Kapan Bumi akan disusul oleh ledakan sinar gamma dan mengapa semua makhluk hidup akan mati

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Seperti yang ditulis Plait dalam Death From Above, ledakan sinar gamma adalah peristiwa paling mencolok sejak Big Bang. Tidak ada ledakan seperti itu yang mengulangi yang lain, tetapi mereka semua muncul karena bencana skala galaksi: ketika bintang yang sangat besar mati, berhenti "membakar" dan runtuh di bawah pengaruh gravitasinya sendiri atau, mungkin, karena tabrakan dua bintang neutron (objek seukuran kota, tetapi dengan massa, seperti satu atau dua Matahari).

Dalam kasus seperti itu, energi dikeluarkan tidak merata ke segala arah, tetapi dalam sinar terarah. Peristiwa ini begitu megah sehingga terkadang dapat dilihat dengan mata telanjang selama miliaran (!) Tahun cahaya. Apa yang akan terjadi jika sinar seperti itu mengenai Bumi?

Mari kita asumsikan bahwa GRB terjadi sangat dekat: 100 tahun cahaya jauhnya. Bahkan pada jarak sedekat itu, diameter berkas ledakan sinar gamma akan sangat besar, 80 triliun km. Artinya seluruh bumi, seluruh tata surya akan ditelan olehnya, seperti kutu pasir yang ditangkap oleh tsunami.

Untungnya, GRB relatif berumur pendek, sehingga pancaran akan mengenai kita dalam waktu kurang dari satu detik hingga beberapa menit. Rata-rata ledakan berlangsung sekitar sepuluh detik.

Ini tidak lama dibandingkan dengan rotasi Bumi, sehingga pancaran hanya akan mengenai satu belahan bumi. Belahan kedua akan relatif aman … setidaknya untuk beberapa waktu. Konsekuensi yang paling mengerikan akan berada di tempat-tempat tepat di bawah ledakan sinar gamma (di mana suar akan terlihat langsung di atas kepala, di zenith), dan minimal di tempat suar akan terlihat di cakrawala. Tapi tetap saja, seperti yang akan kita lihat, tidak ada tempat di Bumi yang benar-benar aman.

Energi tak terkendali yang akan dibuang ke Bumi sangat besar. Ini lebih dari mimpi buruk terburuk Perang Dingin: ini seperti meledakkan bom nuklir satu megaton dari sisi ledakan sinar gamma di setiap 2,5 km2 planet ini. Ini (mungkin) tidak cukup untuk membuat lautan mendidih atau merobek atmosfer Bumi, tetapi kehancurannya akan di luar pemahaman.

Perlu diketahui, semua ini berasal dari sebuah objek yang terletak pada jarak 900 triliun km.

Siapa pun yang melihat ke langit pada saat lampu kilat bisa menjadi buta, meskipun puncak kecerahan dalam rentang yang terlihat mungkin hanya akan dicapai setelah beberapa detik - cukup untuk tersentak dan berbalik. Bukannya itu banyak membantu.

Mereka yang pada saat itu akan tertangkap di jalan akan memiliki masalah besar. Bahkan jika mereka tidak terbakar oleh panas - dan mereka akan - mereka akan langsung menerima luka bakar yang fatal dari aliran besar radiasi ultraviolet. Lapisan ozon benar-benar akan hancur seketika, dan radiasi UV dari ledakan sinar gamma dan Matahari akan dengan bebas mencapai permukaan bumi, membuatnya, serta lautan, tandus hingga kedalaman beberapa meter.

Dan ini hanya dari radiasi UV dan panas. Tampaknya kejam bahkan untuk menyebutkan efek yang jauh lebih buruk dari paparan sinar gamma dan sinar-X.

Sebaliknya, mari kita menyimpang sedikit. Semburan sinar gamma sangat jarang terjadi. Meskipun kemungkinan besar terjadi beberapa kali sehari di suatu tempat di alam semesta, alam semesta itu sendiri sangat besar. Saat ini, kemungkinan salah satunya akan terjadi pada jarak 100 tahun cahaya dari kita adalah nol. Sempurna, nol mutlak. Sama sekali tidak ada bintang di dekat kita yang pada prinsipnya dapat menghasilkan ledakan sinar gamma. Kandidat supernova terdekat lebih jauh, dan GRB jauh lebih jarang daripada supernova.

Merasa lebih baik? Oke. Sekarang mari kita coba pendekatan yang lebih realistis. Apa kandidat terdekat untuk sumber ledakan sinar gamma?

Di langit belahan bumi selatan ada bintang yang biasa-biasa saja dengan mata telanjang. Itu disebut Eta Carinae, atau hanya Eta, bintang redup di antara kumpulan bintang yang lebih terang. Namun, cahaya redupnya menipu, menyembunyikan kemarahannya di balik itu. Jaraknya sebenarnya sekitar 7.500 tahun cahaya - bahkan, bintang terjauh yang bisa dilihat dengan mata telanjang.

