超新星接近地球的危险距离(超新星大爆发和伽马暴会摧毁地球生态)(1)

现在科学界有一个越来越被广泛认同的评估是,宇宙中有90%的文明被伽马射线暴清理了,这是宇宙中文明很难发展到高级状态的主要原因。

这或许也是人类很难发现地外文明的原因。

伽马射线暴主要来自超新星爆发、中子星或黑洞相撞。伽马射线暴不光对人类有伤害,对所有生物都有伤害。

但不是所有的伽马射线暴都会侵害地球,对地球生态造成伤害。这要看超新星爆发等事件距离地球多远,而且发出的伽马射线暴是不是会扫中地球。

有人认为,看到了超新星爆发就是死亡,这是极其错误的一个认知。

我们看到了超新星大爆炸的光芒,说明这颗超新星大爆炸之光已经传递到了我们这里。但看到超新星大爆炸的光,并不等于就是死亡。

迄今为止,人类有记载观察到的超新星爆发至少有8次了,如果看到就死亡,那人类岂不灭亡若干次了?

这些有记载的超新星爆发从公元186年到2006年,有的距离只有几千光年,但从记载来看并没有对生态造成什么影响,只看到夜空中的亮星。

所以,超新星大爆炸会不会影响地球生态,要看这种爆发距离多远,产没产生伽马射线暴,还要看这束伽马射线暴扫没扫中地球。

这就需要我们来了解一下超新星大爆发和伽马射线暴的前世今生。

超新星接近地球的危险距离(超新星大爆发和伽马暴会摧毁地球生态)(2)

典型的超新星爆发有两种情况。

一种是核心坍缩超新星,是大质量恒星垂死的回光返照。

当质量大于太阳8倍以上的恒星,在演化后期核心燃料烧完后,会由于突然无法支撑巨大引力而引起核心崩溃,一系列的应激核聚变反应过后,会发生超新星大爆发,将自己大部分外围气体物质抛散到太空中,剩下中心一个核心,坍缩成中子星或者黑洞。

太阳质量8倍以上30倍以下的恒星结局是形成一个中子星,这颗中子星的质量应该在钱德拉塞卡极限以上,在奥本海默极限以下,也就是在太阳质量的1.44倍到3.2倍左右之间。

太阳质量30倍以上的恒星结局是形成一个黑洞,这个黑洞质量在太阳的3倍左右以上。

有些巨大质量恒星发生超新星大爆发会把自己炸的荡然无存,也有的会直接坍缩成一个大质量黑洞。这里面机制比较复杂,这里就不深入讨论了。

另一种是热失控爆发,就是所谓la型超新星爆发。

这种超新星爆发是太阳8倍以下恒星死亡前,回光返照是变成一个红巨星,外围的气体物质会渐渐消散到太空,最终留下一个至密的白矮星。

这个白矮星会不甘寂寞妄图死灰复燃,会吸取其引力范围内的恒星等天体物质,让自己越来越“胖”,当质量达到钱德拉塞卡极限,也就是太阳质量的1.44倍这个临界点时,就会打破原来的电子简并压状态,发生急剧坍缩,巨大的温度压力突然释放,就发生了超新星大爆炸。

两颗白矮星合并也是发生la型超新星爆发的原因。

还有一些非典型超新星爆发。

如中子星相撞、黑洞相撞等。

中子星吸积超过奥本海默极限也会发生大爆炸,并坍缩为一个黑洞。

这些也会产生超新星大爆发的能量辐射,甚至爆发的能量更大,伽马射线暴更强。

超新星接近地球的危险距离(超新星大爆发和伽马暴会摧毁地球生态)(3)

那么伽马射线暴又是什么梗呢?

这得从电磁辐射的全波段说起。电磁辐射的载体媒介就是光子,因此我们可以认为电磁辐射就是光辐射。

其实伽马射线就是光波中顶端的高能辐射。

光的波长从千米级到纳米级,人眼只能够看到很小的一段可见光波,这个波段的波长在380~760nm之间,频率在10^15Hz左右。波长越长,频率越低,波长越短频率越高。

人类除了可见光,其余更长波长和更短波长的光波是看不见的。

比可见光波长要长频率更低的电磁波有无线电波、微波、红外线等;比可见光波长短频率高的有紫外线、X射线、伽马射线等。伽马射线的波长在10^-13~10^-15m以下,频率在12^22Hz以上。

X射线、γ射线由于波长极短,频率很高,穿透力很强,对生物伤害也大。

而伽马射线暴(γ射线暴,简称伽玛暴)则是来自天空中某一方向的伽马射线突然增强又减弱的现象,这种现象一般持续0.1~1000秒,辐射强度主要集中在0.1~100MeV能段。

