|Evren/ Yıldızlar ve Yaşamları/ Gama Işını ya da Işınımı/ Gama Işını Patlamalarının Dünya'ya Etkileri


GAMA IŞINI PATLAMALARI(GIP) VE DÜNYA'YA ETKİLERİ
Gama ışını patlamaları(GIP) ile ilgili çalışmalar, hem patlamaların mekanizmalarını anlamaya, hem de olası bir GIP'ın Dünya'ya etkilerinin neler olacağını saptamaya yönelik devam etmektedir.
Bilim adamları gama ışını patlamalarını, Dünya'daki yaşamı tehdit eden evrendeki önemli olaylardan daha tehlikeli buluyor. Gama ışını patlamalarını bu kadar tehlikeli yapan ise bu patlamaların muazzam gücü. Bununla beraber her yıl 300.000 GIP meydana geliyor ve gerçekleşen her 300 GIP'dan yalnızca biri bize dönük oluyor. Dolayısıyla sadece biri gözlemlenebiliyor. Dünya'nın bu patlamalarla karşılaşabilmesi için ise ışınımın Dünya'yı nişan alması gerekiyor.
Patlamaların etkisi, patlamaların türüne ve mesafeye bağlı olarak değişmektedir. Çünkü uzun ve kısa süreli olarak sınıflandırılan patlamaların hem oluşum şekilleri hem de ürettikleri enerjiler farklılık gösterir.
Uzun süreli GIP'lar, 2-100 sn kadar süren ve çoğunlukla dev kütleli yıldızların süpernova patlaması sonucu çökmesi ile ilişkilendirilmektedir. Patlama sonrası ortaya çıkan zıt yönlü ikiz gama ışınları, yaklaşık 10 sn içinde Güneş'in 15 milyar yıllık ömrü boyunca yayacağı enerjiden daha çok enerji yayar. Bu muazzam patlamalar, Dünya'nın büyük bir kısmını yok edebilecek güçtedir. Bu yüzden süpernova patlamaları, gama ışını patlamalarının en tehlikelisi olarak bilinir.
Patlamaların gücü, bu patlamaların Dünya üzerindeki etkileri ortaya konularak anlaşılabilir. 6000 ışık yılı uzaklıktaki bir patlama, eski çağlarda olduğu gibi bir kitlesel yok oluşa sebep olabilir. Bu, 3000 megaton bombayı Dünya atmosferinde aynı anda patlatmak gibidir. Eğer patlama 1000 ışık yılı uzaklıkta olursa bu patlama, yaklaşık 100.000 megaton nükleer bomba etkisinde olur. Bu durum Dünya'nın herhangi bir yerinde Hiroşima atom bombasına birkaç mil uzaklıkta olmak gibidir. Eğer 100 ışık yılı uzaklıkta bir patlama meydana gelirse çok daha kötüsü olur; atmosfer dağılır, dev dalgalar oluşur ve Dünya'nın yüzeyi erimeye başlar. 4,3 ışık yılı uzaklıktaki en yakın yıldız olan Alfa Sentori'de patlama olursa, Dünya'daki yaşam şansı yalnızca milyonda birdir. Yeryüzü tamamen yanmış olur ve geriye sadece kayalık kısımlar kalır.
Bugüne kadar yapılan gözlemler ise; uzun süreli patlamaların, metal oranının düşük olduğu (hidrojenden ağır elementlerin düşük olduğu) bölgelerde, yani genç gökadalarda gerçekleştiğini gösteriyor. Gökadalar yaşlandıkça, ağır elementlerce zenginleşiyor. Gökadamız Samanyolu da metal bakımından zengin bir yer. Bu da patlamaların çoğunluğunu oluşturan uzun süreli patlamaların, Samanyolu'nda gerçekleşme olasılığının pek fazla olmadığını gösteriyor. Bu patlamaların çoğunlukla bizim galaksimizden farklı olan çok uzaklardaki genç galaksilerde olduğu tahmin ediliyor. Bu sebeple milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki galaksilerde gerçekleşen patlamaların ölümcül radyasyonu, Dünya'ya ulaştığında zarar veremeyecek kadar azalmış oluyor.
