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1200多年前,地球或许被伽马暴击中过

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gliese581 发表于 2013-2-3 08:47 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–上海–上海–长宁区 电信/普陀区电信

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大约1200年前,地球或许曾经被一场发生在银河系内的伽马暴击中!尽管这件事还远远称不上盖棺定论,但科学家确实发现了一些有趣的证据,相当具有说服力。
证据来自于一项对日本古树所作的分析,科学家发现在那些古树中,碳14和碳12的比例在某一时期出现过急剧增长。古树中的年轮表明,这一增长发生在公元774-775年间。那么,这意味着什么呢?

我们身边的大多数碳都是碳12,每个原子拥有6个质子和6个中子。但地球上还存在另一种不同的碳原子,被称为碳14,每个原子拥有6个质子和8个中子。碳14具有放射性,会随时间缓慢衰变成氮。地球上存在碳14这一事实,意味着地球上必定存在某种机制在连接不断地补充这种会一直在衰变的原子,这一机制就是来自太空的超高能粒子(即宇宙线)对我们大气层中氮原子的轰击。大气中不断产生的碳14原子,与不断衰变而消失的碳14原子,恰好达到了平衡。因此,我们身边碳14的总量应该保持不变才对。这就好像一个水池,入水口和出水口都打开,水平面却始终保持稳定。

然而,日本古树中的记录却显示,碳14的含量比正常情况高出了大约10倍!不仅仅是日本的古树,在美洲和欧洲的古树中,同一时期也出现了同样的碳14含量升高现象,只不过确切日期很难确定。这就好比那个水池里的水突然增加了10倍一样!那些水必定来自于某个地方。

不仅如此,南极冰层中的记录显示,同一时期另一种放射性元素铍10的含量也增加了大约10%。这一变化已经足够显著了。那么,什么样的事件能够导致全球的元素同位素含量在同一时间发生如此巨大的变化呢?在同一时间影响整个地球的事件,很可能源自于太空,而且必须向地球大气层中投放大量能量才行。能够做到这一点的,只有为数不多的几种天文事件:巨型太阳耀斑爆发、邻近恒星的爆炸,或者银河系内的伽马暴。

太阳耀斑似乎不太可能。要产生那么多的碳14,所需的能量要比有记录以来人类见识过的最大太阳耀斑爆发还要再大20倍。这并不是说不可能,但可能性相当之低。

邻近恒星的爆炸,也就是超新星爆发,几乎肯定可以被排除了。如果要产生这么多的碳14和铍10,那颗超新星到我们的距离就必须在1000光年以内。这么近的超新星会明亮到大白天也能看得到!而且,天文学家没有找到任何1200年前形成的超新星遗迹,如果真的存在的话,它应该非常显眼才对。(比如1000年前爆发的天关客星遗留下来的超新星遗迹,尽管远在6000光年以外,仍是夜空中最明亮的超新星遗迹之一。)

天文学家甚至还考虑了磁星的耀闪,但只有距离100光年左右的磁星能够做到这一点,如果这么近距离上真有磁星存在的话,天文学家在很久以前就应该发现它了。

于是,就只剩下伽马暴这一个选择了。

伽马暴(GRB)是在黑洞诞生的时候产生的。有几种方式能够产生伽马暴,最常见的方式是一颗质量极大的恒星在生命尽头发生爆炸。它的核心会坍缩形成一个黑洞,在剧烈动荡之中,两束能量会朝相反的方向射入太空,就像灯塔射出的致命光束一样。如果它们正好指向地球,我们就会看到高能伽马射线突然暴发。伽马暴这个名字就是这么来的。

可惜,这种类型的伽马暴已经被排除了。因为如果真是这种伽马暴的话,产生的碳14和铍10的比例会比古树和冰层中记录下来的同位素比例低得多。

不过,还有另外一种伽马暴,那就是两颗中子星的并合。设想有两颗大质量恒星相互绕转。其中一颗在超新星爆发中走向灭亡,它的核心发生了坍缩,但没有足够的质量形成黑洞。相反,那场超新星爆发留下了一颗中子星,直径只有几千米,质量却有太阳那么大。

