Quelles seraient les conséquences d’un sursaut gamma dirigé vers la Terre ?

Les sursauts gamma (GRBs pour gamma-ray bursts) sont définis comme des explosions extrêmement énergétiques d’une durée comprise entre une dizaine de millisecondes et plusieurs heures. La violence de ce mécanisme fait des sursauts gamma le phénomène électromagnétique connu le plus énergétique et lumineux de l’Univers observable. Ils apparaissent le plus souvent lors d’événements chaotiques comme les supernovas ou les effondrements gravitationnels d’étoiles massives. Au regard de l’énergie déployée par les sursauts gamma, quelles seraient les conséquences si la Terre se trouvait sur la trajectoire de l’un d’eux ?

La majorité des sources connues des sursauts gamma se trouvent à plusieurs millions d’années-lumière de la Terre. Parce que l’énergie d’un GRB est fortement concentrée à la manière d’un faisceau cohérent, la probabilité que celle-ci soit dirigée précisément sur la Terre est extrêmement faible, mais pas nulle. Dans un tel cas, les conséquences pourraient être dévastatrices. Plusieurs hypothèses suggèrent même que certaines extinctions de masse dans le passé aient pu être provoquées par de tels événements.

Les rayons gamma possèdent une énergie moyenne d’environ 10⁴⁴ J. Ils libèrent ainsi plus d’énergie en quelques secondes que le Soleil en 10 milliards d’années d’existence. Aucun autre phénomène dans l’Univers observable n’est connu pour produire autant d’énergie en si peu de temps. C’est une quantité d’énergie comparable à celle libérée par les supernovas de type Ib/Ic (supernovas à effondrement de cœur).

Les scientifiques estiment que seuls 10% de toutes les galaxies connues sont susceptibles d’abriter la vie telle qu’on la connaît. Les autres 90% possèdent des régions stellaires trop denses, et donc des occurrences de GRBs trop élevées pour présenter un environnement sans danger. Pour les galaxies situées à un redshift z > 0.5, la vie est tout simplement impossible au regard de leurs taux très élevés de GRBs, du fait de régions stellaires très compactes.

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Jusqu’à maintenant, tous les sursauts gamma ont été observés à l’extérieur de notre galaxie et sont considérés sans danger pour la Terre. Actuellement, les satellites détectent approximativement un sursaut gamma par jour. Le sursaut le plus proche, détecté en mars 2014 et nommé GRB 980425, était à une distance de 40 Mpc (130 millions d’années-lumière) dans une galaxie naine. Il était toutefois moins énergétique que les sursauts ordinaires et était associé à la supernova de type Ib, SN 1998bw.

L’atmosphère terrestre dispose d’une grande capacité d’absorption des rayonnements ultra-énergétiques comme les rayons X et gamma ; donc, durant le sursaut, ces radiations n’atteindraient pas de niveaux véritablement dangereux à la surface terrestre. L’effet immédiat serait plutôt une brève augmentation (d’une seconde à une dizaine de secondes) du rayonnement UV, sans toutefois que celle-ci ne mette en péril la vie terrestre.

Les effets à long terme sont cependant bien plus dangereux. En frappant l’atmosphère, le rayonnement gamma entraîne la conversion chimique progressive des molécules de diazote et de dioxygène en oxyde d’azote et dioxyde d’azote. Les oxydes d’azote détruisent les molécules d’ozone, avec, selon les modèles, une diminution de la couche d’ozone comprise entre 25 et 35% (et jusqu’à 75% dans les zones les plus exposées). Ce premier effet pourrait durer plusieurs années.

Cette diminution de l’ozone est suffisante pour entraîner une augmentation dangereuse de l’indice UV à la surface. Les oxydes d’azote causent également l’apparition de smogs photochimiques (brume brunâtre épaisse) masquant le ciel et bloquant environ 1% du spectre électromagnétique solaire, conduisant à une diminution de la photosynthèse. En outre, en bloquant le rayonnement solaire, le smog pourrait conduire à un hiver cosmique si le climat terrestre est déjà instable.

Les niveaux élevés d’azote seraient à l’origine de pluies d’acide nitrique, toxiques pour certains organismes, mais probablement bien trop faibles pour présenter un danger global. Le véritable danger d’un sursaut gamma sur la Terre est finalement l’augmentation brutale du rayonnement UV pendant le sursaut ainsi que plusieurs années après. Les modèles biophysiques montrent qu’une telle catastrophe entraînerait un dommage de l’ADN 16 fois plus important que lors d’une exposition normale aux UV.