Εκρηξη σουπερνόβα «κατέστρεψε» τμήμα του όζοντος για λίγα λεπτά το 2022

Στις 9 Οκτωβρίου 2022, τηλεσκόπια στο Διάστημα συνέλαβαν έναν πίδακα φωτονίων υψηλής ενέργειας που έτρεχαν μέσω του Σύμπαντος προς τη Γη – ένδειξη μιας έκρηξης υπερκαινοφανούς αστέρα (σουπερνόβα) 1,9 δισ. έτη φωτός μακριά από τον πλανήτη μας.

Τέτοια συμβάντα είναι γνωστά ως εκρήξεις ακτίνων γάμμα, και οι αστρονόμοι που συνέχισαν να μελετούν τη συγκεκριμένη έκρηξη αποφάνθηκαν ότι ήταν η «λαμπρότερη όλων των εποχών», σύμφωνα με ρεπορτάζ των New York Times.

Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων ανακάλυψε ότι αυτή η έκρηξη προκάλεσε μια μετρήσιμη αλλαγή στον αριθμό των ιονισμένων σωματιδίων που βρίσκονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης, συμπεριλαμβανομένων των μορίων του όζοντος, τα οποία απορροφούν εύκολα την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία.

«Το όζον εξαντλήθηκε μερικώς – καταστράφηκε προσωρινά» λέει ο Πιέτρο Ουμπερτίνι, αστρονόμος στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής στη Ρώμη, ο οποίος συμμετείχε στην ανακάλυψη του ατμοσφαιρικού γεγονότος. Το φαινόμενο ήταν ανιχνεύσιμο για λίγα μόλις λεπτά πριν το όζον αποκατασταθεί, επομένως δεν ήταν «τίποτα σοβαρό» σύμφωνα με τον δρ. Ουμπερτίνι, αλλά αν είχε εμφανιστεί πιο κοντά μας «θα είχε καταστροφικές συνέπειες».

Η ανακάλυψη παρουσιάστηκε την Τρίτη 14/11 σε άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications και δείχνει πώς ακόμη και εκρήξεις που συμβαίνουν μακριά από το ηλιακό μας σύστημα μπορούν να επηρεάσουν την ατμόσφαιρα της Γης, η οποία ενδέχεται να χρησιμοποιηθεί ως γιγάντιος ανιχνευτής ακραίων κοσμικών φαινομένων.

Το μεγαλύτερο μέρος του ατμοσφαιρικού όζοντος συγκεντρώνεται σε ένα λεπτό στρώμα της στρατόσφαιρας, περίπου 16 έως 40 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της Γης. Σε αυτή την περιοχή οι ερευνητές ανακάλυψαν μια τρύπα στο όζον πάνω από την Ανταρκτική, η οποία προέρχεται σε μεγάλο βαθμό από τη χρήση χημικών ουσιών που ονομάζονται χλωροφθοράνθρακες – κάποτε ανιχνεύονταν σε σπρέι αεροζόλ και στον πλαστικό αφρό.

Το στρώμα του όζοντος απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ηλιο, η οποία μπορεί να προκαλέσει ηλιακά εγκαύματα, καρκίνο του δέρματος και ζημιές στις καλλιέργειες. Οι προσομοιώσεις έχουν δείξει ότι μια έκρηξη ακτίνων γάμμα στον Γαλαξία μας θα μπορούσε να εξαφανίσει το στρώμα του όζοντος της στρατόσφαιρας για χρόνια – προκαλώντας εκτεταμένες εξαφανίσεις στη χλωρίδα και την πανίδα της Γης.

Το όζον υπάρχει επίσης σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις σε υψηλότερα σημεία της ιονόσφαιρας – ενός τμήματος της ατμόσφαιρας που εκτείνεται σε υψόμετρο 60 έως 500 χλμ. Σε αυτά τα υψόμετρα έχει κάποια προστατευτική δράση, αλλά πολύ λιγότερη από ό,τι σε χαμηλότερα ύψη.

Για να μελετήσουν τα αποτελέσματα της έκρηξης των ακτίνων γάμμα του περασμένου έτους στη Γη, ο δρ Ουμπερτίνι και οι συνεργάτες του αναζήτησαν σήματα στην κορυφή της ιονόσφαιρας, χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον «Σεισμο-Ηλεκτρομαγνητικό Δορυφόρο» της Κίνας – μια τροχιακή κατασκευή που έχει σχεδιαστεί για να μελετά τις αλλαγές στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια σεισμών.

Εντόπισαν ένα απότομο άλμα του ηλεκτρικού πεδίου στην κορυφή της ιονόσφαιρας, το οποίο συσχέτισαν με το σήμα έκρηξης ακτίνων γάμμα που μετρήθηκε από το Διεθνές Εργαστήριο Αστροφυσικής Ακτίνων Γάμμα της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας – μια αποστολή που ξεκίνησε το 2002 για να παρατηρεί ακτινοβολίες από μακρινά ουράνια αντικείμενα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το ηλεκτρικό πεδίο αυξήθηκε κατά 60 φορές, καθώς οι ακτίνες γάμμα ιονίζουν (ουσιαστικά απομακρύνουν τα ηλεκτρόνια από) τα μόρια του όζοντος και του αζώτου ψηλά στην ατμόσφαιρα.

Μόλις ιονιστεί, το μόριο δεν είναι σε θέση να απορροφήσει οποιαδήποτε υπεριώδη ακτινοβολία, εκθέτοντας προσωρινά τη Γη σε περισσότερες βλαβερές ηλιακές ακτίνες. Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι γνωστό ότι ιονίζουν μόρια στον πυθμένα της ιονόσφαιρας μέχρι περίπου 340 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της Γης.

Αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες απέδειξαν ότι κοσμικές εκρήξεις όπως η περυσινή είναι δυνατόν να επηρεάσουν ολόκληρη την ιονόσφαιρα. Είναι ασυνήθιστο μακρινά κοσμικά φαινόμενα να προκαλούν τόσο μεγάλες ατμοσφαιρικές διαταραχές. Σύμφωνα με τον δρ Ουμπερτίνι, εάν η έκρηξη ακτίνων γάμμα ήταν ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη, θα μπορούσε να είχε ιονίσει αρκετό όζον ώστε να αποδυναμώσει το προστατευτικό φράγμα του για ημέρες ή και μήνες.

Αλλά οι πιθανότητες να συμβεί κάτι τέτοιο είναι μικρές. Εκρήξεις τόσο ισχυρές όσο αυτή που συνέβη τον περυσινό Οκτώβριο είναι σπάνιες και συμβαίνουν μόνο μία φορά κάθε 10.000 χρόνια. Και επειδή οι ακτίνες γάμμα ρέουν από τους υπερκαινοφανείς αστέρες ως πίδακες, πρέπει παράλληλα να προσανατολιστούν στη «σωστή» κατεύθυνση για να χτυπήσουν τη Γη. Τα καλά νέα είναι ότι το όζον επιδιορθώνεται από μόνο του – τελικά, τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια επανασυλλαμβάνονται από ιονισμένα μόρια στον αέρα.

Στην περίπτωση του περυσινού φαινομένου, μέρος της ασπίδας που προστατεύει τη Γη από τους τρομερούς κινδύνους του Διαστήματος αποκαταστάθηκε, κρατώντας τον πλανήτη και τους κατοίκους του ασφαλείς για λίγο ακόμη από τη θανατηφόρα ακτινοβολία που διαφορετικά θα έστελνε ο Ηλιος στον δρόμο μας.