Bintang itu sendiri (sebenarnya, Eta mungkin merupakan sistem biner, dua bintang mengorbit satu sama lain. Materi yang mengelilingi bintang memberikan begitu banyak kecerahan dan interferensi sehingga para astronom masih belum yakin seratus persen) adalah monster: massanya bisa 100 kali massa Matahari atau lebih, dan memancarkan energi 5 juta kali lebih banyak daripada Matahari - dalam satu detik ia memancarkan cahaya sebanyak yang dipancarkan Matahari dalam dua bulan. Dari waktu ke waktu, Eta mengalami kejang, dan dia memuntahkan sejumlah besar materi. Pada tahun 1843, dia mengalami kejang yang sangat hebat sehingga dia menjadi bintang paling terang kedua di langit, bahkan pada jarak yang sangat jauh. Itu membuang sejumlah besar materi yang lebih dari sepuluh kali massa Matahari dengan kecepatan lebih dari 1,5 juta km / jam. Hari ini kita melihat konsekuensi dari ledakan itu dalam bentuk dua awan besar materi yang berbeda, mirip dengan tembakan senjata luar angkasa. Peristiwa itu hampir sekuat supernova.

Eta memiliki semua keunggulan GRB yang akan datang. Itu pasti akan meledak seperti supernova, tetapi tidak diketahui apakah itu akan menjadi ledakan sinar gamma tipe hipernova atau tidak. Perlu juga dicatat bahwa jika meledak dan memancarkan semburan sinar gamma, orientasi sistem ini sedemikian rupa sehingga sinar tidak akan menabrak Bumi. Kita dapat menentukan ini dari geometri awan gas yang dikeluarkan selama penyitaan tahun 1843: bagian dari gas yang mengembang dimiringkan relatif terhadap kita pada sudut sekitar 45 °, dan setiap semburan sinar gamma akan diarahkan sepanjang sumbu itu. Mari saya jelaskan lebih spesifik: dalam jangka pendek atau bahkan menengah, ledakan sinar gamma dari Eta atau tempat lain tidak mengancam kita.

Tapi tetap menarik untuk direnungkan "bagaimana jika". Bagaimana jika Eta menargetkan kita dan berubah menjadi hypernova? Apa yang akan terjadi kemudian?

Sekali lagi, tidak ada yang bagus. Terlepas dari kenyataan bahwa ia bahkan tidak akan mendekati kecerahan Matahari, ia akan seterang Bulan, atau bahkan sepuluh kali lebih terang. Anda tidak dapat melihatnya tanpa menyipitkan mata, tetapi kecerahan itu hanya akan bertahan beberapa detik atau menit, jadi mungkin tidak akan ada kerusakan jangka panjang pada siklus hidup flora atau fauna.

Sinar ultraviolet akan intens tetapi singkat. Orang-orang di luar ruangan akan mengalami sengatan matahari sedang, tetapi kemungkinan tidak ada peningkatan signifikan secara statistik dalam insiden kanker kulit di masa depan.

Tetapi dengan sinar gamma dan sinar-X, situasinya benar-benar berbeda. Atmosfer bumi akan menyerap jenis radiasi ini, dan konsekuensinya akan jauh lebih buruk daripada kasus supernova di dekatnya.

Konsekuensi paling langsung adalah pulsa elektromagnetik yang kuat, jauh lebih kuat daripada yang dihasilkan di Hawaii selama uji coba nuklir perangkat Starfish Prime. Dalam hal ini, EMP (pulsa elektromagnetik - kira-kira TASS) akan langsung menghancurkan perangkat elektronik tanpa pelindung di belahan bumi tersebut, yang diarahkan ke ledakan. Komputer, telepon, pesawat terbang, mobil, benda apapun dengan elektronik akan berhenti bekerja. Ini juga berlaku untuk sistem tenaga: arus besar akan disuntikkan ke saluran listrik, menyebabkannya kelebihan beban. Orang-orang akan tanpa listrik dan tanpa sarana komunikasi jarak jauh (peralatan semua satelit akan terbakar karena radiasi gamma). Ini bukan hanya ketidaknyamanan, karena itu berarti rumah sakit, pemadam kebakaran, dan layanan darurat lainnya juga akan tanpa listrik.

Tapi, seperti yang akan kita lihat sebentar lagi, kita mungkin tidak membutuhkan layanan darurat …

Konsekuensi bagi atmosfer bumi akan parah. Para ilmuwan sedang mempelajari situasi ini dengan cermat. Menggunakan model yang sama yang dijelaskan dalam Bab 3, dan dengan asumsi bahwa GRB berasal dari jarak Eta, mereka menentukan apa konsekuensinya. Dan konsekuensi ini sama sekali tidak menggembirakan.