Kısa süreli GIP'lar ise; 2 sn'den kısa süren ve çoğunlukla nötron yıldızlarının birleşmesiyle oluşan patlamalardır ve uzun süreli patlamalardan daha gizemlidir. Bu patlamalar, bizim galaksimizde de olabilecek, Dünya'nın kaçamayacağı olaylardır. Çünkü nötron yıldızları, Samanyolu gibi yaşlı galaksilerde bolca bulunuyor. Bilim adamları, Samanyolu galaksisinde günün birinde birleşecek nötron yıldızları olduğunun ve bu birleşimin muhtemelen Samanyolu'nun ömrü içinde olabileceğinin üzerinde duruyor.
Bilim adamlarının senaryolarına göre; dev yıldızlar(collapser) Samanyolu'nda az olduğundan patlamanın faili, sadece birkaç bin ışık yılı uzaklıkta çöken bir çift nötron yıldızı olabilir. Çarpışma yalnızca saniyenin yüzde biri kadar sürer ve sonuçta iki güçlü gama ışın jeti kozmik gülleler gibi her iki kutuptan çıkar ve bunlardan biri doğrudan Dünya'ya yönelir.
Bu ışınlar, gezegenin bir yarım küresine yüksek enerjili fotonların kısa süreli ama şiddetli bombardımanı ile çarpar ve Dünya'nın manyetik alanını etkileyen bir şok dalgasına sebep olur.
X-ışınlarından daha tehlikeli olan gama ışınları, yüksek enerji yüklüdür. Yine de uzaydan gelen gama ve x-ışınları, büyük oranda kalın Dünya atmosferi tarafından azaltılır. Dolayısıyla yer seviyesindeki etkiler doğrudan değil, dolaylıdır. Yüzeye ulaşan olay enerjisinin küçük bir kısmı yer yüzeyine tehlikeli UV ışını olarak ulaşır. Ancak bu, olayın devam süresi ile sınırlıdır. Bu çarpmanın bazı canlıları etkileme olasılığı olsa da, biyolojik bir felaketin sadece bunun etkisiyle olması mümkün değildir. Elbette zayıf atmosfer tabakasının olduğu gezegenlerde yüzeyde biriken enerji daha büyük olur ve çok daha ciddi etkiler ortaya çıkabilir. Yine de patlama sonrası Dünya'ya gelecek atom altı parçacıkların etkilerinin ne olacağı ise tam olarak bilinmiyor.
GAMA IŞIMASI ANİDEN GELİR VE OZONU YOK EDER
Birer ışık olan gama ışınları, ışık hızında (300 000 km/s hızla) yol aldıklarından Dünya'ya vardıklarında her şey biter. Bu yüzden bu konuda insanları uyaracak ya da koruyacak bir sistem bulunmuyor. Bu olduğunda, gündüz ya da gecenin ortasında gökyüzünde aniden çok kısa bir süre için parlak bir ışık yeni bir güneş gibi belirir. Gama ışınlarının kendileri görünmezdir fakat atmosfer onları soğurur ve görülebilir dalga boylarında geri salar. Böylece gama ışınları, atmosfere sızarken tüm gökyüzü gözleri kamaştıracak şekilde parlaklaşır. Bu da bir şeylerin ters gittiğinin ilk göstergesi olur.
Gama ışınları, Dünya'ya ulaştığında ilk darbeyi alacak olan atmosferdir. Bilim adamları, atmosferin sadece 85 dk'da çok ciddi bir zarar göreceğini ve düzelmesinin 10 yıl kadar alacağını tahmin ediyor.
Yüksek enerji dalgaları, atmosferdeki iki ana gazın ayrı moleküllerini tahrip eder. Bu gazlar oksijen (O2) ve nitrojendir(N2). Her elementin tek atomu tekrar birleşmek için serbest kalır. Bu kimyasal karışıklıkta nitrojen ve oksijen bir araya gelip tehlikeli nitrojen oksit bileşikleri meydana getirir.(N2O, NO, NO2, N2O3)
Nitrojen oksitler yani NO ve NO2'lerin ozona katalitik olarak zarar verdiği uzun zamandır biliniyor. Böylece tek bir nitrojen oksit molekülü, 1000 ozon molekülüne zarar vererek hızlı bir ozon yıkım sürecini başlatır.
