作者：黃媂

編著：黃姤

距今4億前的奧陶紀(jì)擁有一個(gè)氣候溫和、食物充足舒適的生活環(huán)境，陸地和海洋生物達(dá)到了史無前例的繁盛。

圖解：志留紀(jì)生物面貌復(fù)原圖｜圖源：網(wǎng)絡(luò)

好景不長，距今4.45億年前發(fā)生了史上有名的奧陶紀(jì)·志留紀(jì)滅絕事件，在此次的滅絕事件中有60%的生物走向了滅絕，85%的物種從地球上被抹去了，剩下15%的物種在地球的各個(gè)角落茍且偷生。

造成這次物種大滅絕的原因，目前并沒有沒有得到一致的認(rèn)可，比如：板塊漂移、氣候變化和伽馬射線暴等假說；

伽馬射線暴是一種會(huì)釋放出巨大能量的天文事件，「奧陶紀(jì)·志留紀(jì)滅絕事件」中的地球被伽馬射線暴直接擊中，大面積的大氣層遭到了損壞，在缺少了大氣層吸收紫外線的庇護(hù)之下，紫外線直接照射在地表上，陸地上的動(dòng)物大規(guī)模死亡，淺海的海洋也因溫度的上升而大部分滅絕。

空氣中的分子在伽馬射線的轟擊下被拆分，然后發(fā)生了重組生成一些有毒氣體，這些有毒氣體阻擋了照射在地球上的紫外線熱量散熱，進(jìn)一步惡化了地球環(huán)境，讓生命在很長的時(shí)間里不能恢復(fù)生機(jī)。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：伽馬射線暴·GRB 211211A 的藝術(shù)想象圖

何謂：伽馬射線暴

伽馬射線暴與恒星散發(fā)的光、日常我們看到的可見光一樣同屬是電磁波，可見光的電磁波光譜是可以通過肉眼可見的，按照波長依次可劃分為：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫；然而這6種顏色只是電磁波光譜色中的一小部分。

電磁波的可見光頻率在385～750赫茲之間，波長在780～400納米之間，那么波長超出了界定值就是不可見的了，例如：

• 波長大于780納米的紅外線、無線電波等等；

• 波長小于400納米的X射線、紫外線和伽馬射線等等；

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：可見光光譜

100多年前，法國物理學(xué)家維拉德將含有鐳元素的氯化鋇通過陰極射線時(shí)，輻射出來的射線直接穿透了0.2毫米厚的鉛箔，這是繼α射線和β射線之后的新發(fā)現(xiàn)，于是維拉德將這種穿透力如此之大的原子核射線稱為——伽馬射線·γ射線。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：伽馬射線爆

雖然伽馬射線是一種短波長的電磁波，但是當(dāng)中蘊(yùn)含的能量卻比可見光的高出幾百個(gè)數(shù)量級(jí)。高能量的射線其輻射也是很大的，細(xì)胞在伽馬射線的影響下，輕則破壞原子鍵讓DNA引發(fā)突變，重則直接將細(xì)胞殺死。

伽馬射線在宇宙空間中是無處不在的，恒星內(nèi)部的核聚變是生產(chǎn)伽馬射線的源頭，每時(shí)每刻都有伽馬射線朝著地球照射，慶幸的是大氣層對伽馬射線的吸收和阻擋有著一定的作用，電磁波的波長越短就越難地達(dá)地面，生命也就越安全。

圖源：NASA｜圖解：經(jīng)過處理之后的伽馬射線暴示意圖

伽馬射線暴是宇宙中任意方向的伽馬射線在短時(shí)間里強(qiáng)度由弱變強(qiáng)，再由強(qiáng)變?nèi)醯淖兓淮钨ゑR射線暴輻射出來的伽馬射線強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一天伽馬射線探測量的總和。

伽馬射線暴來自于宇宙空間任意的方向，任一方向探測到的伽馬射線是平均的，之所以會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度平均的現(xiàn)象，是因?yàn)橘ゑR射線暴來源于銀河系之外。銀河系的中心是恒星密集的區(qū)域，假如伽馬射線暴是來源于銀河系的情況下，那么中心區(qū)域探測到的伽馬射線強(qiáng)度會(huì)比其它方向的要強(qiáng)一些，只有來源于銀河系之外的伽馬射線暴才會(huì)有如此均勻的情況。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：伽馬射線暴

案例說明：

26年前，天文學(xué)家在距離地球120億光年的星系團(tuán)中探測到了一次猛烈的伽馬射線暴，根據(jù)對該伽馬射線暴的紅移探測發(fā)現(xiàn)：該暴源在短短的1秒內(nèi)釋放的能量可以持續(xù)讓太陽燃燒8.3億年，這是目前為止觀測到亮度最強(qiáng)的伽馬射線暴之一。

伽馬射線暴的類型

目前對伽馬射線暴的分類有兩種，以持續(xù)時(shí)間劃分為：長暴伽馬射線暴和短暴伽馬射線暴；

根據(jù)目前的理論計(jì)算，伽馬射線暴持續(xù)的時(shí)間上至1000秒，下至0.01秒，以2秒作為分界線，2秒以下的稱為短暴，2秒以上的稱為長暴。

• 長暴的機(jī)制

長暴物理機(jī)制是大質(zhì)量恒星演化成黑洞前的超新星爆發(fā)。

超新星爆發(fā)時(shí)以接近光速的速度向星際空間拋灑粒子物質(zhì)，速度接近光速的粒子與磁場和能量經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)后，生成超高的能量然后向著星體自轉(zhuǎn)軸的方向以光束的形式向外噴發(fā)。

