去年超新星“摧毁”地球部分臭氧层，持续了几分钟

11 月 15 日消息，一项新研究表明，2022 年的一次超新星爆炸事件短时间内破坏了地球大气中的部分臭氧，保护人们免受有害太阳辐射的天然屏障受到了短暂影响。相关论文于当地时间周二发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

2022 年 10 月 9 日，太空望远镜捕捉到一股高能光子流朝地球飞来，证实了一颗距离地球 19 亿光年的超新星爆炸事件，这种事件被称为伽马射线暴，研究人员称其为“有史以来最亮的”超新星爆炸事件。

一组科学家发现，这次超新星爆炸导致地球上层大气中的电离粒子数量发生了可测量的变化，其中包括能吸收有害太阳辐射的臭氧分子。

“臭氧部分被耗尽，暂时被破坏了，”参与发现这一大气事件的罗马国家天体物理研究所的天文学家彼得罗・乌伯蒂尼（Pietro Ubertini）表示。这种影响只持续了几分钟，随后臭氧自我修复，因此并没有造成“严重的”后果。但是，如果这次超新星爆炸发生在离我们更近的地方，“那将是一场灾难。”

这项研究展示了即使远离太阳系的爆炸事件也能影响大气层，而大气层也可以被视为探测极端宇宙现象的巨大探测器。

大部分臭氧集中在平流层的薄层中，距离地表约 16 到 40 公里。正是在这个区域，研究人员发现了南极上方的臭氧空洞，主要是由曾存在于气溶胶喷雾剂和塑料泡沫中的氯氟烃化学物质引起的。臭氧层吸收了太阳紫外线辐射的大部分，可防止晒伤、皮肤癌和农作物损害。

模拟显示，如果在我们的银河系中发生伽马射线暴，平流层的臭氧层可能会消失数年之久，足以引发广泛物种灭绝。

电离层中也存在着臭氧，但浓度较低。电离层是大气的一部分，从海拔 60 公里一直延伸到 500 公里。在这个高度，臭氧具有一定的保护作用，但远不如平流层的作用明显。

为了研究去年伽马射线暴对地球的影响，乌伯蒂尼博士和他的同事们利用中国的“张衡一号”电磁监测试验卫星（China Seismo-ElectromagneticSatellite）的数据，在电离层顶部寻找信号。“张衡一号”是用于研究地震期间大气变化的轨道飞行器，于 2018 年从中国酒泉卫星发射中心升空。

研究人员发现，电离层顶部的电场急剧上升，他们将这一结果与欧洲航天局国际伽马射线天体物理实验室测量的伽马射线爆发信号联系起来。

研究人员发现，伽马射线使高空臭氧和氮分子电离（从中击飞电子），导致电场强度增加了 60 倍。一旦电离发生，臭氧分子无法吸收紫外线辐射，使地球短暂暴露在更多有害太阳射线下。

人们已经知道伽马射线暴会电离距地球表面 215 英里（约合 346 公里）的电离层底部臭氧分子。欧洲航天局的太阳物理学家劳拉・海耶斯（Laura Hayes）说，但这是科学家首次证明此类宇宙爆炸会影响整个电离层。

海耶斯博士补充说，远离地球的宇宙现象引起如此大规模的大气扰动并不常见。她在电子邮件中写道：“幸运的是，这次伽马射线暴发生在非常遥远的地方，使其影响更多是科学上的奇观，而非威胁。”

乌伯蒂尼博士表示，如果伽马射线暴的规模大一百万倍，可能会电离足够多的臭氧，削弱保护屏障数天或数月的时间。但是，这种情况发生的可能性很低，像去年那样强烈的超新星爆发非常罕见，每一万年才发生一次。此外，伽马射线是以喷流形式从超新星中释放出来，还需要正确的方向才能击中地球。

然而，了解电离层对任何宇宙现象的响应对于更接近地球的威胁非常重要。海耶斯博士表示：“这有助于我们评估剧烈电离后的恢复时间，特别是在涉及太阳强烈耀斑的情况下。”

好消息是，臭氧会自我修复，自由电子最终会被空气中的电离分子重新捕获。在这种情况下，保护地球免受太空辐射的部分屏障就能恢复，使地球居民免受太阳致命辐射的伤害。

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