NO + O3 -------- NO2 + O2
NO2+ O -------- NO + O2
----------------------------------
Sonuç: O3 + O -------- O2 + O2
Kansas Üniversitesinin örneklediği GIP'a göre, atmosfer gazlarının hızla reaksiyona girmesi sonucunda, ozonun yani Güneş'in UV'sine karşı tek koruyucu kalkanımızın %40'ı tahrip olur. Böylece Dünya aniden koruyucu ozonundan sıyrılır ve yeryüzü öldürücü UV ışını saldırısına uğrar. Bu da yeryüzündeki UV miktarının %80 oranında artmasına sebep olur.
Ozondaki tahribat ve yeryüzüne ulaşacak UV oranı gerçekleşen patlamanın şiddetine, mesafesine, patlamanın Dünya'nın hangi bölgesinde ve yılın hangi zamanında olduğuna bağlı olarak değişebilmektedir. Zararlı UV ışınlarındaki artışın en ani etkisi güneş yanıkları ve deri kanserleri olur. Ancak felaket bununla bitmez.
DUMAN(DUHAN) TABAKASI DÜNYAYI KAPLAR
Atmosferde gerçekleşen tepkimeler sonucunda ortaya çıkan nitrojen dioksit, kötü kokulu tehlikeli bir gazdır. Bu gaz, normalde atmosferde çok küçük miktarlarda bulunur ama gama ışını dalgasının ardından hızla miktarı artar. Artan NO2 sebebiyle birkaç saat içinde "kalın kızılımsı ya da kahverengi çok koyu bir duman tabakası" gezegeni kaplamaya başlar.
Çok hızlı bir şekilde oluşan bu duman tabakası, bir elek görevi görür, kısa dalga boyuna sahip mor ötesi ışınlarını geçirirken, bize ısı veren uzun dalga boyu ışınlarının geçmesini engeller. Böylece Güneş'in kendisi bir ölüm unsuru haline gelir. Dünya yüzeyine ulaşan zararlı UV ışınları, organizmaları çeşitli şekillerde etkiler.
CANLI YAŞAM VE DNA TAHRİB OLUR
Spektrumun 290-315 nm'lik kısmı olan UVB ışınları, DNA moleküllerine direkt zarar verirken, diğer biyomoleküllerde de hasar yaratır. UVB organizmalar üzerinde, metabolizma hızının ve fotosentez yapma kapasitesinin azalması, büyüme hızında yavaşlama, hücre bölünmesinde gecikme/durma veya hücre ölümü gibi çeşitli yollarla etkisini gösterir. Çok hücreli canlılar üzerinde ise gelişimsel gecikmelere ve anormalliklere, değişmiş doku bileşimlerine ve kansere neden olabilmektedir.
Ozon tabakasının zarar görmesi ile fitoplanktonlar, öldürücü UV'lere maruz kalır. Fitoplanktonlar, okyanusta yaşayan ve fotosentez yapan basit su yosunlarıdır. Bu yüzden de Güneş ışığına ihtiyaçları vardır. Deniz besin zincirinden fazla miktarda fitoplankton eksilirse okyanus ekosistemi de çöker. Bu bütün halkaları birbirine bağlı büyük bir zincirdir. Okyanus yüzeyine yakın yerlerde yaşayan ve özellikle de çevre ile etkileşim içinde olan canlı türleri de çok fazla korumaları olmadığından muhtemelen hemen ölür. İleriki aylarda kıyı suları kırmızı ve turuncuya dönüşebilir. Dünya çapında büyük bir kıtlığın ilk göstergesi ise ölü balıkların kıyılara vurması olur. Patlamanın şiddetine bağlı olarak birçok tür yok olabilir.