• 短暴的機(jī)制

短暴的物理機(jī)制是兩顆致密恒星發(fā)生了合并。

雙星系統(tǒng)中的兩顆致密恒星，比如雙中子星、雙黑洞、主星黑洞與中子星發(fā)生了合并，以上任一組合的主星吞并伴星之時(shí)，被撕裂的物質(zhì)圍繞著主星旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁場的強(qiáng)度到達(dá)了限定的臨界值之后，能量就會(huì)以光束的形式噴發(fā)出來。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：(a)由此產(chǎn)生的環(huán)形場足夠強(qiáng)，足以浮起并穿過恒星表面；(b)磁重聯(lián)驅(qū)動(dòng)的耀發(fā)事件隨后發(fā)生；(c)產(chǎn)生伽瑪射線暴和X射線耀發(fā)。

伽馬射線暴與地球

從伽馬射線暴的兩種形成機(jī)制中可以看出噴發(fā)出來的能量是巨大的，假如地球被伽馬射線直接擊中，那么后是不堪設(shè)想的。

首先，大氣層會(huì)遭到嚴(yán)重的損壞，空氣中的氧原子和氮原子會(huì)發(fā)生劇烈的碰撞，然后組合在一起生成氮氧化物，這些新形成的化合物在大氣層分子分解成氧原子期間起到促進(jìn)的作用，因此氮氧化物會(huì)長時(shí)間逗留在大氣中，對大氣層造成持續(xù)的破壞。

其次，大氣層遭到破壞之后，可以吸收和阻擋紫外線的屏障就沒有了，紫外線就會(huì)直接照射在地表上，不僅讓地球的平均溫度上升，還會(huì)進(jìn)一步惡化環(huán)境造成大量動(dòng)植物的死亡。

地球曾經(jīng)就有過被伽馬射線暴轟擊的遭遇，發(fā)生的年代與現(xiàn)今也較為接近。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：被伽馬射線暴擊中的行星

2011年，科學(xué)家在日本發(fā)現(xiàn)了一顆古松樹，根據(jù)對古松樹的年代測定，這顆樹形成于公元775年，樹內(nèi)的碳14同位素含量異常高。

同年，科學(xué)家還對南極的冰蓋進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)了放射性鈹·鈹10。

碳14和鈹10這兩種同位素產(chǎn)生于伽馬射線與上層大氣原子碰撞的過程中，伽馬射線與平流層的氮原子和氦原子反應(yīng)后會(huì)生成更多的碳14和鈹10，伽馬射線的強(qiáng)度越強(qiáng)，生成的碳14和鈹10就會(huì)更多，這兩種同位素會(huì)被生物圈吸收。

通過對古松樹的碳14和冰蓋的鈹10的數(shù)據(jù)分析，可以確定公元774年地球遭遇了伽馬射線暴的轟擊，距今也只有1249年，源發(fā)地距離地球約1.2萬光年，起因是兩顆中子星或黑洞發(fā)生了合并，這是銀河系內(nèi)的伽馬射線暴事件，所幸的是這次爆發(fā)并沒有讓地球處于水熱地?zé)胫?，否則后果是不堪設(shè)想的。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：伽馬射線暴

位于人馬座有一個(gè)沃爾夫·拉葉星的雙星系統(tǒng)，編號(hào)為：WR 104，距地約0.8萬光年，質(zhì)量與體積分別是地球的27和125倍，它的伴星是一顆OB型星，NASA最新的探測數(shù)據(jù)表明：WR 104即將要發(fā)生超新星爆發(fā)了，超新星爆發(fā)之時(shí)伽馬射線暴是沿著自轉(zhuǎn)軸方向噴發(fā)的，高能光束所經(jīng)之處將會(huì)生靈涂炭。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：WR 104超新星爆發(fā)遐想圖

雖然WR 104距離地球比較近，但是我們是不必?fù)?dān)心的：

①距地0.8萬光年，也就是說目前探測到的WR 104是8000年前的狀態(tài)，如果真的爆發(fā)了，高能的伽馬射線也將會(huì)在8000年后才會(huì)到達(dá)地球。

②伽馬射線暴是沿著星體自轉(zhuǎn)軸方向噴發(fā)的，地球要?jiǎng)偤锰幱谧赞D(zhuǎn)軸方向的角度才會(huì)被擊中，WR 104的自轉(zhuǎn)軸與地球的夾角在30與40度之間，地球處于安全的區(qū)域中。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：伽馬射線暴

黃媂·結(jié)語：

雖然伽馬射線暴是繼宇宙大爆炸之后相對極端的天文現(xiàn)象，爆發(fā)的能量是強(qiáng)大的，但是從宇宙結(jié)構(gòu)宏觀層面上來看，這些都是很常見的。相對于銀河系中的4000億顆恒星而言，會(huì)產(chǎn)生伽馬射線暴爆發(fā)的恒星少之又少，就算真的發(fā)生了爆發(fā)，伽馬射線暴到達(dá)太陽系都已經(jīng)是幾千年以后的事情了。

目前探測到的伽馬射線暴都是來源于銀河系之外的星系，如此遙遠(yuǎn)的距離我們就更加不用擔(dān)心了，當(dāng)伽馬射線暴到達(dá)太陽系之時(shí)，或許地球就像《流浪地球》中那樣已經(jīng)離開太陽系前往半人馬阿爾法星系統(tǒng)了。

圖源：網(wǎng)絡(luò)｜圖解：星際行星