某种意义上挺有趣的问题，而且这个问题迄今都是一个open question。我来复读一下教材[1]，或许并不能给出一个对于问题的确切答案，但是希望能提供一些思路。以下完全是照搬书中14.4节内容，做了一点微小的翻译（口胡）工作。翻译看著不顺眼的就糊过去了，觉著有问题请参照原文。

作为宇宙中最为明亮的爆发现象，伽马射线暴（Gamma-Ray Burst，GRB）如果距离存在生命的行星比较近的话，可能会带来危险。一系列研究指出[2][3][4][5][6][7]，GRB、超新星等导致的大型大气层电离事件将会不可避免地消耗甚至耗尽平流层中的臭氧，从而使陆地表面及海洋表层数十米的海水上接受的太阳紫外线辐射增加。有的研究认为这种情况的强度如果够高（也就是源离地球足够近），将会导致大规模生物灭绝[7][8][9][10]。

一些基本的臭氧相关化学反应包括[11]：

  • 臭氧分子的产生：一个氧分子很容易在紫外光子的作用下光致电离为两个氧原子，而这每一个氧原子都可以通过第三方的作用和另一个氧分子化合为一个臭氧分子：

[公式]

[公式]

其中 [公式] 是所涉及的第三方的分子，通常可以是氮气（ [公式] ，占大气的78%）或氧气（ [公式] 占大气的21%）。

  • 通过一系列催化反应， [公式] 和几种其他分子可以摧毁臭氧分子，而宇宙线或伽马射线轰击大气层正好可以形成 [公式] 。 [公式] 摧毁臭氧分子的一个例子如下：

[公式]

[公式]

净反应就是

[公式]

注意到，其中 [公式] 作为催化剂起催化作用。

事实上，大气层中有相当多的化学反应能导致臭氧的生成和消耗。我们需要通过计算模拟这些反应的总作用。

Thomas[9]等人模拟了一次距离地球2 kpc（约6*10^16 km，或约6500光年）的各向同性[12]能量为5*10^52 erg的GRB（对于持续十秒的爆发而言各向同性光度[13]也就是5*10^51 erg/s）。在这种情况下，地球附近的伽马射线能量密度大约为100 kJ/m^2=10^8 erg/cm^2。研究者发现这些伽马射线能够穿透平流层，使大气层中的氮氧化合物含量迅速增加，平均下来最终会消耗35%的臭氧，而在某些纬度地区则可消耗高达55%的臭氧。这种显著的臭氧短缺可以持续超过5年。考虑到当臭氧的柱密度下降50%时，地面接收到来自太阳的紫外（280-315nm）辐射将变为3倍，这一灾难将会导致DNA的损伤和地球上生命方式的大规模灭绝。其他的副作用，比如说 [公式] 的大量产生，会导致到达地面的太阳可见光辐射减少，进而引起全球气温下降。这些氮元素也会通过含氮酸雨沉积[8]。

在银河系中，这种典型的指向地球的高光度GRB的产生率是约十亿年产生一次。一些研究者认为，奥陶纪末期（距今约4亿4千7百万年）的生物大灭绝可能就来源于这么一次GRB事件[14]。

另一些研究者[15]研究了致命的GRB危害银河系和宇宙中的生命的可能性，并得到结论认为银河系中心区域，基于其较高的GRB产生率，并不适合生命存在，并且，与地球上类似的生命不可能存在于宇宙学红移超过0.5的时空中。相关的研究[16]进一步指出考虑到GRB的威胁，我们如今所存在的宇宙（也就是具有当前测量值的宇宙学常数 [公式] 的宇宙）是相对适合于生命的存在的。

Li和Zhang[17]通过斯隆数字化巡天所测量的星系的恒星形成率和金属丰度估计了这些星系中的GRB产生率。基于人类自身存在于距今约4亿4千7百万年的奥陶纪生物大灭绝之后，假定每一种生命的生存时间大约为5亿年，研究者们发现相当一部分宇宙学红移大于0.5的星系依旧是「宜居的」[18]。通过蒙特卡罗模拟，他们估计在宇宙学红移约1.5处「宜居的」星系大约占50%，在宇宙学红移约3处则大约占10%。当然，我们正生活在一个GRB产生率足够低的时代，从而生命能够繁衍生息出各种各样的形式。不过，早在宇宙学红移在1.5至3之间产生的生命依旧有可能从GRB的魔掌中死里逃生——只要它们恰好发祥并繁盛于一个宜居的星系。

