Dwa i pół i osiem milionów lat temu niedaleko nas wybuchły dwie supernowe (według astronomicznych standardów), co może doprowadzić do zubożenia warstwy ozonowej Ziemi i wielu niepożądanych konsekwencji dla życia. W szczególności supernowa sprzed dwóch i pół miliona lat mogła być poważnym ciosem. Skończył się pliocen, epoka gorąca i łagodna, a rozpoczął się plejstocen, epoka zlodowacenia i zlodowacenia. Naturalne wahania orbity i chybotania Ziemi prawdopodobnie tłumaczyłyby zmiany klimatyczne, ale zdarzenie supernowej, które miało miejsce w tym okresie, byłoby bardziej odpowiednie.
Uważa się, że supernowa eksplodowała w odległości 163-326 lat świetlnych (50-100 parseków). Dla porównania, nasz najbliższy gwiezdny sąsiad, Proxima Centauri, znajduje się 4,2 lat świetlnych stąd.
Implikacje dla Ziemi
Supernowe mogą wysterylizować każdą zamieszkaną planetę w pobliżu, jeśli staną na drodze promieniowania jonizującego. Czy te supernowe mogą siać spustoszenie w istniejącej biologii naszej planety? Dr Brian Thomas, astrofizyk z Uniwersytetu Washburn w Kansas, zdecydował się dowiedzieć na pewno i wymodelował konsekwencje dla biologii na powierzchni Ziemi, opierając się na dowodach geologicznych dwóch supernowych, odpowiednio 2,5 i 8 milionów lat temu. W swojej ostatniej pracy Thomas badał rozprzestrzenianie się promieni kosmicznych supernowych przez atmosferę na powierzchnię, aby zrozumieć ich wpływ na organizmy żywe.
Patrząc na zapis kopalny na granicy pliocenu i plejstocenu (2,5 miliona lat temu), widzimy dramatyczne zmiany w skamieniałościach i globalnej pokrywie glebowej. Thomas zauważa, że „zaszły zmiany, zwłaszcza w Afryce, które pokazały przejście z gleby bardziej zalesionej na łąkową”. Jednocześnie zapis geologiczny wskazuje na globalny wzrost stężenia żelaza-60, które jest radioaktywnym izotopem powstałym podczas wybuchu supernowej.
„Interesowało nas, jak eksplodujące gwiazdy mogą wpłynąć na życie na Ziemi i okazało się, że kilka milionów lat temu życie uległo poważnym zmianom” - mówi Thomas. „To może być związane z supernową”.
Na przykład na granicy pliocenu i plejstocenu nastąpiła zmiana liczby gatunków. Pomimo tego, że nie było większych masowych wyginięć, ogólnie zaobserwowano wyższe wskaźniki wymierania, zmieniły się same gatunki i roślinność.
Film promocyjny:
Nie tak śmiertelnie
Jak pobliska supernowa może wpłynąć na życie na Ziemi? Thomas z niezadowoleniem zauważa, że supernowe są często eksponowane w takim świetle, że „supernowa wybucha i wszystko umiera”, ale nie jest to do końca prawdą. Chodzi o atmosferę. Warstwa ozonowa chroni życie biologiczne przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym słonecznym, które zmienia tło genetyczne. Thomas opracował modele globalnego klimatu, chemii atmosfery i transferu promieniowania (propagacji promieniowania w atmosferze), aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób eksplozja promienia kosmicznego supernowej może wpłynąć na atmosferę ziemską, w szczególności warstwę ozonową.
Warto zauważyć, że promienie kosmiczne supernowej nie spalą wszystkiego na swojej drodze. Ośrodek międzygalaktyczny działa jak rodzaj sita, spowalniając promienie kosmiczne i „radioaktywny żelazny deszcz” (żelazo-60) przez setki tysięcy lat. Cząstki o wysokiej energii jako pierwsze dotrą na Ziemię i będą oddziaływać z naszą atmosferą inaczej niż cząstki o niskiej energii, które przybędą później. Thomas zasymulował zubożenie warstwy ozonowej 100, 300 i 1000 lat po tym, jak pierwsze cząstki supernowej zaczęły przenikać do atmosfery. Co ciekawe, zużycie osiągnęło szczyt (26%) po 300 latach.
Wysokoenergetyczne promienie kosmiczne w scenariuszu 100-letnim będą przenikać bezpośrednio przez stratosferę i zrzucać swoją energię poniżej warstwy ozonowej, zmniejszając ją, aw scenariuszu 300-letnim mniej energetyczne promieniowanie kosmiczne wniesie więcej energii do stratosfery, znacznie zubożając warstwę ozonową.
Zubożenie ozonu jest poważnym zagrożeniem dla życia na powierzchni.
Efekty mieszane
Thomas zbadał kilka możliwych niszczycielskich skutków dla biologii (rumień, rak skóry, zaćma, spowolnienie fotosyntezy fitoplanktonu morskiego i uszkodzenia roślin) na różnych szerokościach geograficznych w wyniku zwiększonego natężenia promieniowania UV spowodowanego spadkiem warstwy ozonowej. Zwiększone uszkodzenia pojawiły się we wszystkich kierunkach, zwiększając się wraz z szerokością geograficzną i zgodnie ze zmianami zachowanymi w zapisie kopalnym. Jednak nie wszystkie konsekwencje były równie szkodliwe dla organizmów. Plankton, główny producent tlenu, poniósł minimalne szkody. Ponadto zaobserwowano niewielki wzrost ryzyka poparzeń słonecznych i raka skóry wśród ludzi.
Czy więc pobliska supernowa może doprowadzić do masowego wymierania? To zależy, na którą stronę spojrzysz, mówi Thomas: „Istnieje subtelna różnica między„ niszczeniem wszystkiego i wszystkiego”a cierpieniem poszczególnych organizmów. Niektóre rośliny zwiększyły plony, takie jak soja i pszenica, podczas gdy inne straciły wydajność”. Znalazło to również odzwierciedlenie w zapisach kopalnych.
Ale jak supernowe mogą wpływać na ewolucję człowieka - tym problemem zajmie się Thomas w swojej następnej pracy.
Ilya Khel