某種意義上挺有趣的問題，而且這個問題迄今都是一個open question。我來複讀一下教材[1]，或許並不能給出一個對於問題的確切答案，但是希望能提供一些思路。以下完全是照搬書中14.4節內容，做了一點微小的翻譯（口胡）工作。翻譯看著不順眼的就糊過去了，覺著有問題請參照原文。

作為宇宙中最為明亮的爆發現象，伽馬射線暴（Gamma-Ray Burst，GRB）如果距離存在生命的行星比較近的話，可能會帶來危險。一系列研究指出[2][3][4][5][6][7]，GRB、超新星等導致的大型大氣層電離事件將會不可避免地消耗甚至耗盡平流層中的臭氧，從而使陸地表面及海洋表層數十米的海水上接受的太陽紫外線輻射增加。有的研究認為這種情況的強度如果夠高（也就是源離地球足夠近），將會導致大規模生物滅絕[7][8][9][10]。

一些基本的臭氧相關化學反應包括[11]：

  • 臭氧分子的產生：一個氧分子很容易在紫外光子的作用下光致電離為兩個氧原子，而這每一個氧原子都可以通過第三方的作用和另一個氧分子化合為一個臭氧分子：

[公式]

[公式]

其中 [公式] 是所涉及的第三方的分子，通常可以是氮氣（ [公式] ，佔大氣的78%）或氧氣（ [公式] 佔大氣的21%）。

  • 通過一系列催化反應， [公式] 和幾種其他分子可以摧毀臭氧分子，而宇宙線或伽馬射線轟擊大氣層正好可以形成 [公式] 。 [公式] 摧毀臭氧分子的一個例子如下：

[公式]

[公式]

凈反應就是

[公式]

注意到，其中 [公式] 作為催化劑起催化作用。

事實上，大氣層中有相當多的化學反應能導致臭氧的生成和消耗。我們需要通過計算模擬這些反應的總作用。

Thomas[9]等人模擬了一次距離地球2 kpc（約6*10^16 km，或約6500光年）的各向同性[12]能量為5*10^52 erg的GRB（對於持續十秒的爆發而言各向同性光度[13]也就是5*10^51 erg/s）。在這種情況下，地球附近的伽馬射線能量密度大約為100 kJ/m^2=10^8 erg/cm^2。研究者發現這些伽馬射線能夠穿透平流層，使大氣層中的氮氧化合物含量迅速增加，平均下來最終會消耗35%的臭氧，而在某些緯度地區則可消耗高達55%的臭氧。這種顯著的臭氧短缺可以持續超過5年。考慮到當臭氧的柱密度下降50%時，地面接收到來自太陽的紫外（280-315nm）輻射將變為3倍，這一災難將會導致DNA的損傷和地球上生命方式的大規模滅絕。其他的副作用，比如說 [公式] 的大量產生，會導致到達地面的太陽可見光輻射減少，進而引起全球氣溫下降。這些氮元素也會通過含氮酸雨沉積[8]。

在銀河系中，這種典型的指向地球的高光度GRB的產生率是約十億年產生一次。一些研究者認為，奧陶紀末期（距今約4億4千7百萬年）的生物大滅絕可能就來源於這麼一次GRB事件[14]。

另一些研究者[15]研究了致命的GRB危害銀河系和宇宙中的生命的可能性，並得到結論認為銀河系中心區域，基於其較高的GRB產生率，並不適合生命存在，並且，與地球上類似的生命不可能存在於宇宙學紅移超過0.5的時空中。相關的研究[16]進一步指出考慮到GRB的威脅，我們如今所存在的宇宙（也就是具有當前測量值的宇宙學常數 [公式] 的宇宙）是相對適合於生命的存在的。

Li和Zhang[17]通過斯隆數字化巡天所測量的星系的恆星形成率和金屬丰度估計了這些星系中的GRB產生率。基於人類自身存在於距今約4億4千7百萬年的奧陶紀生物大滅絕之後，假定每一種生命的生存時間大約為5億年，研究者們發現相當一部分宇宙學紅移大於0.5的星系依舊是「宜居的」[18]。通過蒙特卡羅模擬，他們估計在宇宙學紅移約1.5處「宜居的」星系大約佔50%，在宇宙學紅移約3處則大約佔10%。當然，我們正生活在一個GRB產生率足夠低的時代，從而生命能夠繁衍生息出各種各樣的形式。不過，早在宇宙學紅移在1.5至3之間產生的生命依舊有可能從GRB的魔掌中死裡逃生——只要它們恰好發祥並繁盛於一個宜居的星系。

近來，更多詳細的研究指出GRB的對地球上生命的影響或許並沒有早期研究所想的那麼簡單。例如，有研究者[19]發現GRB對一些海洋浮游植物的生物學影響比之前認為的更小，因此，早期研究所提出的海洋食物鏈基礎崩潰並不一定會發生。也就是說，GRB等導致的大氣層電離事件的生物學影響可能並沒有以前預期的那麼顯著。若想要得到更加確定的答案，還需要更加詳細的化學與生物學研究。

