Жизнь после близкого взрыва сверхновой

[alex_semenov]

Возможно ли выживание жизни после сверхновой? Так скажет цивилизация поняла что в пределах 50 световых лет она произошла, если шансы, так скажет уйти в глубь планеты и выжить?

На самом деле есть надежный способ понять за несколько дней (если не недель или месяцев) что вот-вот придет...
Все нейтринные "телескопы" или датчики под землей или водой сойдут с ума от всплеска нейтрино.



Перед взрывом сверхновой появляется надежный предвестник - плотный поток нейтрино.
И вообще говоря, пережить даже близкий взрыв сверхновой, думаю не бог весть какая проблема. Не надо и далеко уходить. Просто на улицу не ходить какое-то время. Под прямые солнечные лучи, потому что сдует озоновый слой и солнечные ожоги будут чудовищные. Но озоновый слой быстро (месяц? вряд ли больше) более-менее восстановится.
Или я ошибаюсь?
Ну красиво на небе будет. Еще одно солнце...

Не интересовался специально, потому что соседей, вроде, способных так пыхнуть у Земли тупо нет. Ну там Бетельгейзе, вроде, как может... Это ближайший кандидат. И тот на 500 св.лет. И он уж точно, если взорвется, то в основном будет красиво и только. Нас особо ничем не достанет.
Вот так это должно выглядеть (недавно же ждали):

[AlexAV]

Возможно ли выживание жизни после сверхновой? Так скажет цивилизация поняла что в пределах 50 световых лет она произошла, если шансы, так скажет уйти в глубь планеты и выжить?

Что касается последствий близкой сверхновой, то тут стоит обратить внимание на событие Хангенберга в позднем девоне. В конце девона было два биотических события сопровождавшихся значимым вымиранием. Событие Келлвассера и событие Хангенберга.

Событие Келлвассера - явное следствие крупного вулканического события, там все признаки на лицо, т.е. резкое потепление, черные сланцы, рост уровня моря и явная асимметрия между вымиранием на суше и в море (событие Келлвассера практически не затронуло сушу, но связано с довольно крупным вымиранием в океане, что довольно типично для крупных излияний траппов).

А вот событие  Хангенберга очень странное. Оно в равной степени затронуло и сушу и море. Для него есть прямые доказательства высоких уровней УФ. Это говорит о том, что существовал какой-то фактор, который привел к длительному разрушению озонового слоя. Таких фактором могло быть теоретически эмиссия галоген-органических соединений при вулканизме, однако сейчас не известно какого-то крупного вулканического события, которое можно было бы ассоциировать с событием Хангенберга. Кроме того, крупное вулканическое событие обычно связано с долгосрочным потеплением климата (из-за эмиссии парниковых газов), однако во время события  Хангенберга ничего подобного не наблюдается. Наоборот, оно связано с сильным падением уровня моря, вероятно связанным с эпизодом оледенения. Не похоже это на последствия вулканизма.

И вот, относительно события  Хангенберга выдвигается такая гипотеза - https://www.pnas.org/content/117/35/21008 . Т.е. то, что оно может быть вызвано близким взрывом сверхновой (на расстояние около 20 pc). Данная гипотеза довольно хорошо объясняет разрушение озонового слоя без накопления парниковых газов, которым должно было бы сопровождаться крупное трапповое извержение. Кроме того, так как атмосферный озон вносит заметный вклад в парниковый эффект  и его разрушение отчасти может объяснить и похолодание климата с эпизодом оледенения,  связанное с событием Хангенберга. Т.е. выглядит довольно правдоподобно (хотя это пока ещё окончательно и не доказано).

Что тут примечательно. Событие Хангенберга не было одномоментным.  Оно длилось около 100 тыс. лет. А это значит, что в том случае, если гипотеза воздействия сверхновой верна, то поток космических лучей такой интенсивности, что генерация под их действием оксидов азота в атмосфере была достаточна для существенного воздействия на фотохимические процессы в стратосфере, сохранялся в течение десятков тысяч лет после самого взрыва сверхновой (длительная генерация космических лучей после взрыва объясняется взаимодействием расширяющегося вещества сверхновой и вмороженного в неё магнитного поля с межзвездным газом).

Если это всё так, то последствия близкого взрыва сверхновой будут следующий. Мгновенный ущерб от вспышки будет несущественным. Поток излучения самой сверхновой на расстояние ~50 св. лет мал по сравнению с энергией получаемой Землёй от Солнца, т.е. излучение сверхновой само по себе мало повлияет на погодные условия на Земле. Ионизирующее излучение сверхновой также практически полностью поглотится в атмосфере и до поверхности планеты доходить практически не будет. Т.е. на поверхности планеты прямое воздействие сверхновой будет мало. Ущерб ограничится только тем, что выйдет из строя вся космическая техника. 