Lapisan ozon akan terpukul keras. Sinar gamma dari ledakan itu akan benar-benar menghancurkan molekul ozon. Lapisan ozon di seluruh dunia akan berkurang rata-rata 35%, dan di beberapa wilayah tertentu akan berkurang lebih dari 50%. Ini sendiri sangat berbahaya - ingatlah, masalah ozon kita saat ini disebabkan oleh penurunan yang relatif kecil, hanya 3% atau lebih.

Konsekuensi dari ini sangat jangka panjang dan dapat berlangsung selama bertahun-tahun - bahkan setelah lima tahun, lapisan ozon dapat tetap 10% lebih tipis. Selama ini, radiasi UV dari Matahari akan lebih intens di permukaan bumi. Mikroorganisme yang membentuk tulang punggung rantai makanan sangat sensitif terhadapnya. Banyak yang akan mati, yang pada akhirnya menyebabkan kepunahan spesies lain yang lebih tinggi dalam rantai makanan.

Selain itu, nitrogen dioksida berwarna coklat kemerahan yang dihasilkan oleh ledakan sinar gamma dari Eta Carina (lihat Bab 2 dan 3) akan secara signifikan mengurangi jumlah sinar matahari yang mencapai Bumi.

Konsekuensi pasti dari hal ini sulit untuk ditentukan, tetapi tampaknya penurunan jumlah sinar matahari di seluruh Bumi bahkan beberapa persen (nitrogen dioksida akan menyebar ke seluruh atmosfer) akan menyebabkan pendinginan Bumi yang signifikan dan bisa, mungkin, menjadi faktor awal untuk zaman es.

Selain itu, akan ada cukup asam nitrat dalam campuran kimia yang akan diwakili oleh hujan asam, dan ini juga secara teoritis memiliki konsekuensi yang menghancurkan bagi lingkungan.

Selanjutnya, ada masalah dengan partikel subatom (sinar kosmik) dari ledakan. Kerusakan apa yang akan terjadi dari mereka tidak diketahui secara spesifik. Namun, seperti yang telah kita bahas di Bab 2 dan 3, partikel berenergi tinggi dapat memiliki berbagai konsekuensi di Bumi. Sebuah ledakan sinar gamma 7.500 tahun cahaya akan mengirim sejumlah besar partikel subatomik ke atmosfer kita, dan mereka akan terbang dengan kecepatan yang sedikit lebih rendah dari kecepatan cahaya. Hanya beberapa jam setelah ledakan itu muncul, mereka pasti sudah meledak ke atmosfer kita, mengeluarkan hujan muon. Kami terus-menerus mengamati muon yang datang dari luar angkasa, tetapi dalam jumlah kecil. Namun, GRB terdekat akan menghasilkan massa muon. Satu kelompok astronom menghitung bahwa hingga 46 miliar muon per cm2 akan jatuh di permukaan bumi di seluruh belahan bumi yang meledak. Sesuatu yang Anda dapatkan dari ini, maka ingatlah bahwa ledakan radiasi gamma di dekatnya buruk - catatan penulis). Tampaknya ini banyak - ya, memang. Partikel-partikel ini akan mengalir keluar dari langit dan diserap oleh apa pun yang menghalangi jalannya. Mempertimbangkan seberapa baik jaringan tubuh dapat menyerap muon, para astronom yang melakukan perhitungan menemukan bahwa orang yang tidak terlindungi akan menerima dosis radiasi sepuluh kali lebih tinggi daripada dosis mematikan. Bersembunyi tidak akan banyak membantu: muon dapat menembus air hingga kedalaman hampir 2 km dan hingga 800 m ke bebatuan! Karena itu, hampir semua kehidupan di Bumi akan terpengaruh.

Jadi penipisan ozon tidak akan menjadi masalah besar. Pada saat itu menjadi masalah, sebagian besar hewan dan tumbuhan di Bumi sudah mati sejak lama.

Ini adalah skenario mimpi buruk yang dijelaskan di awal bab ini. Namun, sebelum Anda mulai panik, ingat: kemungkinan ledakan sinar gamma Eta Carina pasti tidak akan diarahkan ke arah kita. Tetapi sebelum kita mengakhiri, saya akan mengatakan bahwa ada kemungkinan nenek moyang lain dari ledakan sinar gamma, yang perlu kita ingat. Ini disebut WR 104 dan kebetulan jaraknya hampir sama dari kami dengan Eta. WR 104 adalah sistem biner, salah satu bintangnya adalah binatang besar yang membengkak mendekati akhir hidupnya. Itu mungkin meledak, memancarkan ledakan sinar gamma, dan mungkin lebih atau kurang ditujukan pada kita, tetapi kedua asumsi ini tidak akurat. Kemungkinan besar, monster ini juga tidak mengancam kita, tetapi layak disebut.