银河系伽马射线暴中次级粒子产生的生物辐射剂量
高能天体物理现象
2014-03-06 v5 地球与行星天体物理
组织与器官
摘要
伽马射线暴 (GRBs) 是一类高能爆炸，在极短的时间尺度（几秒）内发射辐射，且具有非常窄的张角。尽管迄今为止观测到的所有 GRB 均起源于河外，但在过去约 0.5 Gyr 内，极有可能存在源自银河系并指向地球的 GRB。如此强烈的伽马射线爆发会使大气电离并耗尽臭氧层。随着臭氧层的耗尽，地球表面的太阳 UVB 通量将增加，从而产生有害的生物效应。除了大气损伤外，由伽马射线诱发的簇射产生的次级粒子也将到达地表。在所有次级粒子中，μ子占在地面水平次级粒子通量的主导地位（占总粒子数的 99%），并具有潜在的生物重要性。利用 Monte Carlo 模拟代码 CORSIKA，我们模拟了由能量高达 100 GeV 的伽马射线原初粒子产生的空气簇射。我们发现，假设的银河系 GRB 产生的μ子数量显著增加了总μ子通量。然而，由于光子能量低于 100 GeV 时μ子的产生效率极低，且 GRB 仅在极短时间内强烈辐射，我们发现次级μ子产生的生物辐射剂量可以忽略不计。GRB 造成生物损伤的主要机制是通过高层大气臭氧损失导致的太阳 UVB 辐射。
引用
@article{arxiv.1307.4253,
title = {Biological radiation dose from secondary particles in a Milky Way gamma ray burst},
author = {Dimitra Atri and Adrian L. Melott and Andrew Karam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.4253},
year = {2014}
}
备注
Published in the International Journal of Astrobiology