Выживем только в бункере, как в Fallout? Что будет с Землей, если рядом взорвется сверхновая

Астроном Сурдин: человечество сможет пережить вспышку сверхновой

true true true Вспышка сверхновой — одно из самых ярких явлений во Вселенной, которое позволяет отжившей свой век звезде на короткое время затмить свет целых галактик. Но что будет с Землей и человечеством, если неподалеку от Солнца взорвется одна из них? Астрономы XX века считали, что сверхновые несут колоссальную угрозу для жизни, сейчас же отношение к ним слегка поменялось. Вместе с астрономом Владимиром Сурдиным «Газета.Ru» разбиралась, может ли сверхновая положить конец человеческой цивилизации даже в гипотетических сценариях и можно ли укрыться от взрыва в бункере.

Яркий конец

Цивилизация, исчезающая во вспышке родной звезды, — отличный образ для научной фантастики. Его не раз использовал, например, писатель Артур Кларк в середине ХХ века. В некоторых рассказах Земле угрожала вспышка сверхновой, что заставило человечество покинуть планету. В рассказе «Звезда» описан более драматичный сценарий: человечество открыло цивилизацию, чья родная планета была уничтожена сверхновой, но жители оставили свои исторические записи, образцы культуры и искусства в бункере глубоко под поверхностью самой отдаленной планеты системы, которая едва-едва пережила вспышку.

При этом в популярной литературе сверхновыми, как правило, называют сверхновые типа II, которые порождаются огромными звездами при коллапсе ядра на поздних стадиях эволюции. Они имеют мало общего со сверхновыми типа Iа — астрономическим явлением совершенно другой природы, связанным с перетеканием материала с одной звезды на другую в тесных системах.

Солнце же ни при каких обстоятельствах не может коллапсировать со вспышкой, поскольку для этого его масса должна быть минимум в восемь раз больше.

Земля все равно будет уничтожена, когда Солнце превратится в красный гигант и поглотит ее, но случится это не быстрее, чем через семь миллиардов лет.

Однако классики астрофизики XX века, включая Иосифа Шкловского, считали, что вспышки сверхновой даже в других звездных системах способны уничтожить жизнь на обитаемой планете. Ее не поглотит пламя, но настигнет мощный поток гамма-излучения и других лучей, которые стерилизуют поверхность. С этой точки зрения, считали они, Земле очень повезло с местоположением в галактике, поскольку поблизости не было достаточно массивных звезд.

Но что бы случилось с Землей и человечеством, если бы такая звезда действительно вспыхнула?

Радиация людям не страшна

Ближайший к Земле кандидат в сверхновые — это красный сверхгигант Бетельгейзе в 550 св. годах. Он столь огромен, что если бы находился в Солнечной системе, то границы его фотосферы находились бы за пределами орбиты Марса. Бетельгейзе нестабильна и непрерывно «мигает», затухая и разгораясь вновь, поэтому ученые считают, что скоро ее ядро может схлопнуться. Однако для астрономов «скоро» — это в течение следующих десяти или ста тысяч лет, а более точный прогноз возможен лишь за несколько дней, поскольку Землю накроет поток нейтрино из ядра. Сама вспышка же будет видна ночью и по яркости напомнит свет от Луны, но не окажет никакого значимого эффекта на людей и технику из-за огромного расстояния.

В порядке мысленного эксперимента можно представить сценарий, при котором Бетельгейзе была бы расположена поблизости от Солнца, например, в 10 св. годах. В этом случае ее вспышка сияла бы в сотни и тысячи раз ярче Луны и при ней можно было бы читать. Несмотря на это, поток тепла от нее все равно был бы несопоставим с солнечным, и угрозы бы не нес. Но что было бы с радиацией?

«Сверхновые вспыхивают по-разному, и очень многого мы о процессах внутри них еще не знаем, так что пользоваться можем лишь грубыми оценками. По этим оценкам, взрыв Бетельгейзе, если бы он произошел поблизости от Солнечной системы, по своему поражающему радиационному действию был бы сравним со сверхмощной солнечной вспышкой», — рассказал «Газете.Ru» астроном Владимир Сурдин.

В теории, в ходе вспышки должны образовываться гамма-лучи как от ядерных реакций, так и от распада короткоживущих радиоактивных элементов. Но пределов своей системы радиация покинуть не может.

«Вокруг массивных звезд, которые вспыхнут как сверхновые, очень много газа, по сути — атмосфера. Она поглощает гамма-лучи и переизлучает как обычный свет. Поэтому некоторые сверхновые — например, знаменитую SN 1987A — можно наблюдать в этом диапазоне, но они не сравнимы по яркости с, например, слиянием нейтронных звезд, вокруг которых материи нет», — пояснил астроном.

Примером такой вспышки служит знаменитое «событие Кэррингтона» 1859 года. Тогда на Солнце произошла беспрецедентно мощная вспышка, в десятки раз мощнее обычных, сопровождающаяся огромным выбросом массы в космос. Они породили магнитную бурю, которая плавила телеграфные провода и вызвала полярные сияния даже над Карибскими островами. Однако гамма-лучи практически не достигли земной поверхности. Косвенные следы радиации от того события могут обнаружить ученые, но она не оказала никакого заметного влияния на жизнь.

«На Земле нас от космических явлений хорошо защищает атмосфера, которая блокирует гамма-лучи и не дает им навредить жизни», — объяснил Сурдин.

По подсчетам ученых, сквозь современную атмосферу может пройти лишь 6х10-29 от исходного гамма-потока. Примерно с той же эффективностью кирпичная стена блокирует луч фонарика, так что острой лучевой болезни от любых космических явлений на Земле можно не бояться.

