چیز دیگری در جهان شناخته شده متراکم تر و فشرده تراست. برخورد و ادغام شدید اجسام فوق چگال به نام ستارههای نوترونی نیز میتواند منجر به چنین سیاهچاله؟هایی شود.

در این رویداد عظیم، انرژی تولید شده توسط یک ستاره در حال فروپاشی، دارای خروجی به همان اندازه عظیم خواهد بود: "یعنی انفجار پرتو گاما". دلیل آن این است که میدانهای مغناطیسی ستارگان در حال انقباض، مواد باقیمانده را در قطبها جمع‌آوری و متمرکز کرده (پلاسمای فوق گرم) و سپس آنها را به عنوان پرتوهای متمرکز انرژی به فضا پرتاب میکنند.

انفجارهای پرتو گاما هم از نظر شدت و هم از نظر مدت زمان میتوانند به شدت متفاوت باشند. برخی از دانشمندان بر این باورند که اگر یکی از این جت‌های انرژی در فاصله 200 سال نوری از ما رخ دهد و به طور مستقیم به سمت زمین بیاید و با آن برخورد کند، می‌تواند سیاره ما را تبخیر نماید. حتی در مکانهای دیگر کهکشان راه شیری و در فواصل دورتر، همچین تابشی میتواند نیمی از کل حیات روی زمین را عقیم کند. خوشبختانه، ستاره شناسان بر این باورند که احتمال وقوع انفجارهای پرتو گاما به علت نبود ستارگانی از این دست در حیاط خلوت آسمانی ما، بسیار اندک است.

با این حال، قرار گرفتن در معرض شدید این پرتوها بسیار خطرناک است. همانطور که اشعه ماوراءبنفش، ضد آفتاب را به یک ضرورت تبدیل کرده تا در معرض خطر سرطان پوست قرار نگیریم، اشعه گاما نیز به نوعی محافظت فیزیکی نیاز دارد. باید از چندین اینچ عنصر سرب استفاده کرد، همان مادهای که برای محافظت از راکتورهای هسته ای استفاده میشود. در غیر این صورت تابش گامای قوی به راحتی به پوست نفوذ کرده و شروع به جدا کردن الکترونها از اتمهای بدن ما می¬کند.

پرتوهای گاما مانند یک ضدعفونی کننده کیهانی، DNA را از بین برده و به بافتها آسیب میرساند. در واقع تمامی اکوسیستم¬هایی که ما میشناسیم، ویران خواهند شد.

حدود 450 میلیون سال پیش، یعنی دوره دوم زمین شناختی که به دوره اردویسین معروف است، تصور می‌شود که یک عصر یخبندان ناگهانی دو سوم حیات برروی کره زمین را از بین برده است. این انقراض به عنوان دومین انقراض مخرب در تاریخ سیاره ما شناخته میشود. با این حال، برخی از دانشمندان معتقدند که تداخل پرتوهای گاما ممکن است مقصر اصلی این فاجعه باشد.

جو زمین یک عایق بسیار موثر است و بسیاری از تشعشعات پرانرژی که از کیهان دریافت میکنیم را مسدود میکند. قرار گرفتن در معرض تابش گاما میتواند اکسیژن و نیتروژن را یونیزه کرده و سطوح بالایی از اکسیدهای نیتروژندار را ایجاد نماید. این همان گازی است که "مه دود فتوشیمیایی" نامیده شده و می تواند موجب مسدود کردن تابش خورشید شود و سیاره ما را خنک و سرد کرده باشد. به علاوه، این تابش لایه اوزون را نیز تخریب کرده و باعث میشود اشعه ماورای بنفش سرطانزا به سطح زمین برسد. در پروتکل مونترال در سال 1992، دولت‌های سراسر جهان استفاده از کلروفلوئوروکربن‌ها یا CFCها را دقیقاً به دلیل اثرات مخرب روی لایه اوزون، ممنوع کردند.

در اکتبر سال 2022، موجی از تشعشعات از منظومه شمسی عبور کردند که شدیدتر از هر چیزی بودند که قبلا مشاهده شده بود. ستاره¬شناسان به آن، درخشانترین قایق در تمام دورانها لقب دادند. بر اساس مطالعه‌ای که در سال 2023 در مجله Astrophysical Research Letters منتشر شد، منبع آن یک انفجار پرتو گاما بود که در واقع هر 10000 سال یک بار رخ می دهد.

خوشبختانه بر اساس مطالعه های صورت گرفته، احتمال برخورد مستقیم این تشعشعات پرانرژی با کره زمین بسیار ضعیف است. با این وجود، انفجارهای پرتوهای گاما به طور مداوم حیات ما در کره زمین را تهدید میکنند.