至今科學家觀測到的超新星事件都距離地球非常遙遠。最近,天文學家注意到距離地球僅600多光年獵戶座的參宿四(Betelgeuse)有快要爆炸的跡象,這可能是距離地球最近的一個即將發生的超新星事件。

人們難免想像,近距離超新星事件對地球有甚麼影響?如果太陽爆炸變成超新星,地球上的生命會經歷怎樣的變化?

美國天文物理學家西格爾(Ethan Siegel)在《福布斯》(forbes)雜誌天文專欄上發表的博文介紹了這樣的過程:毫無疑問,地球上的生命,不僅是人類,小到微生物都將在幾秒鐘之內無一倖存。那是被炸死、高溫烤死還是被宇宙射線輻射致死?

西格爾提出了令人意外的死法:在超新星事件那絢麗的光亮抵達地球之前,所有的生命將被巨大的中微子能量襲擊在瞬間死亡。換句話說,生命將在眼見世界發生任何變化之前,已經全部滅亡。

恆星核聚變的過程

要了解這一過程,西格爾先從恆星核聚變的過程說起。科學家了解到,恆星最先使用氫通過核聚變為氦,就像我們的太陽目前所處的階段;之後將發生氦聚變為碳的過程,這個過程有幾百萬年;接著是碳聚變為氧、氖和鎂的過程;碳也用完後,將接連引發氖、氧和矽的聚變過程。

太陽在氦聚變階段之後就結束了,將變成一顆紅矮星,沒有足夠的質量啟動碳聚變。比太陽質量大很多的恆星,將有後續的階段,這些階段持續的時間越來越短,比如氖的聚變只持續大約1年;氧聚變大約幾個月;最後的矽聚變大約只有不到一天的時間。

當恆星內部的矽元素也耗盡的時候,內部壓力驟降,在高溫和引力的作用下,恆星坍塌,發生超新星爆發。這個過程只持續幾秒的時間。

中微子將比光 早幾小時抵達

西格爾說,超新星時刻就像一個失控的核聚變過程,恆星的內部變成一個巨大的由中微子構成的原子核,外部大量的能量瞬間注入。在大約只有10秒的時間內,將發出約1044焦耳的能量。用愛因斯坦能量和質量的轉換公式E = mc2,這相當於1027千克的質量,相當於兩個土星轉變所得的能量。這些能量以光子射線、恆星爆炸物和中微子混合的形式發出。三種物質都能輕易毀掉周圍行星上的生命,可是西格爾說,光線要從恆星內部到表面再發射出去,有個短暫的延時;而中微子即刻向所有的方向、以光速射出,將比光更快抵達行星,而且中微子攜帶的能量佔超新星爆發總能量的99%。

在通常情況下,中微子一般不和物質發生作用。西格爾以太陽為例,地球每秒鐘接受的能量約為4×1026焦耳,約有70萬億個中微子穿過一個人的手掌。中微子與人體偶爾也會發生作用,由於幾率非常低,因此對人體幾乎沒有影響。

但是當恆星經歷超新星爆發的時候,西格爾說,中微子攜帶的能量將增至1016倍,這樣算來,即使很小几率的互動也會給生物體帶來巨大的能量衝擊,足以摧毀任何生物體。

1987年,科學家探測到16.8萬光年外一個超新星事件,探測器先感應到中微子射線的到來,最早的信號和最晚之間相隔只有大約10秒,可是在幾小時之後,儀器才探測到來自這個事件的光線。

鉛板和行星 都擋不住的中微子

一般的射線可以用鉛板抵擋,或者挖個很深的地洞也許可以存活。可是對於中微子,即使轉移到行星背向恆星的一面、或者躲到太陽系最遠的行星上用其他行星作為盾牌也擋不住。

因此西格爾推理出的情況是,安裝足夠敏感的探測器是可以追蹤恆星每一步碳、氖、氧、矽燃燒的過程。當人們偵測到矽燃燒階段啟動的信號後,人們只有幾小時的時間互相道別。

超新星發出的中微子射線,對於在那個恆星系統內的行星上任何角落的生命,在二十分之一秒內接受的輻射量已經致命。◇