Но хоть люди на Земле и защищены от радиации, ее атмосфера — нет. Гамма-излучение вызывает рост концентрации оксидов азота, которые способствуют разложению озона. Озон защищает жизнь на поверхности от солнечного ультрафиолета, и без него организмам на поверхности может грозить опасность. Ученые предполагают, что в прошлом истощение озонового слоя уже приводило к массовым вымираниям. Так что если, вопреки современным научным представлениям, сверхновая вызовет мощный гамма-всплеск неподалеку от Земли, людям предстоят нелегкие годы. Правда, выглядеть это будет не как классический апокалипсис, а как тяжелый экологический кризис. Экологический кризис и так начинается на планете прямо сейчас из-за хозяйственной деятельности человека и изменения климата, и пока всерьез пугает он не слишком большое число людей за пределами круга ученых.

Когда потребуются бункеры

Для того, чтобы создать прямую угрозу жизни Земле, сверхновая типа II с пиковой яркостью 109 солнечных должна находиться внутри Солнечной системы. Это означает, что у Солнца была бы гигантская звезда-компаньон, что с учетом его огромной массы полностью изменило бы облик всей системы. Едва ли могли бы сформироваться планеты, а те, что сформировались, с высокой вероятностью были бы выброшены в межзвездное пространство из-за гравитационных возмущений. Словом, моделировать такую вспышку в Солнечной системе всерьез невозможно.

Зато сверхновые типа Ia могут достигать яркости в 1011 солнечной, и представлять угрозу на куда больших дистанциях. Для такой вспышки необходима двойная система, где одна звезда — это белый карлик, а вторая — красный гигант, с которого на первую перетекает вещество. Красный гигант это то, во что превратится Солнце, а белые карлики — это бывшие красные гиганты, сбросившие оболочку, лишившиеся термоядерных реакций и медленно остывающие.

Однако если с красного гиганта перетечет достаточно материи, и масса белого карлика возрастет до 1,4 солнечных, возросшее давление в нем запустит в ядре ядерный синтез с участием углерода. Альтернативный вариант — слияние двух белых карликов с аналогичными последствиями. В обоих случаях внутри мертвой звезды взрывается астрономических размеров термоядерная бомба, которая уничтожает карлик и запускает серию физических процессов, который и виден как вспышка сверхновой. Она медленно разгорается, удваиваясь в яркости раз в 2-3 дня и достигая пика через 2-3 недели.

Такая сверхновая в двух световых годах от Земли на пике будет сиять гораздо ярче, чем Солнце. Она будет обогревать Землю с удельной мощностью 8,5 квт/м2, по сравнению с солнечными 1,3 квт/м2. Светило в семь раз ярче Солнца будет мгновенно обжигать кожу и станет настоящей катастрофой для жизни и цивилизации.

Дневные температуры подскочат минимум на десятки градусов и будут нести прямую, непосредственную угрозу жизни человека: если от жгучего света можно укрыться, то от жаркого воздуха спрятаться гораздо сложнее. Разумеется, животные будут умирать на ходу и на лету, а растения — высыхать и гореть.

Проблемы на этом не закончатся. Столь резкий нагрев неизбежно будет порождать экстремальные погодные явления: ураганы, торнадо и штормы. За испарением огромных масс воды будут следовать мощнейшие ливни и наводнения. В целом, современные климатические модели не в состоянии просчитать точные погодные изменения, которые, к тому же, зависят от широты, на которой вспыхнет сверхновая. Однако с уверенностью можно сказать, что на Земле будет происходить конец света, очень похожий на то, как его видели древние люди.

Это точно будет концом для человеческой цивилизации. Вряд ли вспышка сможет убить всех людей до единого, — кто-то найдет убежище в глубоких пещерах, кто-то окажется в полярных (для сверхновой) районах, где жар не столь силен, кому-то просто повезет. Почти наверняка уцелеют атомные подводные лодки, которым в глубинах океана не страшны штормы. Однако климатические эффекты будут столь непредсказуемыми, что в долгосрочной перспективе люди катастрофу могут и не пережить.

Для выживания в таких условиях людям потребуется замкнутая среда обитания — вроде противоатомного бункера. В фантастике и популярной культуре сильно переоценивают их важность для человеческого вида в случае настоящей ядерной войны: замостить всю площадь планеты бомбами невозможно. Зато настолько близкую вспышку сверхновой лучше будет пережить в бункере за бронированной дверью, где ни страшны ни жар, ни ураган, ни потоп. Как в Fallout — знаменитой серии компьютерных игр про мир после ядерной войны и одноименном сериале от Netflix — или в «Mетро 2033», которая повествует о том же самом, но в российских реалиях.

Спустя несколько недель, когда сверхновая погаснет, появятся новые заботы: в первую очередь, поиск новых источников пищи в условиях полностью разрушенной экосистемы.

Проблема в том, что постройкой таких бункеров придется озаботиться заранее, за многие годы. А предсказать вспышку типа Ia невозможно, астрономы могут лишь выделить кандидатов, которые способны вспыхнуть в следующие геологические эпохи, а могут и завтра. Возможно, если бы такая пара звезд находилась близко к Земле, наука бы продвинулась в их изучении и научилась, например, точно оценивать массу белого карлика и поднимать тревогу, когда она приблизится к 1,4 солнечных. Однако скорость аккреции материи зависит от слишком многих факторов, и предсказание с точностью до нескольких лет или десятилетий едва ли будет возможно.

Человечество же вряд ли отнесется серьезно к прогнозу ученых, предсказывающих катастрофу, которая может случиться в любой момент в течение следующих тысячелетий, но требует реакции уже сейчас.

Так что людям Земли сильно повезло, что в непосредственной близости от Солнца нет ни достаточно массивных звезд, ни двойных систем с белым карликом, готовых вспыхнуть.

Что думаешь? Комментарии