Quando la Terra sarà sopraffatta da un lampo di raggi gamma e perché tutti gli esseri viventi moriranno

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Come scrive Plait in Death From Above, un lampo di raggi gamma è l'evento più eclatante dopo il Big Bang. Nessuno scoppio del genere ne ripete un altro, ma nascono tutti a causa di catastrofi di scala galattica: quando stelle molto grandi muoiono, cessando di "bruciare" e collassano sotto l'influenza della propria gravità o, presumibilmente, a causa della collisione di due stelle di neutroni (oggetti delle dimensioni di una città, ma con una massa, come uno o due Soli).

In tali casi, l'energia viene espulsa non uniformemente in tutte le direzioni, ma in raggi diretti. Questo evento è così grandioso che a volte può essere visto ad occhio nudo per miliardi (!) Di anni luce. Cosa accadrà se un tale raggio colpisce la Terra?

Supponiamo che il GRB sia avvenuto molto vicino: a 100 anni luce di distanza. Anche a una distanza così ravvicinata, il diametro del fascio di raggi gamma sarebbe gigantesco, 80 trilioni di km. Ciò significa che l'intera Terra, l'intero sistema solare ne verrebbe inghiottito, come una pulce di sabbia catturata da uno tsunami.

Fortunatamente, i GRB hanno una vita relativamente breve, quindi il raggio ci colpirà in meno di un secondo o diversi minuti. La raffica media dura circa dieci secondi.

Questo non è lungo rispetto alla rotazione della Terra, quindi il raggio colpirebbe solo un emisfero. Il secondo emisfero sarebbe relativamente sicuro… almeno per un po' di tempo. Le conseguenze più terribili sarebbero in luoghi direttamente al di sotto del lampo gamma (dove il bagliore sarebbe visibile direttamente sopra la testa, allo zenit), e minimo dove il bagliore sarebbe visibile all'orizzonte. Tuttavia, come vedremo, nessun posto sulla Terra sarebbe completamente sicuro.

L'energia sfrenata che verrebbe scaricata sulla Terra è travolgente. Questo è più dei peggiori incubi della Guerra Fredda: è come far esplodere una bomba nucleare da un megaton dal lato di un lampo di raggi gamma su ogni 2,5 km2 del pianeta. Questo (probabilmente) non è abbastanza per far ribollire gli oceani o per strappare l'atmosfera dalla Terra, ma la distruzione sarebbe incomprensibile.

Tieni presente che tutto questo proviene da un oggetto situato a una distanza di 900 trilioni di km.

Chiunque guardi il cielo al momento del flash potrebbe diventare cieco, anche se il picco di luminosità nella gamma visibile verrebbe probabilmente raggiunto solo dopo pochi secondi, abbastanza per sussultare e voltare le spalle. Non che sia servito a molto.

Chi in quel momento sarebbe stato beccato per strada avrebbe avuto grossi problemi. Anche se non fossero stati bruciati dal calore - e lo sarebbero stati - avrebbero subito un'ustione fatale a causa di un enorme flusso di radiazioni ultraviolette. Lo strato di ozono verrebbe letteralmente distrutto all'istante e le radiazioni UV provenienti sia dal lampo di raggi gamma che dal Sole raggiungerebbero liberamente la superficie terrestre, rendendola, così come gli oceani, sterile fino a una profondità di diversi metri.

E questo è solo dalla radiazione UV e dal calore. Sembra crudele anche menzionare gli effetti molto, molto peggiori dell'esposizione ai raggi gamma e ai raggi X.

Invece, divaghiamo un po'. I lampi di raggi gamma sono incredibilmente rari. Anche se molto probabilmente si verificano più volte al giorno da qualche parte nell'universo, l'universo stesso è molto grande. Attualmente, la probabilità che uno di essi si verifichi a una distanza di 100 anni luce da noi è zero. Perfetto, zero assoluto. Non ci sono assolutamente stelle vicino a noi che potrebbero, in linea di principio, generare un lampo di raggi gamma. Il candidato di supernova più vicino è più lontano e i GRB sono molto più rari delle supernovae.

Sentirsi meglio? Bene. Ora proviamo un approccio più realistico. Qual è il candidato più vicino per le sorgenti di burst di raggi gamma?

