超新星会毁灭地球吗?
2024-11-23 12:52

超新星会毁灭地球吗?

当明亮的参宿四爆炸时,它将是一个令人印象深刻的景象。这种被称为超新星的恒星爆炸将比任何行星都要亮,几乎和满月一样亮。白天可以看到它,午夜也可以在它的灯光下看书。像所有超新星一样,它会持续几个月,然后逐渐消失。

但这并不危险。要做到这一点,它必须非常非常近;参宿四距离我们大约650光年远。那么是否存在对我们构成威胁的恒星呢?

要估计超新星离地球有多近才会对地球造成严重破坏,我们必须看一看超新星的破坏能力。

首先是爆炸本身产生的冲击波。但相信我:如果你离超新星足够近,以至于担心冲击波,那么你离超新星前的恒星足够近,已经受到致命剂量的辐射,你真的应该在很久以前就离开了。

接下来是可见光。虽然它可能令人印象深刻并导致失明,但它不会成为破坏我们星球的一个因素。

说到能量输出,超新星发射的绝大部分能量是以中微子的形式存在的,中微子是一种幽灵般的粒子,几乎不与物质相互作用。事实上,现在有上万亿的中微子穿过你的身体,我敢打赌你甚至没有注意到它们。所以即使你的脸上有相当于超新星的中微子,你也不会感到困扰。

但是其他波长的光呢,比如x射线和伽马射线呢?好消息是,超新星往往不会产生大量的高能辐射。但坏消息是,这只是相对意义上的。在任何合理的绝对尺度上——比如有多少伽马射线将穿过大气层——它仍然是大量的高能辐射。

最后,还有宇宙射线,加速到接近光速的粒子。超新星能够产生大量的宇宙射线,这可以造成一些严重的破坏。

爆炸半径

那么,是什么让x射线、伽马射线和宇宙射线对地球如此有害呢?这些形式的辐射含有足够的能量,它们可以撕裂分子氮和氧。地球大气中的这些元素更喜欢以分子的形式漂浮。但一旦分解,它们就会以有趣而迷人的方式重新组合——例如,它们会产生各种氮氧化物,包括一氧化二氮,也就是笑气——这会导致臭氧层的消耗。

没有臭氧层,地球很容易受到来自太阳的紫外线辐射。这并不意味着更快的晒黑,更快的烧伤和更高的皮肤癌发病率。光合微生物,如藻类,变得脆弱。从本质上讲,它们会被煮熟然后死亡。因为它们构成了食物链的最底层,整个生态系统崩溃,导致大规模灭绝。

对于往往发生在我们银河系中的超新星来说,一颗垂死的恒星必须在距离地球大约25到30光年的范围内才能剥离至少一半的臭氧层,这足以引发上述所有糟糕的事情。

这里有一些好消息可以帮助你在晚上入睡:在地球30光年范围内没有已知的超新星候选物。最近的候选恒星斯皮卡距离地球约250光年,而且在它们的一生中,没有一颗恒星会成为超新星候选恒星,并接近距离地球30光年的范围。所以我们在这方面是安全的,至少现在是这样。

然而,在更长的时间尺度上,事情开始变得更有趣,因为它们往往与对整个生物圈构成生存风险的实体有关。

有趣的是,我们的太阳系现在正进入银河系的猎户座旋臂,而旋臂以其恒星形成的速度快而闻名(因此它们往往在照片中突出)。但更高的恒星形成率意味着更高的恒星死亡率——这意味着在我们穿过星臂的1000万年时间里,离得太近而感到舒适的几率要比平均水平高。

一旦你考虑了所有这些因素,你就会得出每十亿年会发生几次潜在致命的超新星碰撞的估计。

事实上,一些天文学家认为,3.6亿年前,附近的一颗超新星造成了一次大灭绝,导致75%的物种死亡。

别再想了

但有一个小小的警告:这个分析只适用于典型的、普通的超新星。还有一种特殊情况是,垂死的恒星被一层厚厚的尘埃包裹着。当超新星冲击波击中这些尘埃时,会释放出大量的x射线,几个世纪后又会释放出宇宙射线。这是一个令人讨厌的组合拳:x射线可以传播超过150光年,削弱行星的大气层,然后几百年后,宇宙射线完成了这项工作。

然后是Ia型超新星,当白矮星——像太阳这样的低质量或中等质量恒星的超密集残骸——从轨道伴星那里积累物质时,就会触发Ia型超新星。但白矮星通常又小又暗,所以很难被探测到,而且它们最终向超新星演化的过程也更加随机。今天,他们还在一起,第二天,他们就把自己变成了核地狱。

幸运的是,最近的候选者是双星白矮星飞马座IK,它安全地坐落在150光年之外。

不过,在你过于自满之前,你应该了解伽马射线爆发,它是由中子星合并和超超新星产生的。它们要危险得多,因为它们非常强大,它们的爆炸能量集中在狭窄的光束中,可以穿过一个星系超过1万光年。因为伽马射线爆发比超新星要远得多,所以它们更难以预测和计划。

睡个好觉!

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