欧空局的"Integral"太空望远镜探测到来自一颗遥远恒星爆炸的前所未有的伽马射线暴，对地球电离层造成了严重干扰。这次事件是有记录以来同类事件中最亮、最强的一次，研究人员由此开始探索它与地球上历史上大规模物种灭绝之间的潜在联系。

欧空局的"积分"太空望远镜探测到巨大的伽玛射线暴袭击了地球。爆炸对我们星球的电离层造成了严重干扰。这种扰动通常与太阳上的高能粒子事件有关，但这次是近 20 亿光年外一颗恒星爆炸的结果。分析爆炸的影响可以提供有关地球历史上大规模灭绝的信息。

2022年10月9日中欧时间15:21，许多在轨道上靠近地球的高能卫星，包括欧空局的Integral任务都探测到了一个极其明亮和持久的伽马射线暴（GRB）。

这幅艺术作品描绘了强大的伽马射线爆炸对地球电离层造成的严重扰动。这是一颗恒星超新星爆炸产生的伽马射线暴（GRB）的结果，它位于近 20 亿光年外的一个星系中。图片来源：ESA/ATG Europe; CC BY-SA 3.0 IGO

国际伽马射线天体物理实验室（Integral）由欧空局于 2002 年发射，从那时起几乎每天都在探测伽马射线暴。然而，被命名为 GRB 221009A 的这次伽马射线暴却并不普通。意大利拉奎拉大学的米尔科-皮尔桑蒂（Mirko Piersanti）说："这可能是我们探测到的最亮的伽马射线暴。"

极震区伽玛射线暴曾经是神秘的事件，但现在人们已经认识到它是被称为超新星的恒星爆炸或两颗超密集中子星碰撞所产生的能量喷发。

合著者、意大利罗马国家天体物理研究所的皮埃特罗-乌伯蒂尼（Pietro Ubertini）说："我们从 20 世纪 60 年代起就开始测量伽马射线暴，这是迄今为止测量到的最强的伽马射线暴。事实上，它是如此之强，以至于与之最接近的记录比它弱十倍。据统计，像 GRB 221009A 这样强烈的 GRB 每 1 万年才会出现一次。"

对地球电离层的影响

在伽马射线撞击地球的 800 秒内，爆发产生的能量足以激活印度的闪电探测器。德国的仪器捕捉到了地球电离层被爆炸扰动了几个小时的迹象。这种极强的能量让研究小组萌生了寻找爆炸对地球电离层影响的想法。

电离层是地球高层大气中包含带电气体（称为等离子体）的一层。它的高度从 50 千米到 950 千米不等。研究人员将其称为 350 千米以上的顶侧电离层和 350 千米以下的底侧电离层。电离层非常脆弱，航天器可以在大部分电离层中保持轨道运行。

中国地震电磁卫星（CSES）就是其中之一，它也被称为"张衡号"，是中国和意大利合作的一项太空任务。它于 2018 年发射，监测电离层顶面的电磁行为变化。它的主要任务是研究电离层的变化与地震等地震事件发生之间可能存在的联系，但也可以研究太阳活动对电离层的影响。

Mirko 和 Pietro 都是 CSES 科学团队的成员，他们意识到如果 GRB 产生了扰动，CSES 应该已经看到了。但他们无法确定。Pietro说："我们过去曾从其他伽马射线暴中寻找过这种效应，但什么也没有看到。"

这幅插图显示了最常见的长伽马射线暴的成分。一颗大质量恒星的内核（左图）发生坍缩，形成一个黑洞，黑洞喷射出的粒子以接近光速的速度穿过坍缩的恒星进入太空。整个光谱的辐射来自新生黑洞附近的热电离气体（等离子体）、喷流内快速移动的气体壳之间的碰撞（内部冲击波），以及喷流的前缘扫过并与周围环境相互作用时产生的辐射（外部冲击波）。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心

过去，人们曾在夜间发现过影响底侧电离层的 GRB，当时太阳的影响已经消失，但从未发现过影响顶侧的 GRB。这使人们相信，当它到达地球时，GRB 的爆炸威力已经不足以产生电离层电导率的变化，从而导致电场变化。

然而这一次，当科学家们观察时，他们的运气不同了。效果明显而强烈。他们有史以来第一次在电离层顶侧看到了以强电场变化形式出现的强烈扰动。

伽玛射线暴的深远影响

这个特殊的伽玛射线暴发生在近 20 亿光年外的星系中，因此是在 20 亿年前，但它仍然有足够的能量影响地球。虽然太阳通常是足以影响地球电离层的主要辐射源，但这一GRB却触发了通常用于研究太阳大气中巨大爆炸（即太阳耀斑）的仪器。欧空局研究员、太阳物理学家劳拉-海斯（Laura Hayes）说："值得注意的是，这次扰动影响到了地球电离层的最底层，距离地球表面只有几十公里，留下的印记堪比一次大的太阳耀斑。"

这种印记的形式是底侧电离层的电离增加。在地面和地球低层电离层之间反弹的极低频无线电信号中检测到了这一现象。劳拉解释说："从本质上讲，我们可以说电离层'移动'到了更低的高度，我们从无线电波沿电离层反弹的方式中探测到了这一点。"

劳拉于2022年发表了这些结果。她解释说："这加强了我们的想法，即银河系中的超新星可能会产生更严重的后果。"关于银河系中的伽马射线暴可能造成的后果，一直存在着激烈的争论。

在最坏的情况下，伽马射线暴不仅会影响电离层，还可能破坏臭氧层，使来自太阳的危险紫外线辐射到达地球表面。据推测，这种效应可能是过去地球上发生的一些大灭绝事件的原因之一。但要研究这个想法，我们需要更多的数据。

现在，他们已经知道要寻找什么了，研究小组已经开始回溯 CSES 收集到的数据，并将其与 Integral 看到的其他伽马射线暴联系起来。虽然他们只能回溯到 2018 年 CSES 发射之时，但后续任务已经计划好了，确保这扇令人着迷的新窗口能够继续打开，让人们了解地球与非常遥远的宇宙之间的互动方式。