I mange år har forskere studert hvordan supernovaer kan påvirke livet på jorden. Supernovaer er ekstremt kraftige hendelser, og avhengig av hvor nær de er til Jorden, kan de få konsekvenser som spenner fra kataklysmikeren til det uvesentlig. Men nå sier forskerne bak en ny artikkel at de har spesifikke bevis som knytter en eller flere supernovaer til en utryddelseshendelse for 2,6 millioner år siden.
For omtrent 2,6 millioner år siden eksploderte en eller flere supernovaer rundt 50 parsecs, eller omtrent 160 lysår, borte fra Jorden. På samme tid var det også en utryddelseshendelse på Jorden, kalt Pliocene marine megafauna-utryddelse. Opptil en tredjedel av de store marine artene på jorden ble utslettet på det tidspunktet, de fleste av dem bodde i grunt kystfarvann.
"Denne gangen er det annerledes. Vi har bevis på hendelser i nærheten på et bestemt tidspunkt. ” - Dr. Adrian Melott, University of Kansas.
Det nye papiret trekker en kobling mellom supernovaene og utryddelsen, og antyder at partikler som ble kalt muons var de skyldige. Bevisene er ikke bare i fossilprotokollen, men i et lag av en radioaktiv type jern som ble deponert på jorden for rundt 2,6 millioner år siden, kalt Iron 60. Bevisene er også ute i verdensrommet, i form av en ekspanderende boblefunksjon opprettet av en eller flere supernovaer.
Oppgaven er fra hovedforfatter Adrian Melott, professor emeritus i fysikk og astronomi ved University of Kansas, og medforfattere ved Universidade Federal de São Carlos, i Brasil. Melott sa i en pressemelding at han i 15 år har studert effektene som supernovaer kan ha på jorden. Men denne artikkelen er mye mer spesifikk, og binder Pliocen-utryddelsen til spesifikke supernovaer. "Denne gangen er det annerledes. Vi har bevis på hendelser i nærheten på et bestemt tidspunkt, ”sa Melott. "Vi vet om hvor langt de var, så vi kan faktisk beregne hvordan det ville ha påvirket jorden og sammenligne det med det vi vet om hva som skjedde på den tiden - det er mye mer spesifikt."
Så hva forteller disse detaljene oss?
Først av alt, la oss snakke jern, spesifikt, jern 60. Jern 60 er en isotop av elementet jern. En isotop er ganske enkelt et atom med et annet antall nøytroner i kjernen. Alt jern har samme antall protoner - 26 - og et like stort antall elektroner, også 26. Men antallet nøytroner kan variere. Det meste av jernet i universet, inkludert her på jorden, er jern 56. Jern 56 har en stabil kjerne på 26 protoner og 30 nøytroner. Iron 56 er stabilt, noe som betyr at det ikke er radioaktivt og forfaller ikke.
Men her på jorden er det også noen Iron 60, med en ustabil kjerne som inneholder 26 protoner og 34 nøytroner. Den er radioaktiv, og synker ned for til slutt å bli nikkel. Det er Iron 60-rester til forskjellige tider gjennom den geologiske referansen, med en stor pigg for omtrent 2,6 millioner år siden. Men her er tingen: ethvert jern 60 som var en del av jorden da jorden dannet, ville for lengst ha forfalt til nikkel. Det ville ikke være spor igjen.
”Så langt tilbake til midten av 1990-tallet sa folk:‘ Hei, se etter iron-60. Det er et bevis fordi det ikke er noen annen måte å komme seg til Jorden, men fra en supernova. '”- Adrian Melott, University of Kansas.
Så hvis det var en pigg jern for 60 2,6 millioner år siden, måtte den komme fra et sted. Og det et sted bare kunne være plass. Og siden supernovaer er det eneste som kan skape jern 60 og spre det ut gjennom verdensrommet, må det være fra en supernova.
Men jernet 60 drepte ikke de store marine dyrene. Jada, det er radioaktivt, men det er ikke den skyldige bak utryddelsen. Det er bare bevis på en supernova på samme tid som utryddelsen.
Det er et annet bevis som støtter “death by supernova” -teorien: en gigantisk boble ute i verdensrommet.
Funksjonen kalles Local Bubble, et uthulet hulrom i det interstellare mediet. Det interstellare mediet er saken og strålingen som finnes i rommet mellom stjernesystemer, i en galakse. Det er i utgangspunktet gass, støv og kosmiske stråler, og det fyller ut rommet mellom solsystemer.
Local Bubble er en form som er uthulet av det interstellare mediet av en eller flere supernovaer. Solsystemet vårt er inne i det, og det samme er stjerner som Antares og Beta Canis Majoris.
Det er ingen andre hendelser som kunne ha uthulet Local Bubble. Når en supernova eksploderer, renser sjokkbølgen ut gassen og støvet i området, og skaper en boble. Boblen er ikke helt tom, det er noe veldig varmt og veldig lav tetthet gass igjen i den. Men de fleste gassskyene er borte.
"Vi har den lokale bobla i det interstellare mediet," sa Melott. "Vi har rett på kanten. Det er en gigantisk region med rundt 300 lysår. Det er i utgangspunktet veldig varmt, veldig lav tetthet - nesten alle gassskyene har blitt feid ut av den. Den beste måten å produsere en slik boble på er en hel haug supernovaer som blåser den større og større, og det ser ut til å passe godt til ideen om en kjede. ”
Så hvis bevisene, både Local Bubble og Iron 60, støtter forekomsten av flere supernovaer som forårsaker Pliocene marine megafauna-utryddelse, hva var egentlig mekanismen for den utryddelsen? Iron 60 kan ikke gjøre det, og heller ikke en boble ute i verdensrommet. Så hva skjedde?