Karada ise UV ışın darbeleri ve soğuk iklim nedeniyle güçsüzleşmiş olan ürünler bozulur. Böylece Dünya'da gıda yetiştirilen yerlerin sayısı aniden azalır. Güneş ışığından mahrum kalan bitkiler, fotosentez yapamaz ve Dünya'nın her yerindeki bitkiler ölebilir. Bu ani değişikliğin besin zincirinin en alt katmanını tamamen yok etmesi bile mümkün. Bu da bitkilerle beslenen hayvanları ve insanları etkiler. İnsanlık tahmin edilemez boyutta bir kıtlıkla yüz yüze gelebilir ve milyarlarca insan açlıktan ölebilir.
GIP Sonrası DNA Hasarı ve Bir Simülasyon
Kansas Üniversitesinden Adrian Melott ve Brian Thomas, ekip arkadaşlarıyla birlikte görece yakınlarda olabilecek bir yıldız patlaması kaynaklı gama ışını patlamasının Dünya atmosferine etkilerini hesapladılar. Hesaplamaları sonucunda gezegenin DNA hasarına en hassas olduğu bölgeleri gösteren bir simülasyon hazırladılar.
Sadece 10 sn'lik bir patlamanın atmosferin koruyucu ozonunun neredeyse yarısını, haftalar içinde yok edebileceğini ve yeniden onarımın en az 5 yıl alacağını, 5 yıl sonra bile % 10'luk hasarın hala söz konusu olabileceğini ortaya koydular.
Güneş'in zararlı UV'sinden, deniz yüzeyinden birkaç fit aşağıda yaşayan derin deniz canlılarının korunabileceğini buna rağmen, yüzeyde yaşayan ve deniz besin zincirinin temelini oluşturan planktonlar ile diğer yüzey canlılarının kurtulamayacağını öngördüler.
Bu simülasyonda, Mart ayında gün ortasında, ekvator üzerinde gerçekleşen bir gama ışını patlamasının sonucunda gerçekleşen DNA hasarı görülmektedir. 0. günde patlamadan önceki "normal" yıl görülmektedir. Beyaz renk, küresel yıllık DNA hasarı ortalama hızı olarak kodlanmıştır. Mavi renk, bunun altındaki değeri ve artan koyu kırmızı renk ise yüksek hasar hızını göstermektedir. Etkiler birkaç ay çok yoğun olmakla beraber yıllarca sürmektedir. Pembeden daha koyu olan bölgelerde, su yüzeyine yakın yaşayan organizmalarda yaygın ölümcül UV düzeyine karşılık gelmektedir. Patlamanın gerçekleştiği enlemler, yılın hangi zamanında ve günün hangi vaktinde olduğu, Güneş ışığının en çok geldiği zamanlar açısından farklı etkiler ortaya çıkarmaktadır.
KÜRESEL ISINMA TETİKLENİR, İKLİMLER DEĞİŞİR
Gama ışınları Dünya'yı delip geçemediği için Dünya'nın diğer yarısı etkilenmez. Diğer tarafta bulunanlarda güneş yanıkları olmaz. Ancak tükenmiş ozonun ve atmosfer bileşimindeki değişimin etkileri eninde sonunda diğer tarafa ulaşır. Bu etkilerin neler olacağı ise kesin olarak bilinmiyor.
Gama ışını patlamasının yakınlığına ve şiddetine bağlı olarak gerçekleşen ozon tabakasındaki tahribat ve artan UV ışınları da tüm Dünya'da sıcaklıkların artmasına ve iklimlerde hızlı değişimlere sebep olabilir. Bu değişimler hortumlar, tsunamiler ve kasırgalar gibi birçok felaketi de beraberinde getirebilir. Bir teoriye göre de gama ışını patlamalarının etkisiyle daha da ısınmakta olan Dünya iç çekirdeğinin, "iç çekirdek kaynaklı gazların" atmosfere çıkışını arttıracağına ve küresel ısınmaya neden olacağına inanılmaktadır.
