歐空局的”Integral”太空望遠鏡探測到來自一顆遙遠恆星爆炸的前所未有的伽馬射線暴，對地球電離層造成了嚴重干擾。這次事件是有記錄以來同類事件中最亮、最強的一次，研究人員由此開始探索它與地球上歷史上大規模物種滅絕之間的潛在關聯。

歐空局的”積分”太空望遠鏡探測到巨大的伽瑪射線暴襲擊了地球。爆炸對我們星球的電離層造成了嚴重干擾。這種擾動通常與太陽上的高能量粒子事件有關，但這次是近20 億光年外一顆恆星爆炸的結果。分析爆炸的影響可以提供有關地球歷史上大規模滅絕的資訊。

2022年10月9日中歐時間15:21，許多在軌道上靠近地球的高能衛星，包括歐空局的Integral任務都探測到了一個極其明亮和持久的伽馬射線暴（GRB）。

這幅藝術作品描繪了強大的伽馬射線爆炸對地球電離層造成的嚴重擾動。這是一顆恆星超新星爆炸產生的伽馬射線暴（GRB）的結果，它位於近20 億光年外的一個星系中。圖片來源：ESA/ATG Europe; CC BY-SA 3.0 IGO

國際伽馬射線天文物理實驗室（Integral）由歐空局於2002 年發射，從那時起幾乎每天都在偵測伽瑪射線暴。然而，被命名為GRB 221009A 的這次伽馬射線暴卻並不普通。義大利拉奎拉大學的米爾科-皮爾桑蒂（Mirko Piersanti）說：”這可能是我們探測到的最亮的伽馬射線暴。”

極震區伽瑪射線暴曾經是神秘的事件，但現在人們已經認識到它是被稱為超新星的恆星爆炸或兩顆超密集中子星碰撞所產生的能量噴發。

合著者、義大利羅馬國家天體物理研究所的皮埃特羅-烏伯蒂尼（Pietro Ubertini）說：「我們從20 世紀60 年代起就開始測量伽馬射線暴，這是迄今為止測量到的最強烈的伽馬射線暴。事實上，它是如此之強，以至於與之最接近的記錄比它弱十倍。據統計，像GRB 221009A 這樣強烈的GRB 每1 萬年才會出現一次。”

對地球電離層的影響

在伽瑪射線撞擊地球的800 秒內，爆發產生的能量足以啟動印度的閃電探測器。德國的儀器捕捉到了地球電離層被爆炸擾動了幾個小時的跡象。這種極強的能量讓研究團隊萌生了尋找爆炸對地球電離層影響的想法。

電離層是地球高層大氣中包含帶電氣體（稱為等離子體）的一層。它的高度從50 千米到950 千米不等。研究人員將其稱為350 千米以上的頂側電離層和350 公里以下的底側電離層。電離層非常脆弱，太空船可以在大部分電離層中保持軌道運作。

中國地震電磁衛星（CSES）就是其中之一，它也被稱為”張衡號”，是中國和義大利合作的一項太空任務。它於2018 年發射，監測電離層頂面的電磁行為變化。它的主要任務是研究電離層的變化與地震等地震事件發生之間可能的聯繫，但也可以研究太陽活動對電離層的影響。

Mirko 和Pietro 都是CSES 科學團隊的成員，他們意識到如果GRB 產生了擾動，CSES 應該已經看到了。但他們無法確定。Pietro說：”我們過去曾從其他伽馬射線暴中尋找過這種效應，但什麼也沒看到。”

這幅插圖顯示了最常見的長伽馬射線暴的成分。一顆大質量恆星的內核（左圖）發生坍縮，形成一個黑洞，黑洞噴射的粒子以接近光速的速度穿過坍縮的恆星進入太空。整個光譜的輻射來自新生黑洞附近的熱電離氣體（等離子體）、噴流內快速移動的氣體殼之間的碰撞（內部衝擊波），以及噴流的前緣掃過並與周圍環境相互作用時產生的輻射（外部衝擊波）。資料來源：美國太空總署戈達德太空飛行中心

過去，人們曾在夜間發現影響底側電離層的GRB，當時太陽的影響已經消失，但從未發現影響頂側的GRB。這使人們相信，當它到達地球時，GRB 的爆炸威力已經不足以產生電離層電導率的變化，從而導致電場變化。

然而這一次，當科學家觀察時，他們的運氣就不同了。效果明顯而強烈。他們有史以來第一次在電離層頂側看到了以強電場變化形式出現的強烈擾動。

伽瑪射線暴的深遠影響

這個特殊的伽瑪射線暴發生在近20 億光年外的星系中，因此在20 億年前，但它仍然有足夠的能量影響地球。雖然太陽通常是足以影響地球電離層的主要輻射源，但這一GRB觸發了通常用於研究太陽大氣中巨大爆炸（即太陽耀斑）的儀器。歐空局研究員、太陽物理學家勞拉-海斯（Laura Hayes）說：「值得注意的是，這次擾動影響到了地球電離層的最底層，距離地球表面只有幾十公里，留下的印記堪比一次大的太陽耀斑。”

這種印記的形式是底側電離層的電離增加。在地面和地球低層電離層之間反彈的極低頻無線電訊號中檢測到了這一現象。勞拉解釋說：”從本質上講，我們可以說電離層’移動’到了更低的高度，我們從無線電波沿電離層反彈的方式中探測到了這一點。”

勞拉於2022年發表了這些結果。她解釋說：「這加強了我們的想法，即銀河系中的超新星可能會產生更嚴重的後果。」關於銀河系中的伽馬射線暴可能造成的後果，一直存在著激烈的爭論。

在最壞的情況下，伽馬射線暴不僅會影響電離層，還可能破壞臭氧層，使來自太陽的危險紫外線輻射到達地球表面。據推測，這種效應可能是過去地球上發生的一些大滅絕事件的原因之一。但要研究這個想法，我們需要更多的數據。

現在，他們已經知道要尋找什麼了，研究小組已經開始回溯CSES 收集到的數據，並將其與Integral 看到的其他伽馬射線暴聯繫起來。雖然他們只能回溯到2018 年CSES 發射之時，但後續任務已經計劃好了，確保這扇令人著迷的新窗口能夠繼續打開，讓人們了解地球與非常遙遠的宇宙之間的互動方式。