與上面這些結論不同，一項研究提出假說，認為GRB對於地球上生命可能具有積極效應[20]。一個500 pc（約1.5*10^16 km，或約1631光年）外的GRB可能通過誘導基因突變觸發了5億4千萬年前的寒武紀生命大爆發，並最終導致了地球上生命的繁榮發展。

這些參考文獻投了一堆PRL和ApJ……我覺著他們可以考慮搞個什麼AbRL、AbJ。

參考

  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. ^此處的「各向同性」並不是指GRB真的各向同性地釋放這些能量。邏輯是這樣的：當我們觀測到一個GRB的時候，通過觀測數據，假設GRB是各向同性的，那麼它應當總共會釋放這麼多能量。實際上BRG的總釋放能量是要考慮beaming effect的。——譯者
  13. ^與上類似。——譯者
  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. ^寫到這裡的時候，突然覺得這個"habitable"簡直是個冷笑話。「你還活著，但活不長了。」——譯者
  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射線暴(GRB)就是短時間內高強度的γ射線爆發，可能剝離臭氧層，使地表暴露在太陽紫外輻射和宇宙線下，威脅地球上的生命。產生γ射線暴的機制通常是大質量恆星的死亡、緻密雙星的併合以及磁中子星的巨耀發(SGR)。最近的一項研究[1]考察了γ射線暴對宇宙中生命的影響，提供瞭解答Fermi悖論的一條進路。

基於對過去觀測結果的統計，研究者首先計算了不同時間尺度下、不同類型的γ射線暴發射到地球上達到特定通量的概率(%)。其中考慮了三種類型：長暴(LGRB)、短暴(sGRB)以及低光度暴(llGRB)， [公式] 的通量被認為會對生命造成足夠的威脅，而 [公式] 的通量被認為會導致災難性的生物滅絕事件，括弧內的數值是更加激進的估計：

從中可以看到，在過去5億年中，造成地球生物滅絕的γ射線暴產生概率只有4%(最多25%)，因此我們不必擔心γ射線暴導致人類滅絕。儘管此前有人認為γ射線暴導致了奧陶紀晚期的大滅絕事件[2]，但證據並不充分。不過人類出現之後確實有過一些γ射線暴襲擊地球的事件：日本香柏木的年輪上保存了公元774-775年 [公式] 含量顯著升高的痕跡，對此的仔細研究[3]表明很可能是由於一次短暴；2004年12月，距離地球約5萬光年的磁星SGR 1806-20產生的γ射線暴短暫地擾動了地球電離層[4]；這兩次事件並未對我們造成巨大影響。

接下來研究者考察了γ射線暴對銀河系中其他行星上可能存在的生命的影響。下圖是過去10億年中 [公式] 通量的γ射線暴產生的概率，橫軸是行星距離銀河系中心的距離：

假設其他的生命形式對輻射的抵抗能力和我們差不多，那麼距銀心超過1萬秒差距的行星才能基本免受γ射線暴的威脅。

考察不同特徵星系的情況後，研究者認為地球上能出現智慧生命的原因之一就是：我們所處的銀河系金屬丰度高，附近的星系密度又低，以至於周圍高恆星生成率的矮星系與它的距離足夠遠而不會造成威脅，而且銀河系直徑足夠大，加上地球處於較外圍，不容易受到高能γ射線暴的襲擊。

我們知道宇宙目前是加速膨脹的，因此宇宙早期更容易發生高能γ射線暴，紅移 [公式] 時的長暴幾乎總會使生命無法生存，所以智慧生命的出現在宇宙歷史上是相當晚近纔可能發生的事件。此外，像目前一樣非常小的宇宙學常數也對此至關重要，這似乎支持了人擇原理。

參考

  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，但是來大膽猜測一下。

當雙星合併或者黑洞合併的時候它們放出強度非常大的gamma射線。如果時間足夠長的話可以有改變大氣成分等一系列問題，導致人類滅絕。

但是問題是這個事件必須距離地球足夠近。比如去年重力波的黑洞合併就對我們毫無影響不是麼？其實他們還發現了好幾次黑洞合併，但是都距離很遠，完全不會對我們造成危險。

另外一點是輻射和公轉的那個平面夾角越小就越大，所以如果和那個平面角度比較大的話也沒有危險。

其實對於gamma ray burst滅絕人類的說法我今天第一次聽說，我看了下說有研究表明離我們比較近的宇宙中唯一比較有可能產生grb的星系，它的雙星公轉平面和我們的角度是比較大的。

所以總結是至少接下來100年概率非常非常小。

已知最近潛在的GRB放射源有一個就是WR-104，距離大概8000ly，這個距離其實很遠了，我們被烤焦的概率不大

人類至今沒有發現存在生命的其它星球，可以肯定生命對生存環境要求應該極高。特別是人類，具有太多可能導致人類滅絕的各種因素。

儘管宇宙必然會發生導致人類滅絕的各種因素，但是任何致命的因素都有一個漸變過程。下一秒就導致人類滅絕的突變概率可以說不存在，宇宙即使會出現致命伽馬射線暴，屆時人類早已因其它因素而滅絕，絕對不會是下一秒。

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