近来，更多详细的研究指出GRB的对地球上生命的影响或许并没有早期研究所想的那么简单。例如，有研究者[19]发现GRB对一些海洋浮游植物的生物学影响比之前认为的更小，因此，早期研究所提出的海洋食物链基础崩溃并不一定会发生。也就是说，GRB等导致的大气层电离事件的生物学影响可能并没有以前预期的那么显著。若想要得到更加确定的答案，还需要更加详细的化学与生物学研究。

与上面这些结论不同，一项研究提出假说，认为GRB对于地球上生命可能具有积极效应[20]。一个500 pc（约1.5*10^16 km，或约1631光年）外的GRB可能通过诱导基因突变触发了5亿4千万年前的寒武纪生命大爆发，并最终导致了地球上生命的繁荣发展。

这些参考文献投了一堆PRL和ApJ……我觉著他们可以考虑搞个什么AbRL、AbJ。

参考

  1. ^Zhang, Bing. 2019. The Physics of Gamma-Ray Bursts. Cambridge University Press.
  2. ^Ruderman, M. A. 1974. Possible consequences of nearby supernova explosions for atmospheric ozone and terrestrial life. Science, 184(June), 1079–1081.
  3. ^Thorsett, S. E. 1995. Terrestrial implications of cosmological gamma-ray burst models. ApJ, 444(May), L53–L55.
  4. ^Dar, A., Laor, A., and Shaviv, N. J. 1998. Life extinctions by cosmic ray jets. Physical Review Letters, 80(June), 5813–5816.
  5. ^Scalo, J., and Wheeler, J. C. 2002. Astrophysical and astrobiological implications of gamma-ray burst properties. ApJ, 566(Feb.), 723–737.
  6. ^Gehrels, N., Laird, C. M., Jackman, C. H., et al. 2003. Ozone depletion from nearby supernovae.ApJ,585(Mar.), 1169–1176.
  7. ^abMelott, A. L., Lieberman, B. S., Laird, C. M., et al. 2004. Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction? International Journal of Astrobiology, 3(Jan.), 55–61.
  8. ^abThomas, B. C., Melott, A. L., Jackman, C. H., et al. 2005a. Gamma-ray bursts and the Earth: exploration of atmospheric, biological, climatic, and biogeochemical effects. ApJ, 634(Nov.), 509–533.
  9. ^abThomas, B. C., Jackman, C. H., Melott, A. L., et al. 2005b. Terrestrial ozone depletion due to a Milky Way gamma-ray burst. ApJ, 622(Apr.), L153–L156.
  10. ^Melott, A. L., and Thomas, B. C. 2011. Astrophysical ionizing radiation and Earth: a brief review and census of intermittent intense sources. Astrobiology, 11(May), 343–361.
  11. ^Gehrels, N., Laird, C. M., Jackman, C. H., et al. 2003. Ozone depletion from nearby supernovae. ApJ, 585(Mar.), 1169–1176.
  12. ^此处的「各向同性」并不是指GRB真的各向同性地释放这些能量。逻辑是这样的：当我们观测到一个GRB的时候，通过观测数据，假设GRB是各向同性的，那么它应当总共会释放这么多能量。实际上BRG的总释放能量是要考虑beaming effect的。——译者
  13. ^与上类似。——译者
  14. ^Melott, A. L., Thomas, B. C., Hogan, D. P., Ejzak, L. M., and Jackman, C. H. 2005. Climatic and biogeochemical effects of a galactic gamma ray burst. Geophysical Research Letters, 32(July), 14808.
  15. ^Piran, T., and Jimenez, R. 2014. Possible role of gamma ray bursts on life extinction in the universe. Physical Review Letters, 113(23), 231102.
  16. ^Piran, T., Jimenez, R., Cuesta, A. J., Simpson, F., and Verde, L. 2016. Cosmic explosions, life in the universe, and the cosmological constant. Physical Review Letters, 116(8), 081301.
  17. ^Li, Y., and Zhang, B. 2015. Can life survive gamma-ray bursts in the high-redshift universe? ApJ, 810(Sept.), 41.
  18. ^写到这里的时候，突然觉得这个"habitable"简直是个冷笑话。「你还活著，但活不长了。」——译者
  19. ^Neale, P. J., and Thomas, B. C. 2016. Solar irradiance changes and phytoplankton productivity in earth』s ocean following astrophysical ionizing radiation events. Astrobiology, 16(Apr.), 245–258.
  20. ^Chen, P., and Ruf?ni, R. 2015. Did gamma ray burst induce Cambrian explosion? Astronomy Reports, 59(June), 469–473.

