Exploziile de raze gamma pot șterge viața în mod repetat

Jeturile invizibile mortale de radiații de înaltă energie pot scurtcircuita viața în întregul univers. Un studiu raportat în 5 decembrie Scrisori de revizuire fizică concluzionează că aceste explozii de raze gamma apar suficient de frecvent în aproximativ 90 la sută din galaxii pentru a steriliza planete, inclusiv lumi asemănătoare Pământului care altfel ar fi ideale pentru viață. Pământul însuși a fost afectat, sugerează studiul, contribuind probabil la una sau mai multe dintre extincțiile în masă ale planetei.

Unii oameni de știință spun că studiul nu ține seama în mod corespunzător de rezistența vieții, mai ales dacă acea viață este protejată de un ocean sau de o coajă de gheață. Cu toate acestea, concluziile serioase ale lucrării pot tempera optimismul recent cu privire la perspectivele vieții extraterestre, în special în ceea ce privește descoperirea planetelor de dimensiunea Pământului care orbitează în jurul altor stele.

Exploziile de raze gamma, sau GRB, sunt jeturi ale celei mai energice forme de radiație electromagnetică care sunt emise de stele masive care explodează și de ciocnirile anumitor perechi de stele. Telescopul spațial Fermi Gamma-ray de la NASA detectează aproximativ o explozie pe zi. Deși o explozie durează cel mult câteva minute, ea eclipsează toate celelalte surse de raze gamma din univers combinate. „Vedem atât de multe pentru că sunt atât de strălucitoare încât le puteți vedea în întregul univers”, spune Neil Gehrels, astrofizician la Centrul de Zbor Spațial Goddard NASA din Greenbelt, Maryland.

Gehrels a fost unul dintre cei mai mulți oameni de știință care, cu aproximativ 20 de ani în urmă, au început să se gândească la impactul exploziilor asupra Pământului și a altor planete asemănătoare. Folosind simulări computerizate concepute pentru a studia efectul erupțiilor solare asupra atmosferei Pământului, cercetătorii au descoperit că o explozie rapidă a radiațiilor gamma de la o explozie din apropiere ar distruge moleculele din atmosferă și aproape că ar distruge stratul de ozon. Radiațiile ultraviolete de la soare ar putea deteriora apoi ADN-ul organismelor de pe suprafața planetei și ar putea extermina o mare parte din planctonul lumii, partea de jos a lanțului trofic oceanic. „Este un potențial dezastru major pentru viața de pe planetă”, spune Adrian Melott, astrobiofizician la Universitatea din Kansas din Lawrence.

Raul Jimenez, un fizician teoretician la Universitatea din Barcelona, ​​a decis să studieze dacă GRB-urile furnizează zgomote suficient de des pentru a perturba viața în întregul cosmos. Împreună cu fizicianul teoretician Tsvi Piran de la Universitatea Ebraică din Ierusalim, Jimenez a colectat date recente despre frecvența exploziilor în diferite tipuri de galaxii și a revizuit estimările anterioare ale energiei minime necesare pentru a oferi o lovitură letală. „Ne-am gândit că GRB-urile nu vor avea nicio influență”, spune Jimenez.

Spre surprinderea lor, Jimenez și Piran au descoperit că Pământul a experimentat aproape sigur o explozie letală. Și există o șansă de aproximativ cincizeci și cincizeci ca o explozie letală să se lovească în ultimii 500 de milioane de ani, o perioadă care a inclus cel puțin cinci extincții în masă.

Totuși, potrivit cercetătorilor, Pământul este bine plasat în suburbiile exterioare ale Căii Lactee, la aproximativ 28.000 de ani lumină distanță de centrul galactic. GRB-urile apar mult mai des în acea regiune densă de stele decât în ​​periferia galaxiei. Dacă distanța Pământului până la centrul galactic s-ar reduce la jumătate, planeta ar fi sterilă, concluzionează cercetătorii. „Suntem suficient de departe pentru a nu fi distruși complet”, spune Jimenez, „dar nu suficient de departe pentru ca GRB-urile să nu aibă deloc efect”.

Cercetătorii au descoperit că majoritatea planetelor din univers nu sunt la fel de norocoase. Exploziile de raze gamma apar cel mai frecvent în regiunile care sunt pline de stele sau care sunt compuse aproape în întregime din hidrogen și heliu. Doar aproximativ 10 la sută dintre galaxii oferă orice imobil care este suficient de îndepărtat de aceste condiții. „Universul poate fi un mediu mai steril decât credem”, spune Jimenez. „Densitatea vieții inteligente poate fi foarte scăzută.”

Și oricât de proaste sunt condițiile de viață acum, cercetătorii spun că acestea erau și mai rele în urmă cu miliarde de ani, când universul era mai dens plin de materie și stelele nu aveau atât de mult timp să forjeze elemente mai grele decât hidrogenul și heliul.

Melott laudă lucrarea, dar subliniază că concluziile sale sunt relevante doar pentru viața de pe o planetă asemănătoare Pământului. „Dacă o planetă are o atmosferă cu adevărat, foarte groasă sau dacă există viață sub gheață, atunci acele tipuri de locuri ar fi aproape imune la efectele unui GRB”, spune el. De exemplu, mulți oameni de știință bănuiesc că viața ar putea prospera în oceane îngropate sub foi de gheață pe lumi precum Europa, luna lui Jupiter și luna Enceladus a lui Saturn (SN: 17/05/14, str. 20). Și până în urmă cu aproximativ 500 de milioane de ani, viața Pământului ar fi putut fi imună la razele gamma, deoarece totul era sub apă, spune Margaret Turnbull, astrobiolog la Institutul de Știință Global din Antigo, Wisconsin. „Se poate întreba în mod legitim, pentru marea majoritate a Istoria Pământului, „Cui îi pasă?” ”

Turnbull spune că studiul nu acordă vieții suficient credit. De când viața a apărut pe Pământ, „continentele s-au mutat, munți întregi au explodat, erele glaciare au venit și au dispărut, asteroizii s-au izbit în pământ”, spune ea. Ea subliniază că oxigenul era toxic pentru majoritatea vieții de pe Pământ atunci când unii microbi au început pentru prima dată să scoată gazul prin fotosinteză. În ciuda tuturor acestor catastrofe, viața complexă a prevalat. „Supun că GRB-urile nu pot fi factorul limitativ pentru apariția vieții în întreaga galaxie”, spune ea.

Cu toate acestea, Gehrels spune că merită să urmărim legătura dintre GRB și viață, mai ales într-un moment în care astronomii extrapolează că numai Calea Lactee adăpostește miliarde de planete potențial locuibile (SN: 30.11.13, str. 13). Cercetarea exploziei cu raze gamma poate influența, de asemenea, proiecte precum Studiul Centrului Galactic al Institutului SETI, care folosește radiotelescoape pentru a mătura cartierul stelar plin de lângă nucleul Căii Lactee în căutarea transmisiilor de la forme de viață inteligente.

Melott spune că exploziile pot fi cele mai utile pentru înțelegerea extincțiilor în masă de-a lungul istoriei Pământului. În urmă cu un deceniu, el a făcut parte dintr-o echipă care a emis ipoteza că extincția în masă a ordovicianului târziu, care a distrus peste 80% din speciile Pământului în urmă cu aproximativ 440 de milioane de ani, a fost cel puțin parțial cauzată de un GRB. Acest lucru va fi dificil de demonstrat, totuși: spre deosebire de asteroidul care a distrus dinozaurii, o explozie de raze gamma probabil nu are semnătură definitivă în înregistrarea geologică.