Gammablitze - Todesstrahlen aus dem All - Leseprobe

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Was, wenn die Erde von einem intensiven
Gammablitz getroffen wird?
Jetzt etwas Science Fiction. Was würde also passieren,
wenn es in der Umgebung unserer Sonne (d. h. in einem
Raumbereich mit einem Durchmesser von ~6000 Lichtjahren)
zu einem kosmischen Ereignis der beschriebenen
Art kommen würde und die Erde unglücklicherweise genau
in dessen Strahlungskegel liegt? Dabei gehen wir im
Folgenden eher von einem moderaten Ereignis aus, also
einem, welches an der oberen Grenze des genannten
Raumbereichs liegt.
Von einer Sekunde zur anderen würde ohne Vorwarnung
die hochenergetische Gammastrahlung auf die obere
Erdatmosphäre treffen, die sie aber nicht durchdringen.
Die gesamte Strahlung wird bereits in den obersten Atmosphärenschichten
absorbiert und entfaltet erst einmal
nur dort seine unglückbringende Wirkung. Optisch wäre
wahrscheinlich für einige Sekunden bis Minuten ein greller
„Blitz“ am Himmel wahrzunehmen, der die Helligkeit
der Sonne durchaus um das Mehrfache übersteigen kann.
Würde man in diesem Moment hinschauen, wäre die Gefahr
gegeben, sofort zu erblinden. Auf jeden Fall ist in
diesem Moment so etwas wie ein „Hitzschlag“ zu bemerken,
der u. U. an
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Typischer „Air Shower“ von Sekundärteilchen, der entsteht,
wenn hochenergetische kosmische Strahlung – z. B.
in Form eines Gamma-Quants – auf die Hochatmosphäre
trifft. Quelle: A. Chantelauze, S. Staffi und L. Bret
unbedeckten Hautstellen einen Sonnenbrand oder zumindest
eine Rötung verursacht.
Die Energie der Gammaquanten wird bei ihrem Eintritt in
die Erdatmosphäre zuerst einmal über viele Stufen durch
Stöße mit den Luftmolekülen bei deren Dissoziation und
Ionisation verbraucht sowie in Teilchenschauer umgewandelt,
die mit fast Lichtgeschwindigkeit in die tieferen
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Schichten der Erdatmosphäre rasen und dabei entlang
ihres Weges eine intensiv blau leuchtenden Kegel aus
Tscherenkow-Strahlung erzeugen. Am Himmel könnte
man deshalb besonders nachts in Richtung der Gammastrahlenquelle
für eine gewisse Zeit einen etwa doppelt
vollmondgroßen und auch etwa gleich hellen runden
blauen Fleck wahrnehmen (in erster Linie durch die dem
Gammablitz nachfolgenden relativistischen Teilchen verursacht).
Obwohl die Gammastrahlung nicht bis zum
Erdboden vordringen kann, wäre ihre Wirkung bereits
jetzt fatal: Durch photochemische Prozesse (ausgelöst
durch die ionisierende und Moleküle zerstörende Wirkung
der Gammastrahlung) würde innerhalb kürzester
Zeit ein Umbau in der Chemie der oberen Atmosphäre
erfolgen und zwar derart, dass die Ozonschicht weitgehend
verlorengeht und riesige Mengen von Stickoxiden
entstehen. Sie sind in der Lage, sich an Aerosole zu binden,
die wiederum sehr effektiv Sonnenlicht im optischen
Spektralbereich absorbieren (Stichwort Smog). Auch bedingen
sie einen weiteren Ozonabbau und verhindern
dessen Regeneration für viele Jahre ( katalysiert den
Ozonabbau). Damit wird sich kurzfristig der Strahlungshaushalt
der Erde ändern, was letztendlich zu einer globalen
Abkühlung gemäß dem Szenario des „nuklearen Winters“
und damit zu einem völligen, nicht vorhersagbaren
Umbau der Wettersysteme
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Man muss sich das Ergebnis der Einwirkung einer intensiven
sekundären kosmischen Strahlung auf Pflanzen
ähnlich vorstellen wie die Wirkung des Entlaubungsmittels
„Agent Orange“ auf Wälder (hier Vietnam, wo die
US Air Force dieses Mittel während des Vietnam-Krieges
mit bis heute nachwirkenden Folgen als Kriegswaffe eingesetzt
hat).