Nel cielo dell'emisfero australe c'è una stella insignificante ad occhio nudo. Si chiama Eta Carinae, o semplicemente Eta, una stella fioca in mezzo a una folla di stelle più luminose. Tuttavia, la sua luce fioca è ingannevole, nascondendo la sua furia dietro di essa. In realtà è distante circa 7.500 anni luce - in effetti, la stella più lontana che può essere vista ad occhio nudo.

La stella stessa (in effetti, Eta potrebbe essere un sistema binario, due stelle orbitanti l'una intorno all'altra. Il materiale che circonda la stella dà così tanta luminosità e interferenza che gli astronomi non sono ancora sicuri al cento per cento) è un mostro: la sua massa può essere 100 volte la massa del Sole o più, ed emette 5 milioni di volte più energia del Sole - in un secondo emette tanta luce quanta ne emetterà il Sole in due mesi. Di tanto in tanto, Eta ha degli spasmi e vomita enormi quantità di materia. Nel 1843 ebbe un attacco così violento che divenne la seconda stella più luminosa del cielo, anche a così grande distanza. Ha espulso enormi quantità di materia oltre dieci volte la massa del Sole a velocità superiori a 1,5 milioni di km/h. Oggi vediamo le conseguenze di quell'esplosione sotto forma di due enormi nuvole di materia divergente, simili allo sparo di una pistola spaziale. Quell'evento era potente quasi quanto la supernova.

Eta ha tutte le caratteristiche di un GRB imminente. Sicuramente esploderà come una supernova, ma non si sa se sarà un lampo gamma di tipo ipernova o meno. Va anche notato che se esplode ed emette un lampo di raggi gamma, l'orientamento di questo sistema è tale che il raggio non colpirà la Terra. Possiamo determinarlo dalla geometria delle nubi di gas espulse durante il sequestro del 1843: le porzioni del gas rigonfiante sono inclinate rispetto a noi di un angolo di circa 45°, e gli eventuali lampi di raggi gamma sarebbero diretti lungo quell'asse. Mi spiego più nello specifico: a breve o anche a medio termine, il lampo gamma di Eta o altrove non ci minaccia.

Ma è ancora interessante riflettere sul "cosa succede se". E se Eta ci avesse preso di mira e si fosse trasformata in un'ipernova? Cosa accadrebbe allora?

Di nuovo, niente di buono. Nonostante il fatto che non si avvicinerebbe nemmeno in luminosità al Sole, sarebbe luminoso come la Luna, o anche dieci volte più luminoso. Non potresti guardarlo senza strizzare gli occhi, ma quella luminosità durerebbe solo pochi secondi o minuti, quindi probabilmente non ci sarebbero danni a lungo termine ai cicli di vita della flora o della fauna.

Il raggio ultravioletto sarebbe stato intenso ma breve. Le persone all'aperto sperimenterebbero una moderata scottatura solare, ma è probabile che in futuro non ci sia un aumento statisticamente significativo dell'incidenza del cancro della pelle.

Ma con gamma e raggi X, la situazione è completamente diversa. L'atmosfera terrestre assorbirebbe questi tipi di radiazioni e le conseguenze sarebbero molto peggiori che nel caso di una supernova vicina.

La conseguenza più diretta sarebbe un potente impulso elettromagnetico, molto più potente di quello generato alle Hawaii durante i test nucleari del dispositivo Starfish Prime. In questo caso, l'EMP (impulso elettromagnetico - circa TASS) distruggerebbe istantaneamente qualsiasi dispositivo elettronico non schermato in quell'emisfero terrestre, che era diretto verso l'esplosione. Computer, telefoni, aeroplani, automobili, qualsiasi oggetto con elettronica smetterebbe di funzionare. Questo vale anche per i sistemi di alimentazione: enormi correnti verrebbero iniettate nelle linee elettriche, causandone il sovraccarico. Le persone sarebbero senza elettricità e senza alcun mezzo di comunicazione a lunga distanza (l'attrezzatura di tutti i satelliti si sarebbe comunque bruciata a causa delle radiazioni gamma). Questo non sarebbe solo un inconveniente, perché significherebbe che anche ospedali, vigili del fuoco e altri servizi di emergenza sarebbero senza elettricità.

Ma, come vedremo tra poco, potremmo non aver bisogno di servizi di emergenza…

Le conseguenze per l'atmosfera terrestre sarebbero gravi. Gli scienziati stanno studiando da vicino questa situazione. Usando gli stessi modelli descritti nel capitolo 3 e assumendo che il GRB abbia avuto origine alla distanza di Eta, hanno determinato quali sarebbero state le conseguenze. E queste conseguenze non sono affatto incoraggianti.