А вот дальше, с некоторой задержкой, начнутся серьёзные проблемы. Под действием ионизирующего излучения сверхновой и генерируемых ей космических лучей в верхней атмосфере начнут накапливаться оксиды азота. Под их действием резко сократится концентрация стратосферного озона, что вызовет два эффекта. Первый (самый важный) - уровень УФ на поверхности Земли сильно повысится и достигнет фитотоксичных уровней. Второй - снижение концентрации озона вызовет заметное похолодание климате. Прятаться самим людям не придётся. Находиться на поверхности в одежде и солнечных очках, поглощающих УФ, можно будет без особого вреда. Но фитотоксичные уровни УФ нанесут очень серьёзный урон сельскому хозяйству. Причём большой урон будет везде. В тропиках максимум проблем будет давать высокий уровень Уф, а в высоких широтах, где проблем с УФ будет меньше, урон нанесёт глобальное похолодание, связанное со снижением вклада озона в парниковый эффект.

В общем через один-два сезона выяснится, что урожай сократился на столько, что существующее население кормить нечем. Причём разрыв между тем, что можно получить и тем что нужно буквально в разы. Ну а далее имеем глобальный социально-политический коллапс. Люди как вид это скорее всего переживут, а вот переживёт ли цивилизация - не уверен. В общем если произойдёт что-то аналогичное событию Хангенберга   -  ничего хорошего не будет точно. А весьма вероятно сверхновая на расстояние 50 св. лет именно к этому и приведёт.

[AlexAV]

Но озоновый слой быстро (месяц? вряд ли больше) более-менее восстановится.

Ну вот в литературе высказываются подозрения, что поток космических лучей, обеспечивающих достаточную генерацию оксидов азота в атмосфере для разрушения озонового слоя, после такого близкого взрыва сверхновой может сохраняться десятки тысяч лет. Т.е. после такого события, то что

Под прямые солнечные лучи, потому что сдует озоновый слой и солнечные ожоги будут чудовищные.

может стать новой нормальностью на исторически большой срок, измеряемый десятками тысяч лет. Но главной проблемой будет даже не это, а воздействие таких уровней УФ на фитоценозы и, соответственно, сельское хозяйство.

[comp]

Но главной проблемой будет даже не это, а воздействие таких уровней УФ на фитоценозы и, соответственно, сельское хозяйство.

Вертикальное сельское хозяйство спасёт гигантов мысли. Если, конечно, хватит энергии и стройматериалов. Побочный эффект - бороться с вымыванием фосфора и других нутриентов будет куда проще, чем в открытом грунте.

[paxan96]

А почему думают Бетельгейзе вырвется следущей? А Антарес разве не пыхнет в конце жизни?

[Инопланетянин]

Если, конечно, хватит энергии и стройматериалов.

На всё человечество? Однозначно нет. Если бы всё было так просто - в Антарктиде пшеницу бы выращивали в таких теплицах. Но не получается.

[alex_semenov]

Если это всё так, то последствия близкого взрыва сверхновой будут следующий. Мгновенный ущерб от вспышки будет несущественным. Поток излучения самой сверхновой на расстояние ~50 св. лет мал по сравнению с энергией получаемой Землёй от Солнца, т.е. излучение сверхновой само по себе мало повлияет на погодные условия на Земле. Ионизирующее излучение сверхновой также практически полностью поглотится в атмосфере и до поверхности планеты доходить практически не будет. Т.е. на поверхности планеты прямое воздействие сверхновой будет мало. Ущерб ограничится только тем, что выйдет из строя вся космическая техника.

А вот дальше, с некоторой задержкой, начнутся серьёзные проблемы. Под действием ионизирующего излучения сверхновой и генерируемых ей космических лучей в верхней атмосфере начнут накапливаться оксиды азота. Под их действием резко сократится концентрация стратосферного озона, что вызовет два эффекта. Первый (самый важный) - уровень УФ на поверхности Земли сильно повысится и достигнет фитотоксичных уровней. Второй - снижение концентрации озона вызовет заметное похолодание климате. Прятаться самим людям не придётся. Находиться на поверхности в одежде и солнечных очках, поглощающих УФ, можно будет без особого вреда. Но фитотоксичные уровни УФ нанесут очень серьёзный урон сельскому хозяйству. Причём большой урон будет везде. В тропиках максимум проблем будет давать высокий уровень Уф, а в высоких широтах, где проблем с УФ будет меньше, урон нанесёт глобальное похолодание, связанное со снижением вклада озона в парниковый эффект.