γ射线暴(GRB)就是短时间内高强度的γ射线爆发，可能剥离臭氧层，使地表暴露在太阳紫外辐射和宇宙线下，威胁地球上的生命。产生γ射线暴的机制通常是大质量恒星的死亡、致密双星的并合以及磁中子星的巨耀发(SGR)。最近的一项研究[1]考察了γ射线暴对宇宙中生命的影响，提供了解答Fermi悖论的一条进路。

基于对过去观测结果的统计，研究者首先计算了不同时间尺度下、不同类型的γ射线暴发射到地球上达到特定通量的概率(%)。其中考虑了三种类型：长暴(LGRB)、短暴(sGRB)以及低光度暴(llGRB)， [公式] 的通量被认为会对生命造成足够的威胁，而 [公式] 的通量被认为会导致灾难性的生物灭绝事件，括弧内的数值是更加激进的估计：

从中可以看到，在过去5亿年中，造成地球生物灭绝的γ射线暴产生概率只有4%(最多25%)，因此我们不必担心γ射线暴导致人类灭绝。尽管此前有人认为γ射线暴导致了奥陶纪晚期的大灭绝事件[2]，但证据并不充分。不过人类出现之后确实有过一些γ射线暴袭击地球的事件：日本香柏木的年轮上保存了公元774-775年 [公式] 含量显著升高的痕迹，对此的仔细研究[3]表明很可能是由于一次短暴；2004年12月，距离地球约5万光年的磁星SGR 1806-20产生的γ射线暴短暂地扰动了地球电离层[4]；这两次事件并未对我们造成巨大影响。

接下来研究者考察了γ射线暴对银河系中其他行星上可能存在的生命的影响。下图是过去10亿年中 [公式] 通量的γ射线暴产生的概率，横轴是行星距离银河系中心的距离：

假设其他的生命形式对辐射的抵抗能力和我们差不多，那么距银心超过1万秒差距的行星才能基本免受γ射线暴的威胁。

考察不同特征星系的情况后，研究者认为地球上能出现智慧生命的原因之一就是：我们所处的银河系金属丰度高，附近的星系密度又低，以至于周围高恒星生成率的矮星系与它的距离足够远而不会造成威胁，而且银河系直径足够大，加上地球处于较外围，不容易受到高能γ射线暴的袭击。

我们知道宇宙目前是加速膨胀的，因此宇宙早期更容易发生高能γ射线暴，红移 [公式] 时的长暴几乎总会使生命无法生存，所以智慧生命的出现在宇宙历史上是相当晚近才可能发生的事件。此外，像目前一样非常小的宇宙学常数也对此至关重要，这似乎支持了人择原理。

参考

  1. ^T. Piran R. Jimenez. Possible Role of Gamma Ray Bursts on Life Extinction in the Universe. Phys. Rev. Lett. 113, 231102 (2014).
  2. ^Melott, Adrian L. et al. Late Ordovician geographic patterns of extinction compared with simulations of astrophysical ionizing radiation damage. Paleobiology 35(3):311 (2009).
  3. ^V. V. Hambaryan R. Neuh?user. A Galactic short gamma-ray burst as cause for the 14C peak in AD 774/5. MNRAS 430: 32-36 (2013).
  4. ^Palmer, D., Barthelmy, S., Gehrels, N. et al. A giant γ-ray flare from the magnetar SGR 1806–20. Nature 434, 1107–1109 (2005).

不是做天文物理的，但是来大胆猜测一下。

当双星合并或者黑洞合并的时候它们放出强度非常大的gamma射线。如果时间足够长的话可以有改变大气成分等一系列问题，导致人类灭绝。

但是问题是这个事件必须距离地球足够近。比如去年重力波的黑洞合并就对我们毫无影响不是么？其实他们还发现了好几次黑洞合并，但是都距离很远，完全不会对我们造成危险。

另外一点是辐射和公转的那个平面夹角越小就越大，所以如果和那个平面角度比较大的话也没有危险。

其实对于gamma ray burst灭绝人类的说法我今天第一次听说，我看了下说有研究表明离我们比较近的宇宙中唯一比较有可能产生grb的星系，它的双星公转平面和我们的角度是比较大的。

所以总结是至少接下来100年概率非常非常小。

已知最近潜在的GRB放射源有一个就是WR-104，距离大概8000ly，这个距离其实很远了，我们被烤焦的概率不大

人类至今没有发现存在生命的其它星球，可以肯定生命对生存环境要求应该极高。特别是人类，具有太多可能导致人类灭绝的各种因素。

尽管宇宙必然会发生导致人类灭绝的各种因素，但是任何致命的因素都有一个渐变过程。下一秒就导致人类灭绝的突变概率可以说不存在，宇宙即使会出现致命伽马射线暴，届时人类早已因其它因素而灭绝，绝对不会是下一秒。

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