前面说人类只观测到8次超新星爆发,但人类观测到的伽马射线暴却非常平常,几乎每天都有。这说明宇宙中超新星大爆发同样随时都在发生,只不过绝大多数距离我们太远无法观测到而已。

而且伽玛暴本身是超高频皮米波长级电磁波,人眼是看不见的,能够看到是因为与可见光混合在一起。

超新星接近地球的危险距离(超新星大爆发和伽马暴会摧毁地球生态)(4)

伽玛暴是宇宙中最强杀手。

伽玛暴是宇宙中最极端的能量迸发,一束伽玛暴的强度在几分钟内可以达到万亿年太阳释放能量的总和,单个光子的能量通常是太阳光的几十万倍。

迄今为止,科学家们已经监测到几千次来自宇宙深处的伽马暴,因此人们越来越相信,是伽玛暴清理了宇宙中90%以上的文明,这也是人类很难发现地外文明,以及文明难以发展到高级水平的主要原因。

人类发现伽马暴现象从1967年开始。那时候老美发射了一艘叫“帆船座”的卫星,其主要目的是监测前苏联和中国的核试验,这艘卫星能够及时监测到核爆导致的伽马射线强度,从而能够计算出核爆的当量。

结果无心插柳的发现了宇宙伽玛暴。

1997年12月14日发生一次伽马暴,来自距地球120光年的地方,在爆发的2秒钟内,亮度达到全宇宙整个亮度一样,50秒释放的能量相当于银河系200年中辐射能量。而1999年1月23日监测到的一次伽玛暴比前者还要猛烈10倍。

研究认为,伽玛暴产生于中子星、黑洞碰撞和大质量恒星超新星大爆发,是恒星爆发或者中子星、黑洞碰撞在最后阶段,形成新的黑洞的一刹那,拼尽最后的能量爆发出来的极端能量流。

这种能量流从天体的磁极发出,随机且具有很强方向性。因此一些科学家们认为具有生命的星球被伽玛暴扫中的概率并不大,大约在1000万分之一。

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但这个概率似乎并不小,地球就已经多次“中奖”。

研究认为,奥陶纪生物大灭绝就是因为一束伽马射线暴扫中地球的结果。

这束伽马射线暴并非恒星超新星爆发产生的,而是两颗中子星相撞导致的大爆炸,产生了几束伽马射线暴,其中一束正好扫中了地球。

这两颗中子星距离地球6000光年。它们“二人转”引发的伽玛暴导致了4.4亿年前生物物种灭绝85%,导致地球生物进化进行了一次大的转折和重新启动。

科学家们在2012年曾经有一项研究,他们通过对古树年轮中碳14同位素和铍-10含量测定,认为在公元774年左右曾经有过来自宇宙的高能辐射光临地球,这种辐射很可能是一束伽玛暴,导致地球上有了这样的元素。

这样看来,我们地球不但在4.4亿年前的奥陶纪受过伽马暴的“光顾”,在1200多年前的古代也得到过“施舍”。这个概率似乎并不小,不过后来这次温和一些而已。

今后地球还有机会中这样的“大奖”吗?难以定论。

超新星接近地球的危险距离(超新星大爆发和伽马暴会摧毁地球生态)(6)

地球附近就有几颗恒星蓄势待发,对我们虎视眈眈。

时空通讯认为目前已知最大的威胁是参宿四和海山二,这两颗恒星前者距离我们640光年,后者距离我们7500光年。

这两颗恒星都演化到了末日,膨胀得很厉害,极不稳定,都具备了超新星爆发的条件,随时可能爆炸。而且是不是已经爆炸了,伽马射线暴和爆炸的光芒正在路上向我们赶来也不知道。

参宿四如果会产生伽玛暴,而且对准了地球射来,地球生态灭绝将无法幸免。因为我们距参宿四只有640光年,而造成奥陶纪大灭绝的那束伽玛暴来自6000光年外。

幸运的是参宿四质量只有太阳的11倍多点,爆发的能量相对就会小点,产生伽马暴的概率也就较小。

而海山二质量有太阳的120~200倍,大爆发的威力将非常惊人,伽玛暴产生的概率非常大,我们只有祈祷它发射方向没有对着地球。

如果不幸命中,对地球生态会是一个巨大灾难。

超新星接近地球的危险距离(超新星大爆发和伽马暴会摧毁地球生态)(7)

人类文明能逃脱伽玛暴的清理,走向高级文明吗?

这要取决于人类文明是在90%的清理之列,还是在10%的逃脱之列。这是一个概率事件,现在的人类无法抗拒,只能等待并自祁多福。

​但愿这种灾难晚点来临,让人类文明能够延续得久远一些。

如果人类能够发展到二级文明,有了应对这种灾难的能力,生存下去的机会就会大很多。

但这还需要5000年时间,看看人类目前的心态和状态,有这个耐心和觉悟吗?

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