Lo strato di ozono verrebbe colpito duramente. I raggi gamma del burst distruggerebbero completamente le molecole di ozono. Lo strato di ozono nel mondo si ridurrebbe in media del 35% e in alcune regioni selezionate di oltre il 50%. Questo è di per sé incredibilmente dannoso - attenzione, i nostri attuali problemi di ozono sono causati da un calo relativamente piccolo, solo il 3% circa.

Le conseguenze di ciò sono molto a lungo termine e possono durare per anni - anche dopo cinque anni, lo strato di ozono può rimanere più sottile del 10%. Durante questo periodo, la radiazione UV del Sole sarebbe più intensa sulla superficie terrestre. I microrganismi che costituiscono la spina dorsale della catena alimentare sono molto sensibili ad esso. Molti morirebbero, portando all'eventuale estinzione di altre specie più in alto nella catena alimentare.

Per finire, il biossido di azoto bruno-rossastro generato dal lampo di raggi gamma di Eta Carina (vedi capitoli 2 e 3) ridurrebbe significativamente la quantità di luce solare che raggiunge la Terra.

Le conseguenze esatte di ciò sono difficili da determinare, ma sembra probabile che una diminuzione della quantità di luce solare sull'intera Terra anche solo di qualche punto percentuale (il biossido di azoto si diffonderebbe in tutta l'atmosfera) porterebbe a un significativo raffreddamento della Terra e potrebbe, presumibilmente, diventare un fattore scatenante per l'era glaciale.

Inoltre, ci sarebbe abbastanza acido nitrico nella miscela chimica che rappresenterebbe la pioggia acida, e questo avrebbe anche teoricamente conseguenze devastanti per l'ambiente.

Successivamente, c'è un problema con le particelle subatomiche (raggi cosmici) dall'esplosione. Quale danno sarebbe stato da loro non è noto in modo specifico. Ma, come abbiamo discusso nei Capitoli 2 e 3, le particelle ad alta energia possono avere un'ampia varietà di conseguenze sulla Terra. Un'esplosione di raggi gamma a 7.500 anni luce di distanza invierebbe un numero enorme di particelle subatomiche nella nostra atmosfera, che volerebbero a una velocità leggermente inferiore a quella della luce. Poche ore dopo l'apparizione dell'esplosione, sarebbero già esplosi nella nostra atmosfera, riversando una pioggia di muoni. Osserviamo costantemente muoni che arrivano dallo spazio, ma in piccole quantità. Tuttavia, un GRB vicino genererebbe una massa di muoni. Un gruppo di astronomi ha calcolato che fino a 46 miliardi di muoni per cm2 cadrebbero sulla superficie terrestre attraverso l'intero emisfero del burst. Sembra che questo sia molto - beh, sì, lo è. Queste particelle cadrebbero dal cielo e verrebbero assorbite da qualsiasi cosa si metta sulla loro strada. Considerando quanto bene i tessuti corporei possono assorbire i muoni, gli astronomi che hanno eseguito il calcolo hanno scoperto che una persona non protetta riceverà una dose di radiazioni decine di volte superiore alla dose letale. Nascondersi non servirà a molto: i muoni possono penetrare nell'acqua fino a una profondità di quasi 2 km e fino a 800 m nelle rocce! Pertanto, quasi tutta la vita sulla Terra sarebbe interessata.

Quindi l'esaurimento dell'ozono non sarebbe un grosso problema. Quando diventò un problema, la maggior parte degli animali e delle piante sulla Terra sarebbe stata morta molto tempo fa.

Questo è lo scenario da incubo descritto all'inizio di questo capitolo. Tuttavia, prima di farti prendere dal panico, ricorda: il possibile lampo di raggi gamma di Eta Carina non sarà certamente diretto nella nostra direzione. Ma prima di concludere, dirò che esiste un altro possibile progenitore del lampo gamma, che dobbiamo ricordare. Si chiama WR 104 e guarda caso è circa alla stessa distanza da noi di Eta. WR 104 è un sistema binario, una delle cui stelle è una bestia massiccia e gonfia che si avvicina alla fine della sua vita. Potrebbe esplodere, emettendo un lampo di raggi gamma, e potrebbe essere puntato più o meno su di noi, ma entrambe queste ipotesi sono imprecise. Con ogni probabilità, anche questo mostro non ci minaccia, ma vale la pena menzionarlo.