В общем фильма-ужастика Голливуд по этому поводу создать не сможет... Хотя эти "умники" из любого д... сделают "пулю"! Но хард саинс фикшен... нет...

А почему думают Бетельгейзе вырвется следущей? А Антарес разве не пыхнет в конце жизни?

Так он же тоже на 600 световых лет. Недобьет. Ну никак! Он еще дальше Бетельгейзе.
И вообще.
Давно сказано (еще в 70-х как гипотеза редкости развитых цивилизаций в галактике, гипотеза нашей уникальности) что нам, идиотам, сказочно повезло.
Мало того что мы находимся в Галактике на редкой "орбите" коратации. То есть совращения с рукавами. Мы их РЕДКО пересекаем (были бы ниже или выше от центра Галактики пересекали бы чаще).  Это действительно редкое везение. Но этого мало.
Родились мы где? 5 миллиардов лет назад?
В рукаве Стрельца. Жутком месте.



Где тогда и сейчас идет звездообразование. Вон, Алекс уверяет что мы не просто там родились. Мы там родились, что называется "в рубашке". "С золотой ложкой во рту". То есть с полной литосферой урана. Это (по его гипотезе) чудовищное везение! "Для этого" рядом очень синхронно-редко взорвался ряд сверхновых. И не абы каких! В общем все подарки судьбы!
Но дальше мы ме-е-е-е-едлненно покинули "колыбель". Бурную, неспокойную, где рядом постоянно вспыхивают новые и оказались на миллиарды и миллиарды лет (всю историю Земли) в спокойном пространстве МЕЖДУ руковами. Где тишь да гладь. Относительная. И ме-е-е-е-е-дленно (коротация же!) ползем к другому такому же рукаву. То есть именно на нашей галактической орбите в зоне коротации у нас миллиарды и миллиарды лет от одного рукава (где пыль и газ превращается в звезды) к другому рукаву. Редкое по удобству и спокойствию место.  До входа Солнца в рукав Персея еще аж  1.5 - 3.3 миллиарда лет. Тогда возможно вокруг нас будут часто (тысячи лет?) вспыхивать новые опять. Вот тогда и можно "наедятся" проверить ваши догадки.
А пока - скукотища!

На всё человечество? Однозначно нет. Если бы всё было так просто - в Антарктиде пшеницу бы выращивали в таких теплицах. Но не получается.

Как же не получается?
А это что? Фотошоп?



Еще два года назад боши на антарктической станции  Neumayer Station III собрали урожай свежих овощей!
Вот в таком вот "вагончике". Без солнечного света и прочее и прочее. Почти как на Луне, считай.


Теперь очень многие рвутся повторить.
Конечно Антарктиде еще далеко до житницы и здравницы мира, но мало ли?
 

[Lieut]

Если это всё так, то последствия близкого взрыва сверхновой будут следующий. Мгновенный ущерб от вспышки будет несущественным. Поток излучения самой сверхновой на расстояние ~50 св. лет мал по сравнению с энергией получаемой Землёй от Солнца, т.е. излучение сверхновой само по себе мало повлияет на погодные условия на Земле. Ионизирующее излучение сверхновой также практически полностью поглотится в атмосфере и до поверхности планеты доходить практически не будет. Т.е. на поверхности планеты прямое воздействие сверхновой будет мало. Ущерб ограничится только тем, что выйдет из строя вся космическая техника.

А вот дальше, с некоторой задержкой, начнутся серьёзные проблемы. Под действием ионизирующего излучения сверхновой и генерируемых ей космических лучей в верхней атмосфере начнут накапливаться оксиды азота. Под их действием резко сократится концентрация стратосферного озона, что вызовет два эффекта. Первый (самый важный) - уровень УФ на поверхности Земли сильно повысится и достигнет фитотоксичных уровней. Второй - снижение концентрации озона вызовет заметное похолодание климате. Прятаться самим людям не придётся. Находиться на поверхности в одежде и солнечных очках, поглощающих УФ, можно будет без особого вреда. Но фитотоксичные уровни УФ нанесут очень серьёзный урон сельскому хозяйству. Причём большой урон будет везде. В тропиках максимум проблем будет давать высокий уровень Уф, а в высоких широтах, где проблем с УФ будет меньше, урон нанесёт глобальное похолодание, связанное со снижением вклада озона в парниковый эффект.