一段时间之后,第二颗恒星也爆炸了,同样形成了一颗中子星。两颗密度超大的中子星相互绕转,随着时间的推移,由于一些复杂的相对论效应,它们的轨道会越来越近。最终,两颗中子星会合二为一。由于每一颗中子星的引力都比地球强几十亿倍,所以当它们合二为一时,动静绝对小不了。这会产生一场巨大的爆炸,同样会向宇宙中射出两束高能光束。

如果光束没有指向我们,那就什么都不会发生。但如此它刚好指向地球,我们就会看到一场极其短暂的伽马暴。需要指出的是,这样的事情我们经常能够看见,但它们都发生在遥远的星系里,距离我们有几十亿光年。只有借助先进和灵敏的望远镜,我们才能看到它们。

但是,如果这样的事情发生在我们银河系内,距离在3000到13000光年之间,那就完全吻合了。那场伽马暴击中地球时带来的能量,相当于引爆了大约200颗百万吨级原子弹。尽管能量巨大,但它们分散在超过半个地球这么大的范围之内,而且不会像真正的原子弹那样产生冲击波和放射性,因此破坏性也没有这么大。这样的能量足以产生科学家在日本古树和南极冰层中看到的碳14和铍10,而且产生的同位素比例也刚好合适。这种伽马暴最多只持续2秒钟,因此完全有可能没有任何人看到它。它也可能留不下任何我们现在看得到的遗迹,不像超新星爆发那样会留下一大团膨胀的气体。它留下的只有一个黑洞,黑暗而又平静。

这些似乎全部都丝丝入扣,看起来好像真的是银河系内一对中子星在不是太远的地方并合,产生了一场伽马暴,并在1200多年前击中了地球。然而,天文学家预计,在我们的银河系里,这样的事件平均每100万年才会发生一次,因此在区区1200年前就发生过一次,这样的可能性似乎也很低。而且,它还必须精确地对准我们,稍偏一些就什么都发生不了了。不过,这种情况发生的可能性至少不会比太阳的超大耀斑爆发更低,因为我们还从来没有见过任何太阳爆发的能量级别达到或者逼近过能够产生那些放射性同位素的水平。

这样的伽马暴如果发生在100光年以内,可能会给地球带来糟糕的后果。但距离越远,它们看起来就越暗,对地球来说也就越安全。事实上,发生在几千光年以外的这样一场伽马暴,很难对我们的地球产生任何持久的影响。

需要指出的是,如果同样的事情发生在今天,后果也会很严重。我们的大气会吸收所有这些伽马辐射,因此生活在地球表面的我们不会受到任何的伤害,就像1200多年前一样。但是,我们会失去所有的人造卫星,高能伽马射线还会摧毁全球的电网,我们的文明会陷入极大的危机。不过,要记住,这样的事件发生的可能性非常非常低。天文学家时刻都在监测天空,如果这样的事情经常发生,我们早就应该看到了。

同时,这也提醒我们,宇宙实在是个危险之地,不要以为我们呆在自己这颗星球上就彻底安全了。我们需要继续监测天空,继续学习和探索,增加我们对于外面那些事物的理解。如果无法理解那些危险,我们又有什么希望去阻止它们,或者至少做好准备去迎接类似的事情再次发生。尽管非常昂贵,但保护我们的电网和卫星不受类似事件的影响是可以做到的。如果我们希望把文明延续下去,我们必须理解所有这些潜在的危险才行。

编译自Bad Astronomy: Earth May Have Been Hit by a Cosmic Blast 1200 Years Ago

黑夜守望者 发表于 2013-2-3 11:49 | 显示全部楼层 来自: 中国–福建–厦门 电信
1200年前差不多是唐朝的时候,人类生活似乎没有受到什么大影响的样子,至少史书上没有大灾变的记载。
回复 顶~ 砸~

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