Melott og teamet hans sier at det hele kommer ned på subatomære partikler som kalles muoner.
"Den beste beskrivelsen av en muon ville være et veldig tungt elektron - men en muon er et par hundre ganger mer massiv enn et elektron." - Adrian Melott, hovedforfatter, University of Kanasas.
Da supernovaene spredte Iron 60 på jorden, var det ikke det eneste som kom regnet ned fra verdensrommet. Det var også muoner. Muons kan best beskrives som "tunge elektroner" ifølge Melott. Og selv om vi stadig mottar muoner fra verdensrommet, passerer de fleste av dem ufarlig gjennom oss, med bare det rare som samhandler oss og utgjør en del av strålingen vi hele tiden bombarderes med.
"Den beste beskrivelsen av en muon ville være et veldig tungt elektron - men en muon er et par hundre ganger mer massiv enn et elektron," sa Melott. "De er veldig gjennomtrengende. Selv normalt er det mange av dem som går gjennom oss. Nesten alle av dem passerer ufarlig, men omtrent en femtedel av stråledosen vår kommer av muoner. ”
Men det endret seg da supernovaene eksploderte. Det ville ha vært hundrevis av ganger flere muoner enn det normale bakgrunnsnummeret. Og for større dyr med større overflate, betyr det en mye større eksponering for stråling.
"Men når denne bølgen av kosmiske stråler treffer, multipliser du disse muonene med noen hundre," sa Melott. "Bare en liten brøkdel av dem vil samhandle på noen måte, men når antallet er så stort og energien deres så høy, får du økte mutasjoner og kreft - dette vil være de viktigste biologiske effektene. Vi estimerte at kreftfrekvensen ville gå opp omtrent 50 prosent for noe på størrelse med et menneske - og jo større du er, desto dårligere er den. For en elefant eller en hval går stråledosen opp. ”
Så fjerne supernovaer forårsaket en massiv pigg i antall muoner som slo på Jorden, noe som økte forekomsten av kreft, spesielt hos store marine dyr. Og siden jo dypere et dyr er i vannet, desto mer beskyttet er det, var utryddelsen for større marine dyr i grunnere kystfarvann et biprodukt.
Et spesielt stort - og beryktet - marint dyr ble utryddet under Pliocene marine megafauna-utryddelse: Megalodon, et av de største og kraftigste rovdyrene som noen gang har levd på jorden.
Megalodon var en gammel hai så stor som en skolebuss som ble utdødd for 2,6 millioner år siden. "En av utryddelsene som skjedde for 2,6 millioner år siden var Megalodon," sa Melott. «Tenk deg den store hvithaien i‘ Jaws ’, som var enorm - og det er Megalodon, men det var omtrent på størrelse med en skolebuss. De forsvant bare den gangen. Så vi kan spekulere i at det kan ha noe med musene å gjøre. I utgangspunktet, jo større skapning er, desto større vil økningen i stråling ha vært. ”
Som Melott erkjenner, er det noen spekulasjoner som skjer her. Det kan være andre årsaker til dens utryddelse, inkludert avkjøling av havene som et resultat av en istid. Havnivået ville også blitt senket i løpet av en istid, noe som betyr at arten mistet gode sykepleierområder.
Megalodon var ikke den eneste arten som ble utdødd i løpet av den tiden. I en artikkel fra 2017 dokumenterte forskere utryddelsen av andre marine megafauna inkludert pattedyr, sjøfugl og skilpadder. Men kunne en eller flere supernovaer ha forårsaket alt dette?
Jorden var i en periode med klimavariabilitet den gang, så det er vanskelig å drille ut de individuelle effektene supernovaer og klimaendringer ville hatt på utryddelse. Og en annen studie antydet en annen supernova-kobling til Pliocene-Pleistocene-utryddelse.
I en studie fra 2002 så forskere på Local Bubble og Earth's Iron 60, og konkluderte med at begge var en faktor i utryddelsen. Men de utgjorde en annen mekanisme. De sa at supernovaene forårsaket en bølge i ultrafiolett lys til å slå jorden, og drepte små skapninger ved foten av næringskjeden, og som igjen førte til at større marine megafauna døde av.
For Melott og teamet hans er supernovae muon-teorien en del av den. University of Kansas-forsker sa at bevisene for en supernova, eller en serie av dem, er "et annet puslespill" for å tydeliggjøre de mulige årsakene til utryddelsen av Pliocene-Pleistocene.
"Det har virkelig ikke vært noen god forklaring på den marine megafaunal-utryddelsen," sa Melott. “Dette kan være en. Det er denne paradigmeforandringen - vi vet at det skjedde noe og når det skjedde, så for første gang kan vi virkelig grave oss inn og se etter ting på en bestemt måte. Vi kan nå få veldig bestemte effekter av stråling på en måte som ikke var mulig før. "
- Scientific Paper: Pliocene marine megafauna-utryddelse og dens innvirkning på funksjonelt mangfold.
- Pressemelding: Forskere vurderer om supernovaer drepte av store havdyr ved Pleistocene
- Vitenskapelig papir: Hypotese: Muon Radiation Dose and Marine Megafaunal Extinction at the end-Pliocen Supernova
- Vitenskapelig artikkel: BEVIS FOR NÆRSTE SUPERNOVA-EKSPLOSJONER