Проникновение жесткого ультрафиолета в тропосферу разве не приведет к росту тропосферного озона?

Насколько я понимаю, стратосферный озон никакого вклада в парниковый эффект не дает, наоборот способствует некоторому охлаждению так как не допускает ультрафиолет к поверхности.

[Lieut]

Мы там родились, что называется "в рубашке". "С золотой ложкой во рту". То есть с полной литосферой урана. Это (по его гипотезе) чудовищное везение! "Для этого" рядом очень синхронно-редко взорвался ряд сверхновых. И не абы каких! В общем все подарки судьбы!

Уран и прочие самые тяжелые элементы образуются не при вспышках сверхновых, а при слиянии нейтронных звезд.

[paxan96]

А полюс Бетельгейзе не на нас направлен? Вроде как если попасть под гамма всплеск с полюсов, то и она достанет да нас?

[comp]

Как же не получается?
А это что? Фотошоп?

Мне кажется, изображённого на картинке на 8 миллиардов не хватит.

[AlexAV]

Насколько я понимаю, стратосферный озон никакого вклада в парниковый эффект не дает, наоборот способствует некоторому охлаждению так как не допускает ультрафиолет к поверхности.

Даёт. Причём даёт в обе стороны. С одной стороны он поглощает часть УФ излучения (способствуя охлаждению тропосферы), а с другой - поглощает и переизлучает ИК излучение исхлдящее из тропосферы (таким образом способствуя её нагреву). Вторая часть эффекта как считается всё же доминирует и общий вклад стратосферного озона в парниковый эффект составляет приблизительно 2 Вт/м2 (https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/432454). Это не так уж и много, но и не так мало, чтобы данным эффектом можно было бы вообще пренебречь.

2 Вт/м2 - это приблизительно равно дополнительному радиационному воздействию от антропогенного увеличения концентрации углекислого газа от прединдустриального к современному. Если этот вклад от стратосферного озона внезапно исчезнет - похолодание будет весьма заметным.

Проникновение жесткого ультрафиолета в тропосферу разве не приведет к росту тропосферного озона?

Тот УФ который нужен для образования озона и тот который озон поглощает - немного разные УФ.

Для образования озона нужен УФ в континуума Герцберга (200-242 нм), который может индуцировать реакцию

O₂ + hv = O + O

Этот УФ поглощается молекулярным кислородом и не доходит до нижних слоёв атмосферы вне зависимости есть ли в стратосфере озон или нет.

А озон поглощает куда более длинноволновое излучение в полосе Хартли (198 - 310 нм) и Хеггинса (310 - 360 нм). УФ-излучение с длиной волны менее 242 нм не может индуцировать образование озона из кислорода. А это большая часть того, что поглощает стратосферный озон.

Т.е. от того, что в стратосфере озона станет меньше производство озона в более низких слоях атмосферы через механизм фотолиза молекулярного кислорода сколько-нибудь существенно не увеличится.

В основном тропосферный озон образуется через реакцию фотолиза оксида азота:

NO₂ + hv = NO + O
O + O₂ +M = O₃ + M

Из-за увеличения потока УФ в отсутствии стратосферного озона эффективность этого механизма может вырасти. Но лишь ограниченна, так как его скорость в конечном счёте ограничена скоростью окисления NO до NO₂, которое в атмосфере идёт в основном за счёт взаимодействия NO с радикалами HO₂ и органическими радикалами RO₂, а их источники в тропосфере ограничены. В следствии этого едва ли рост количества тропосферного озона (и поглощение им УФ) полностью компенсирует сокращение объёма стратосферного. 

[Lieut]

Из-за увеличения потока УФ в отсутствии стратосферного озона эффективность этого механизма может вырасти. Но лишь ограниченна, так как его скорость в конечном счёте ограничена скоростью окисления NO до NO2, которое в атмосфере идёт в основном за счёт взаимодействия NO с радикалами HO2 и органическими радикалами RO2, а их источники в тропосфере ограничены

Это в стратосфере или тропопаузе. При комнатной температуре и давлении (т.е. в тропосфере) NO очень быстро реагирует с кислородом O2.

Тропосферный озон уж точно очень сильный парниковый газ.

[paxan96]

А Канопус не кандидат в сверхновые? Масса вроде как позволяет.

[alex_semenov]

А Канопус не кандидат в сверхновые? Масса вроде как позволяет.

