9 октября 2022 года космические телескопы зафиксировали струю фотонов высокой энергии, летящую через космос к Земле, что является свидетельством взрыва сверхновой на расстоянии 1,9 миллиарда световых лет от нас. Такие события известны как гамма-всплески, и астрономы, продолжающие изучать это событие, заявили, что оно было «самым ярким за все время».
Теперь группа ученых обнаружила, что этот взрыв вызвал измеримые изменения в количестве ионизированных частиц, обнаруженных в верхних слоях атмосферы Земли, включая молекулы озона, которые легко поглощают вредное солнечное излучение.
«Озон был частично истощен — он был временно разрушен», — сказал Пьетро Убертини, астроном из Национального института астрофизики в Риме, который участвовал в открытии атмосферного явления. Эффект был заметен всего за несколько минут, прежде чем озон восстановился, так что «ничего серьезного» не было, сказал доктор Убертини. Но если бы сверхновая взорвалась ближе к нам, сказал он, «это была бы катастрофа».
Открытие, о котором сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, демонстрирует, как даже взрывы, происходящие вдали от нашей солнечной системы, могут влиять на атмосферу, которую можно использовать в качестве гигантского детектора экстремальных космических явлений.
Большая часть атмосферного озона сосредоточена в тонком слое стратосферы, на высоте от 10 до 25 миль над поверхностью Земли. Именно на этой высоте исследователи обнаружили озоновую дыру над Антарктидой, возникшую в основном из-за использования химических веществ, называемых хлорфторуглеродами, которые когда-то обнаруживались в аэрозольных баллончиках и пенопласте. Озоновый слой поглощает большую часть ультрафиолетового излучения нашего Солнца, которое может вызвать солнечные ожоги, рак кожи и повреждение урожая.
Моделирование показало, что гамма-всплеск в нашем Млечном Пути может уничтожить стратосферный озоновый слой на долгие годы, достаточно надолго, чтобы вызвать широкомасштабное вымирание.
Озон также существует в более низких концентрациях выше в ионосфере, части атмосферы, которая простирается на высоту от 37 до 310 миль. На этих высотах он оказывает некоторый защитный эффект, но гораздо меньший, чем на более низких высотах.
Чтобы изучить последствия прошлогоднего гамма-всплеска на Земле, доктор Убертини и его коллеги искали сигналы в верхней части ионосферы, используя данные Китайского сейсмо-электромагнитного спутника, орбитального аппарата, предназначенного для изучения изменений в атмосфере во время землетрясений.
Они обнаружили резкий скачок электрического поля в верхней части ионосферы, который они коррелировали с сигналом гамма-всплеска, измеренным Международной лабораторией гамма-астрофизики Европейского космического агентства, миссией, запущенной в 2002 году для наблюдения за излучением от далеких небесных тел.
Исследователи обнаружили, что электрическое поле увеличилось в 60 раз, когда гамма-лучи ионизировали (по сути, выбивая электроны) молекулы озона и азота высоко в атмосфере. После ионизации молекула не может поглощать ультрафиолетовое излучение, временно подвергая Землю большему количеству разрушительных солнечных лучей.
Известно, что гамма-всплески ионизируют молекулы в нижней части ионосферы, на высоте примерно 215 миль над поверхностью Земли. Но, по словам Лоры Хейс, физика из Европейского космического агентства, ученые впервые доказали, что подобные космические взрывы могут повлиять на всю ионосферу.
