Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

На более значительных расстояниях от земной поверхности (12 - 50 тыс. км) расположен еще один, внешний радиационный пояс, называемый еще электронным, поскольку содержит он преимущественно эти частицы с энергией 400 - 500 кэв (рис. 22). По направлению к полюсам высота этого пояса уменьшается особенно резко; кроме того, границы пояса подвижны и зависят от солнечных и иных магнитных возмущений.

Наконец, еще дальше от поверхности Земли, на высотах 50 - 75 тыс. км существует третий - самый внешний радиационный пояс, также состоящий из электронов, однако энергия их еще ниже и составляет в среднем всего 200 эв.

Незримый многослойный покров радиационных поясов в высоких широтах, прилегающих к магнитным полюсам, образует отверстия - это области входа и выхода магнитных силовых линий Земли. При выборе трасс будущих космических полетов ученые вынуждены учитывать существование радиационных поясов Земли и их толщину.

Космические лучи, в том числе и корпускулярные потоки солнечных вспышек, даже не достигая непосредственно земной поверхности, вызывают косвенно, за счет появления ливней вторичных частиц, увеличение числа ионизаций в приземном слое, в том числе и в биосфере. Поэтому мы можем утверждать, что излучения из космоса - составная часть естественного радиоактивного фона Земли, в условиях которого возникла и сформировалась земная жизнь, что космические лучи, как и другие компоненты радиоактивного фона, были и являются поныне мутагенными факторами, одной из причин изменчивости органических форм и в конечном счете - двигателями эволюции живого на Земле.

Если в среднем для Земли радиоактивность воздуха в приземном слое составляет 0,1 - 0,12 р в год, то на долю космических лучей из этого количества приходится около 0,03 - 0,04 р в год. Существенных колебаний интенсивности этого излучения за исторически сравнительно короткие промежутки времени не происходит. Лишь хромосферные вспышки на Солнце вносят небольшие вариации в величину потока космических лучей, достигающего Земли.

Но жизнь на Земле, по подсчетам ученых, существует 3 - 4 млрд. лет. За такой срок интенсивность космического излучения могла меняться более существенно, а это оказало бы серьезное влияние на развивающуюся земную жизнь. Исследовав эту возможность, советский астроном И. С. Шкловский показал, что за время жизни на Земле интенсивность жесткого космического излучения могла возрастать в десятки раз при вспышках сверхновых. В пределах Галактики такие вспышки происходят в среднем раз за 10 - 100 лет. Влияние на земную жизнь может оказать лишь вспышка сверхновой, происшедшая в относительной близости от Земли, на расстоянии порядка 10 - 20 световых лет. По подсчетам И. С. Шкловского, такие вспышки могут возникать примерно раз в 750 млн. лет. Это значит, что на протяжении достаточно долгой биографии Земли, а также жизни на ней, появление соседки - сверхновой - могло произойти по крайней мере один-два раза.

Что произошло бы в этом случае? Образовавшаяся вокруг сверхновой туманность, расширяющаяся со скоростью нескольких тыс. км в секунду и уносящая с собой массы звездного вещества и в том числе мощные потоки частиц высокой энергии, через 10 тыс. лет достигла бы Солнечной системы. В последующие несколько десятков тысячелетий Земля вместе со всей Солнечной системой оставалась бы погруженной в эту туманность, где плотность первичных космических лучей в десятки, а местами и в сотни раз выше обычной.

Такое длительное и значительное увеличение радиационного фона не могло бы не оказать серьезного влияния на земную жизнь. Особенно сильное потрясение должны были пережить долгоживущие органические формы. Если для удвоения частоты мутаций у микроорганизмов, водорослей, простейших многоклеточных требуется увеличение радиоактивного фона в сотни и тысячи раз, то для человека и других высокоразвитых и длительно живущих организмов доза радиации, удваивающая частоту мутаций, составляет что-то около 1 р в год. Иными словами, вспышка сверхновой в космических окрестностях Земли могла бы привести к гибели наиболее долгоживущих органических форм и к общему ускорению мутационного процесса.

И. С. Шкловский полагает, что повсеместная на Земле гибель гигантских пресмыкающихся в конце мелового периода могла быть вызвана вспышкой сверхновой. Серьезным подтверждением этой гипотезы было бы доказательство одновременной в течение десятка тысячелетий гибели динозавров на всей Земле. К сожалению, современные методы оценки возраста ископаемых остатков пока недостаточно точны для этих вычислений.