Так тоже ж далековато! Аж 310 св. лет!
Вот невезуха! И подорваться не на чем! Ну что за место то во Вселенной, такое скучное?
 

[paxan96]

А Канопус не кандидат в сверхновые? Масса вроде как позволяет.

Так тоже ж далековато! Аж 310 св. лет!
Вот невезуха! И подорваться не на чем! Ну что за место то во Вселенной, такое скучное?
 

Так есть предположение что взрыв сверхновой ускорил процесс эволюции человека, точнее превращение в человека.

[Dem]

Ну вот в литературе высказываются подозрения, что поток космических лучей, обеспечивающих достаточную генерацию оксидов азота в атмосфере для разрушения озонового слоя, после такого близкого взрыва сверхновой может сохраняться десятки тысяч лет.

Ну это не просто космические лучи, а собственно разлетающееся вещество сверхновой.
Т.е. оно прилетит с достаточной задержкой после вспышки - скорость порядка 1000–1500 км/с - т.е. световой год за два-три века. И основным фактором скорей будут не столько проблемы с озоновым слоем а тормозное излучение от втыкания частиц в атмосферу.
И чем дальше сверхновая - тем дольше эта волна будет проходить мимо... и тем она слабее будет

[paxan96]

Ну вот в литературе высказываются подозрения, что поток космических лучей, обеспечивающих достаточную генерацию оксидов азота в атмосфере для разрушения озонового слоя, после такого близкого взрыва сверхновой может сохраняться десятки тысяч лет.

Ну это не просто космические лучи, а собственно разлетающееся вещество сверхновой.
Т.е. оно прилетит с достаточной задержкой после вспышки - скорость порядка 1000–1500 км/с - т.е. световой год за два-три века. И основным фактором скорей будут не столько проблемы с озоновым слоем а тормозное излучение от втыкания частиц в атмосферу.
И чем дальше сверхновая - тем дольше эта волна будет проходить мимо... и тем она слабее будет

А если солнце окажется в этот момент в максимуме активности оно разве не будет тормозить, и так скажем защищать нас?

[Dem]

А если солнце окажется в этот момент в максимуме активности оно разве не будет тормозить, и так скажем защищать нас?

Боюсь, мощи не хватит - набегающим потоком промнёт и гелиосферу и магнитные поля до каих-то скромных величин, не факт что хотя бы Меркурий в них останется.
Тут конечно считать надо

[AlexAV]

а тормозное излучение от втыкания частиц в атмосферу.

Тормозное излучение, большая часть заряженных частиц (протоны и прочие адроны, а также электроны, как самих космических лучей, так и вторичные, образующиеся в результате ядерных реакций в атмосфере), вторичные нейтроны и гамма-излучение до поверхности вообще практически не дойдёт при абсолютно произвольно большом количестве космической радиации попадающем в атмосферу планеты. В какой-то мере до поверхности доходят вторичные мюоны, но мало вероятно, что они способны создать фон представляющий существенную опасность для биосферы. Вообще биосфера к ионизирующей радиации довольно устойчива (на самом деле чуть ли не единственный случай, когда наблюдалось разрушение экосистем (локальное) в результате прямого действия ионизирующего излучения - рыжий лес в Чернобыле, но это при фоне > 500 мР/час).

По расчётам при взрыве сверхновой на расстояние 50 пс максимальная годовая доза мюонов у поверхности Земли будет около 400 мЗв (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aa6c57). Это соизмеримо с уровнем дозовой нагрузки в регионах в которых на поверхность выходят урановые и ториевые руды (скажем в окрестностях г. Рамсар около 250 мЗв/год) и для разрушения экосистем категорически недостаточно. Конкретно для крупных теплокровных (включая человека) такой фон будет слабовредным фактором мало влияющим на жизнеспособность соответствующих видов.

А вот последствия разрушения озонового слоя в следствии накопления в верхней атмосфере оксидов азота будут куда более существенными. Снижение концентрации озона в стратосфере на 60% (что также прогнозируется в случае взрыва сверхновой на расстояние 50 пс при наиболее неблагоприятном стечение обстоятельств) достаточно для того , чтобы уровень жесткого УФ у поверхности достиг значений достаточных для существенного угнетения роста растений и падения первичной продуктивности до такой степени, чтобы начать разрушать пищевые цепочки и, соответственно,  вызвать существенное массовые вымирание.

Так что нет, прямое воздействие ионизирующего излучения тут, видимо, малосущественно, а вот основной фактор тут - сокращение количества стратосферного озона в результате накопления оксидов азота в верхней атмосфере.