Forskning øger afstanden, hvor supernova ville udløse masseudryddelser på Jorden

I 2016 forskere publicerede "slam dunk" beviser, baseret på jern-60 isotoper i gammel havbund, at supernovaer ramte Jorden - en af ​​dem for omkring 2,6 millioner år siden. University of Kansas forsker Adrian Melott, professor i fysik og astronomi, understøttede disse resultater i Natur med tilhørende brev, med titlen "Supernovaer i nabolaget."

Melott har fulgt op siden disse fund med en undersøgelse af supernovaernes virkninger på Jordens biologi. I ny forskning at optræde i Astrofysisk tidsskrift , KU-forskeren og kollegerne hævder, at den anslåede afstand af supernovaen, der menes at være opstået for omkring 2,6 millioner år siden, bør halveres.

"Der er endnu flere beviser på den supernova nu, " sagde han. "Timingsestimaterne er stadig ikke nøjagtige, men det, der ændrede sig for at få os til at skrive dette papir, er afstanden. Vi lavede denne beregning, fordi andre mennesker udførte arbejde, der lavede et revideret afstandsestimat, som halverer afstanden. Men nu, vores afstandsestimat er mere som 150 lysår."

En supernova, der eksploderer i en sådan rækkevidde, ville sandsynligvis ikke røre ved masseudryddelser på Jorden, sagde Melott.

"Folk estimerede 'dræbningszonen' for en supernova i et papir i 2003, og de kom op med omkring 25 lysår fra Jorden, " sagde han. "Nu tror vi, at det måske er lidt større end det. De udelod nogle effekter eller havde ikke gode tal, så nu tror vi, at det kan være lidt større afstand. Vi ved det ikke præcist, og det ville selvfølgelig ikke være en hård cutoff distance. Det ville være en gradvis ændring. Men vi tænker noget mere som 40 eller 50 lysår. Så, en begivenhed ved 150 lysår burde have nogle virkninger her, men ikke sætte gang i en masseudryddelse."

Ud over dens afstand, interstellare forhold på tidspunktet for en supernova ville påvirke dens dødelighed for biologi på Jorden.

"Kosmiske stråler kan lide at rejse langs magnetiske feltlinjer, " sagde Melott. "De kan ikke lide at skære på tværs af magnetfeltlinjer, da de oplever kræfter til at stoppe dem fra at gøre det. Hvis der er et magnetfelt, vi kender ikke dens orientering, så det kan enten skabe en motorvej for kosmisk stråle, eller det kan blokere dem. Den vigtigste interessante sag antog ikke motorvejen. Det antog, at meget af magnetfeltet blev sprængt ud af en række supernovaer, som lavede den lokale boble - og vi og de seneste supernovaer var inde. Dette er en svag, forstyrret magnetfelt. Den bedste analogi, jeg kan komme i tanke om, er mere som terrænkørsel."

I et sådant tilfælde, forfatterne tror, ​​at kosmiske stråler fra supernovaen ved 150 lysår ville være trængt ind i Jordens lavere atmosfære.

"Dette er en meget stærkere ting, " sagde han. "De kosmiske stråler fra supernovaen ville komme ned i den lavere atmosfære - og have en effekt på troposfæren. Alle slags elementarpartikler trænger ind fra højder på 45-10 miles, og mange myoner kommer til jorden. Effekten af ​​myonerne er større - den er ikke overvældende, men forestil dig, at hver organisme på Jorden får det, der svarer til flere CT-scanninger om året. CT-scanninger har en vis fare forbundet med dem. Din læge vil ikke anbefale en CT-scanning, medmindre du virkelig havde brug for det."

Melott sagde, at kræft og mutationer ville være de mest åbenlyse konsekvenser for Jordens biologi af en supernovas kosmiske stråler. Sammen med sine medforfattere - B.C. Thomas fra Washburn University (2005 KU fysik doktorgraduat og nylig vinder af A. Roy Myers Excellence in Research Award), M. Kachelrieß fra Institutt for fysikk i Norge, D.V. Semikoz fra Observatoire de Paris, Sorbonne Paris Cite i Frankrig og National Research Nuclear University i Moskva, og A.C. Overholt (2013 KU fysik doktorgraduat) fra MidAmerica Nazarene University - Melott kiggede på fossiloptegnelsen i Afrika, det mest geografisk stabile kontinent på jorden under Pleistocæn, når en supernova sandsynligvis er opstået.

"Der er ikke en masseudryddelse, men der foregår en del udryddelse på det tidspunkt og arternes omsætning, " sagde han. "Det er ikke helt alvorligt nok til at kalde det en masseudryddelse. Der er muligvis en effekt forbundet med supernovaen. Det er sværere at sige, fordi der er mange konkurrerende effekter. Selv i Afrika har du klimaændringer, og du ved ikke, om klimaforandringerne forårsager de effekter, du ser, eller om en supernova har noget at gøre med klimaforandringerne."

Ud over kosmiske stråler, holdet fandt ud af, at en supernova ville have fået blåt lys til at skinne på himlen om natten i omkring en måned.

"Det har vist sig at være en ret dårlig ting for næsten alle levende organismer, " sagde Melott. "Det kaster søvn af sig og ødelægger din melatoninproduktion. Jeg ville aldrig have et blåt LED vækkeur i mit soveværelse, for eksempel. Blå LED-gadelygter har vist sig at have dårlige effekter på dyr, forårsager adfærdsændringer. Men denne effekt ville kun vare en måned eller deromkring. Jeg tror, ​​du aldrig ville se beviser i fossiloptegnelsen."

Atmosfærisk ionisering ville have været en mere alvorlig effekt fra en supernova, ifølge KU-forskeren.

"Atmosfærisk ionisering kan hjælpe lynet med at komme i gang, " sagde Melott. "Når en kosmisk stråle falder ned, den laver en vej gennem atmosfæren, hvor det slår elektroner ud af atomer, og det gør en vej for lyn til at komme i gang. Vi forventer at se en stor stigning med sky-til-jord lyn. Det ville være godt for nogle organismer og dårligt for andre. Lyn er den største årsag til naturbrande bortset fra mennesker. Så, vi forventer en hel del flere skovbrande, og det kan ændre økologien i forskellige regioner, såsom tab af trædække i det nordøstlige Afrika, som endda kunne have noget at gøre med menneskelig evolution. The Great Plains er for nylig stort set blevet holdt græsdækket af en masse skovbrande. En stor stigning i lynnedslag ville også betyde en stor stigning i nitrat, der kommer ud af regnen, og det ville virke som gødning."

Ja, Melott sagde for 2,6 millioner år siden, at der i Afrika var et tab af trædække og en stigning i græsarealer, muligvis tilskrives lyn-drevne naturbrande.

"Vi tror, ​​det er muligt, at de kosmiske stråler kan have haft noget at gøre med det, " han sagde.

Melott tilføjede, at han ofte bliver spurgt af folk, om de skulle frygte en supernova, der eksploderer tæt på Jorden i dag.

"Jeg siger til dem, at de skal bekymre sig om global opvarmning og atomkrig, ikke det her, " sagde han. "Der er intet tæt nok til at forårsage denne form for begivenhed i den nærmeste fremtid."

Den nærmeste potentielle supernova er Betelgeuse, omkring 600 lysår væk, ifølge Melott.

"Det er meget længere væk end det her, vi har talt om, " sagde han. "Det er tæt nok til at være spektakulært i den forstand, at det ville være lyst, og du ville se det om dagen, men der ville ikke være nogen skadelige virkninger."