Kan de seneste supernovaer være ansvarlige for masseudryddelser?

To nærliggende supernovaer, der eksploderede for omkring 2,5 og otte millioner år siden, kunne have resulteret i en forskudt udtømning af Jordens ozonlag, medfører en række konsekvenser for livet på Jorden.

I særdeleshed, for to og en halv million år siden ændrede Jorden sig dramatisk. Pliocen, som var en varm og lun epoke, sluttede og Pleistocæn, en æra med gentagen istid kendt som istiden, var begyndt. Naturlige variationer i Jordens kredsløb og wobble tegnede sandsynligvis klimaændringerne, men den samtidige begivenhed for en supernova kunne give indsigt i livets diversificering i denne epoke.

Denne supernova menes at have fundet sted mellem 163 og 326 lysår væk (50-100 parsek) fra Jorden. For perspektiv, vores nærmeste stjernenabo, Proxima Centauri, er 4,2 lysår væk.

Konsekvenser for Jorden

Supernovaer kan sterilisere alle nærliggende beboede planeter, der tilfældigvis er på vej til deres skadelige ioniserende stråling. Kan nærliggende supernovaer ødelægge den eksisterende biologi på vores planet? En forsker ville finde ud af det. Dr. Brian Thomas, en astrofysiker ved Washburn University i Kansas, USA, modellerede de biologiske påvirkninger på jordens overflade, baseret på geologisk bevis for nærliggende supernovaer for 2,5 millioner og 8 millioner år siden. I sit seneste papir, Thomas undersøgte kosmiske stråler fra supernovaerne, da de forplantede sig gennem vores atmosfære til overfladen, at forstå deres virkning på levende organismer.

Ser man på fossilrekorden under grænsen Pliocæn - Pleistocæn (for 2,5 millioner år siden), vi ser en dramatisk ændring i fossilrekorden og i landdækning globalt. Thomas fortæller til Astrobiology Magazin, at "der var ændringer, især i Afrika, som gik fra at være mere skovklædt til mere græsarealer. "I løbet af denne tid viser den geologiske rekord en forhøjet global koncentration af jern-60 (60Fe), som er en radioaktiv isotop produceret under en supernova.

"Vi er interesserede i, hvordan eksploderende stjerner påvirker livet på Jorden, og det viser sig for nogle få millioner år siden, at der var ændringer i de ting, der levede dengang, "siger Thomas." Det kunne have været forbundet med denne supernova. "

For eksempel, der var en ændring i overflod af arter under grænsen mellem Pliocene og Pleistocæn. Selvom der ikke skete nogen større masseudryddelser, der var generelt en større udryddelsesrate, mere speciering og en ændring i vegetationen.

Ikke helt så dødbringende

Hvordan ville en nærliggende supernova påvirke livet på Jorden? Thomas beklager, at supernovaer ofte eksemplificeres som "supernova slukker og alt dør", men det er ikke helt tilfældet. Svaret ligger i atmosfæren. Ud over solcreme, ozonlaget beskytter al biologi mod skadelige, genetisk ændring af ultraviolet (UV) stråling. Thomas brugte globale klimamodeller, nylige atmosfæriske kemimodeller og strålingsoverførsel (udbredelse af stråling gennem lagene i atmosfæren) for bedre at forstå, hvordan strømmen af ​​kosmiske stråler fra supernovaer ville ændre Jordens atmosfære, specifikt ozonlaget.

En ting at bemærke er, at kosmiske stråler fra supernovaer ikke ville sprænge alt i deres veje på én gang. Det intergalaktiske medium fungerer som en slags sigte, bremser ankomsten af ​​kosmiske stråler og "radioaktivt jernregn" (60Fe) over hundredtusinder af år, Thomastells Astrobiology Magazine. Højere energiske partikler vil først nå Jorden og interagere med vores atmosfære anderledes end lavere energipartikler, der kommer senere. Thomas undersøgelse modellerede udtømningen i ozon 100, 300, og 1, 000 år efter de første partikler fra en supernovaban, der trængte ind i vores atmosfære. Interessant nok, udtømningen toppede (med cirka 26 procent) for den 300-årige sag, slår den 100-årige sag ud.

De højenergiske kosmiske stråler i 100-års-sagen ville lynes lige igennem stratosfæren og deponere deres energi under ozonlaget, nedbryder det mindre, mens de mindre energiske kosmiske stråler, der ankommer i løbet af 300-årsintervallet, ville deponere mere energi i stratosfæren, nedbryder ozon betydeligt.

Et fald i ozon kan være en bekymring for livet på overfladen. "Dette arbejde er et vigtigt skridt i retning af at forstå virkningen af ​​nærliggende supernovaer på vores biosfære, "siger Dr. Dimitra Atri, en beregningsfysiker ved Blue Marble Space Institute of Science i Seattle, USA.

Blandede effekter

Thomas undersøgte flere mulige biologisk skadelige virkninger (erytem, hudkræft, grå stær, marine fytoplankton -fotosynteseinhibering og planteskader) på forskellige breddegrader som følge af øget UV -stråling som følge af et forarmet ozonlag. De viste øget skade over hele linjen, generelt stigende med breddegrad, hvilket giver mening i betragtning af de ændringer, vi ser i den fossile optegnelse. Imidlertid, virkningerne er ikke lige skadelige for alle organismer. Plankton, de primære iltproducenter, syntes at være minimalt påvirket. Resultaterne antydede også en lille stigning i risikoen for solskoldning og hudkræft blandt mennesker.

Så, forårsager nærliggende supernovaer masseudryddelser? Det kommer an på, siger Thomas. "Der er et mere subtilt skift; i stedet for et" udslett alt ", nogle [organismer] har det bedre, og nogle har det dårligere. "For eksempel viste nogle planter øget udbytte, som soja og hvede, mens andre anlæg viste nedsat produktivitet. "Den passer, "Thomas siger, henviser til ændringen i arter i fossilrekorden.

I fremtiden, Thomas håber at udvide dette arbejde og undersøge mulige forbindelser mellem menneskelig evolution og supernovaer.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASA's Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.