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führt. Der Grund dafür ist, dass die Erdatmosphäre von
„unten“ erwärmt wird, d. h. die optische Strahlung der
Sonne geht quasi ungehindert durch die für diese Strahlung
durchsichtige Lufthülle und wird erst vom Erdboden
oder den oberen Meeresschichten absorbiert, die sich
dadurch erwärmen. Und diese „Wärme“ führt zu „Wärmestrahlung“
im infraroten Spektralbereich, die wiederum
von den Luftmolekülen absorbiert wird. Kann das
Sonnenlicht nicht mehr bis zum Erdboden durchdringen,
weil sie vom Stratosphärensmog davon abgehalten wird,
dann wird es kalt auf der Erde… Das nennt man dann
globale Abkühlung.
Damit aber nicht genug. Wenn die Aerosole in der unteren
Troposphäre ausgewaschen werden, entsteht Salpetersäure
und damit saurer Regen mit all seinen fatalen
Folgen für die Pflanzenwelt. Saurer Regen, Verlust des
Schutzschildes gegenüber der UV-Strahlung der Sonne
sowie ein rapider Temperaturabfall würden allein schon
die meisten Ökosysteme an Land zusammen brechen lassen.
Aber es kommt noch schlimmer. Die ultimative Gefahr
für das Leben auf der Erde ist die intensive und extrem
energiereiche Partikelstrahlung, die dem Gammastrahlungsimpuls
ein paar Stunden oder Tage später folgt
und viele Monate anhalten wird sowie die UV-Strahlung
der Sonne, die durch die zerstörte Ozonschicht nicht mehr
von der Erdoberfläche ferngehalten wird. Die Energie der
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dem Gammablitz folgenden Teilchen (insbesondere Protonen)
ist so gewaltig, dass (was die geladene Komponente
betrifft) die Teilchenströme das Erdmagnetfeld mühelos
überwinden können. Abgebremst in der Erdatmosphäre
entwickeln sie gewaltige Schauer von Sekundärteilchen
(z. B. Myonen), die je nach Intensität einige Hundert
Meter des Erdbodens und vielleicht sogar einige
Tausend Meter der Ozeane durchdringen können und dort
alles höhere Leben töten oder zumindest stark schädigen
würde. Außerdem käme es durch Kernwechselwirkungen
zur Bildung von einer Vielzahl von radioaktiven Stoffen
mit unterschiedlicher Halbwertszeit, die allein schon für
Jahrtausende die Erdoberfläche unbewohnbar machten.
Sehr wesentlich dafür, ob das Leben auf der Erde einen
solchen Ausbruch überleben kann, hängt auch von der
Richtung der einfallenden Partikelstrahlung (und natürlich
in erster Linie von deren Intensität respektive Entfernung
der Quelle) ab. Wenn sich der Ort des Gammastrahlenausbruchs
über eine der beiden Pole der Erde befindet,
dann könnte der Erdkörper selbst die jeweils andere Hemisphäre
zumindest teilweise abschirmen. Befindet sich
dagegen die Gammastrahlenquelle im Bereich des Himmelsäquators,
dann spielte die Erde die Rolle eines Brathähnchens,
das am Spieß drehend von allen Seiten
gleichmäßig gegrillt wird … Keine wirklich beruhigende
Aussicht.
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Das ist also das ungefähre Szenario, wenn sich ein Gammastrahlungsausbruch
in unmittelbarer galaktischer Umgebung
unserer Sonne ereignen würde. Wissenschaftler
haben nun versucht, dieses hier mehr qualitativ und verkürzt
dargestellte Bild mittels Simulationsrechnungen
sowie Atmosphären- und Klimamodellen weiter zu quantifizieren.
Die Motivation ergab sich dabei daraus, eine
alternative Erklärung für das Massenaussterben am Ende
des Ordoviziums vor 443 Millionen Jahren zu finden.
Darüber soll im folgenden Kapitel berichtet werden.
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