ISINMA ARKASINDAN SOĞUMA-DONMA OLUŞUR
Diğer taraftan eğer bir gama ışını patlaması yeterince yakında gerçekleşirse, oluşan NO2 duman tabakası Güneş ışığının %10'unu perdeleyebilir. Güneş ışığındaki bu kadarlık azalma, bir buz çağının oluşabilmesi için yeterlidir. Bu durumda sıcaklıklarda ciddi düşüşler olur ve büyük kara parçalarında kar yaz boyu yerde kalır. Hiç umulmadık yerlerde kar ve buzlanma görülür.
Patlamadan sonra atmosferdeki nitrojen bileşikleri, nitrik asit(HNO3) yağmurlarına yol açar. Bu şekilde atmosfer normale döner. Nitrik asit yağmurlarının, çeşitli canlılar üzerinde(amfibianları da içeren) olumsuz etkileri olabilirken, bir GIP'ı takip eden birikme miktarının ciddi bir etkisi olmayacak kadar küçük olacağı görülmektedir. Zamanla biriken nitratın, özellikle azotla beslenen kara bitkileri gibi bazı canlılara -gübre görevi yaparak- yarar sağlama olasılığı da vardır.
ALT YAPI ÇÖKER VE KARANLIK ÇAĞ BAŞLAR
Gama ışını dalgası, elektromanyetik etki yarattığı için ilk önce uydular yok olur ve uydulardan gelen veriler aniden durur. Patlamanın uzaklığına bağlı olarak elektronik cihazların çoğunun hassas devreleri yanabilir ve hatta patlama, elektrikle ilgili her şeyi yok edebilir. Tüm Dünya'da güç dağıtımını ortadan kaldıracak güç dalgalarının oluşmasıyla alt yapı olduğu gibi çökebilir. Bu durumda her şey tam bir karmaşa içine girer ve insanlık karanlık çağlara geri döner.
Gerçek bir felaketin başladığını çok az kişi fark eder. Öldürücü UV seviyelerindeki artış tespit edildiğinde insanlara acil uyarı yapılmak istense de kitle erişim sekteye uğradığından kimseye ulaştırılamaz.
Bir GIP'tan sonra Dünya'da yaşayan insan sayısı azalacak ve 20-30 yıl içinde bugünkü Dünya nüfusunun tahminen %5'i hayatta kalacak. Alt yapı diye bir şey kalmadığından birçok şehir ve kasaba terk edilecek. Bugün sahip olunan medeniyetin tüm faydaları yok olacak. Bir GIP'tan sonra bu Dünya'da yaşam, insanlar için tam anlamıyla kâbusa dönüşecek. İnsanların tekrar güvenle dışarı çıkabilir hale gelişi yıllar sürecek, 4 yıl sonra bile DNA tahribatı tıpkı dalga vurduğu sıralardaki gibi olabilir. Atmosfer 10 yıl içinde ancak normale dönebilecektir.
GEZEGENİMİZİN GEÇMİŞİNDE GAMA IŞINI PATLAMASI


|Trilobit


Gama ışını patlamalarının gezegenimizin geçmişinde ne gibi etkileri olduğu çok iyi bilinmiyor. Ancak bu konuda Brian Thomas ve Kansas astronomi bölümünün ortaya koyduğu yeni bir teori, yaklaşık 6000 ışık yılı uzaklıkta meydana gelen bir gama ışını patlamasının, gezegenimizin tarihindeki en büyük yok oluşlardan birine sebep olmuş olabileceğini ileri sürmektedir.
450 milyon yıl önce Ordovisyan dönemi olarak bilinen bir zamanda meydana gelen Ordovisyan kitlesel yok oluşu, bu gezegende yaşamı vuran en büyük ikinci kitlesel yok oluştu. Dinozorların soyunu tüketen yok oluştan daha şiddetliydi.
Ordovisyan dönemi sonunda topraklar hemen hemen çıplaktı, fakat okyanuslar yaşam doluydu. Okyanuslarda yaşayan canlılardan biri de, yaşamının bir kısmını okyanuslardaki yüzeye yakın plankton tabakasında geçiren eklembacaklı sınıfına ait trilobitlerdi.
Yeni teori, gama ışını patlamasının Dünya'yı nasıl dondurduğunu ve tehlikeli UV ışınları yaratarak ozonu nasıl tükettiğini şöyle açıklıyor:
Patlama sonrası yeryüzüne ulaşan zararlı UV ışınları, okyanus yüzeyine yakın yerlerde yaşayan ve korumasız mikroskopik canlılar olan planktonlar için öldürücüydü. Yüzeye yakın olan trilobitlerin yavruları ve genç olanları da ışınlardan çabuk etkilenirken, okyanus tabanında ailelerine yakın yaşayan bazı trilobit türlerinin yavru olanları ise dipte oldukları için mor ötesi ışınların etkisinden korunabildiler. Bilim adamları bu olayda canlı kalmayı başarabilen türlerin önemli bir kanıt oluşturduğuna, bunların ya derin sularda ya da çok yükseklerde yaşayan canlılar olmasının UVB'nin oralarda pek de etkili olmadığının bir göstergesi sayılabileceğine parmak basıyor. Sonuç olarak larvaları yüzeye yakın yerlerde yüzen trilobitlerin bütün yavrularını kaybetmesiyle kısa sürede nesilleri tükenmiş oldu.
2013 yılında "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" dergisinde yayımlanan bir araştırma, 8. yüzyılda Samanyolu galaksisinde iki karadelik ya da nötron yıldızının çarpışması sonucu büyük bir gama ışını patlamasının Dünya'ya isabet ettiğini ortaya koydu. Bu patlamanın 3000-12000 ışık yılı uzaklıkta meydana geldiği düşünülüyor. Yeryüzüne gelen radyasyonun çok büyük bir kısmı atmosfer tarafından emildiği için patlamanın yeryüzünde gözle görülür bir etkiye yol açmadığı, sadece izotoplarda bazı değişimlere neden olduğu belirtiliyor.
Gama ışını patlamalarının oluşum mekanizması daha iyi anlaşıldıkça ve özellikle Ay gibi yüzeyi milyarlarca yıldır bozulmadan kalan gökcisimlerinde gama ışınlarının bıraktığı izler araştırıldıkça, gezegen tarihinde gerçekleşmiş olan GIP'lar ile ilgili daha çok kanıt ortaya çıkabilir.
BEKLENEN TEHLİKE: "WR104"
En büyük tehlikenin, astronomlar tarafından olası GIP adayları kabul edilen "Wolf Rayet yıldızları"ndan gelebileceğine inanılıyor. Bu tür yıldızlar, süpernovaya dönüşürken yoğun gama ışını jetleri(çıkışları) yayabilmekteler. Bu yıldızlardan biri olan WR104, Dünya'ya zarar verecek kadar yakında bulunuyor. İkili bir yıldız sistemi olan bu yıldız, 8000 ışık yılı uzaklıkta ve yaşam süresinin sonuna geliyor. Her an patlayabilir. Bu yıldız patlar ve gama ışını jetlerini Dünya'ya yöneltirse, gökyüzünde çok büyük değişimleri tetikleyebilir ve ozon tabakasının da %25'ini yok edebilir. Böylece yukarıda anlatılan senaryonun bir benzeri gerçek olabilir. Hatta WR104 yıldızı patlamış ve ölümcül gama ışınları gezegenimize yaklaşmakta olabilir.


Hatice Öztürk
yaklasansaat.com
25/03/2015
Kaynaklar:
1)
B.C. Thomas, "Gamma-Ray Bursts as a Threat to Life on Earth", Department of Physics and Astronomy,Washburn University
2)
nasa.gov
3)
yaklasansaat.com
4)
"Wipeout", Belgesel, National Geographic Wild,
5)
"Büyük Felaketler", Belgesel, History
6) kusmos.phsx.ku.edu
7) biyolojiegitim.yyu.edu.tr
8) svs.gsfc.nasa.gov
9)
"Kıyametin Yedi İşareti", Belgesel
10)
"Galaksiler Çarpışıyor", Belgesel, Discovery Science
11)
"Bilinen Evren", Belgesel, National Geographic
12) "Dünya'nın Sonu", Belgesel
13)
wikipedia.org
14) bbc.com
15) gozlemci.net