Czy supernowe odpowiadają za wyginięcie dużej fauny morskiej w plejstocenie?

Jakieś 2,6 milionów lat temu, niezwykle jasne światło pojawiło się na prehistorycznym niebie pozostając nam na kolejne tygodnie, a nawet miesiące. Była to eksplozja supernowej jakieś 150 lat świetlnych od Ziemi. W ciągu kilkuset lat, na długo po tym jak to osobliwe światło na niebie już zniknęło, istne tsunami kosmicznej energii z tej samej, ogromnej eksplozji gwiazdy mogło dotrzeć do naszej planety uderzając w jej atmosferę, prowokując zmianę klimatu oraz masowe wymieranie dużych zwierząt oceanicznych, włącznie z gatunkiem rekina rozmiarów autobusu szkolnego.

Wpływ takiej supernowej – a możliwe, że i wielu – na duże okazy życia w oceanach Ziemi opisano w artykule opublikowanym wczoraj w periodyku Astrobiology.

“Zajmuję się takimi badaniami przez ostatnie 15 lat i od zawsze bazuję na naszej ogólnej wiedzy o wszechświecie – m.in. na założeniu, że takie supernowe powinny wpływać na Ziemię na tym czy na innym etapie historii Ziemi” mówi Adrian Melott, główny autor opracowania, profesor emerytowany fizyki i astronomii na Uniwersytecie Kansas. “Tym razem jest jednak inaczej. Mamy pewne dowody na bliskie zdarzenia tego typu w określonym czasie. Mniej więcej znamy odległość do eksplozji, a zatem jesteśmy w stanie obliczyć jak mogły one wpłynąć na Ziemię i porównać tę wiedzę, z tym co wiemy o wydarzeniach na Ziemi w tym czasie”.

Melott dodaje, że niedawne artykuły dowodzące dawnych depozytów izotopu żelaza-60 w dnie oceanicznych stanowią dowód, określający czas i odległość pobliskiej supernowej.

“Jeszcze w połowie lat dziewięćdziesiątych mówiono “szukajcie żelaza-60. Nie ma innego sposobu dotarcia Fe-60 na Ziemię niż supernowa”. Z uwagi na fakt, że żelazo-60 jest radioaktywne, gdyby powstało razem z Ziemią, dawno już by go nie było. Zatem znalezienie go teraz oznaczałoby, że dotarło na Ziemię z zewnątrz. Wciąż trwają debaty czy mowa tylko o jednej supernowej w naszym bezpośrednim otoczeniu czy o całym łańcuchu takich eksplozji. Osobiście wydaje mi się, że mogło to być połączenie tych dwóch opcji – potężny łańcuch eksplozji, z jedną, która była niezwykle silna i blisko Ziemi. Jeżeli spojrzymy na pozostałości żelaza-60, widzimy wyraźny wzrost jego ilości 2,6 milionów lat temu, aczkolwiek nadmiar tego izotopu widzimy także na przestrzeni 10 milionów lat”.

Według badaczy kolejnym dowodem na serię eksplozji supernowych jest sama architektura lokalnego wszechświata.

“Mamy Bąbel Lokalny w ośrodku międzygwiezdnym” mówi Melott. “Znajdujemy się dokładnie na jego krawędzi. To gigantyczny obszar o średnicy około 300 lat świetlnych. To bardzo gorący gaz o bardzo niskiej gęstości – niemal wszystkie obłoki gazu zostały z niego wymieciony. Najłatwiej stworzyć taki bąbel w serii eksplozji supernowych, które stopniowo powiększają jego rozmiary, a to z kolei zgadza się z ideą łańcucha. Kiedy wykonujemy obliczenia, opieramy je na założeniu, że wybucha jedna supernowa, a jej energia omiata Ziemię i na tym się kończy. Ale w przypadku Bąbla Lokalnego, promienie kosmiczne odbijają się od jego ścian, wskutek czego kąpiel w promieniach kosmicznych może trwać 10 000 do 100 000 lat. W ten sposób, można sobie wyobrazić całą serię takich zdarzeń dodających coraz więcej promieni kosmicznych wewnątrz Bąbla Lokalnego, a tym samym miliony lat wystawienia Ziemi na promienie kosmiczne”.

Niezależnie od tego czy mieliśmy do czynienia z jedną czy z serią supernowych, energia eksplozji, która umieściła na całej Ziemi pokłady żelaza-60 musiała dostarczyć do Ziemi mnóstwo mionów, które powodowały nowotwory i mutacje – szczególnie u większych zwierząt.

“Najlepszym opisem mionu jest nazwanie go bardzo ciężkim elektronem – ale mion jest kilkaset razy masywniejszy od elektronu” dodaje Melott. “Nawet normalnie, mnóstwo mionów przelatuje przez nas. Niemal wszystkie z nich przelatują przez nas bez uszczerbku, mimo to jedna piąta przyjmowanej przez nas dawki promieniowania pochodzi od mionów. Jednak kiedy fala promieniowania kosmicznego uderza w ziemię, liczbę mionów trzeba pomnożyć o kilkaset. Tylko niewielka część takich mionów w ogóle wejdzie z nami w jakąś interakcję, ale kiedy jest ich tak dużo, a ich energia jest tak wysoka, powstaje więcej mutacji i nowotworów – oszacowaliśmy, że częstotliwość występowania nowotworów w takiej sytuacji wzrasta o 50 procent dla organizmu rozmiarów człowieka, a im większe rozmiary, tym gorzej. Dla słonia czy wieloryba, dawka promieniowania wzrasta dużo bardziej”.

Supernowa sprzed 2,6 miliona lat może być związana z wymieraniem megafauny morskiej na granicy pliocenu i plejstocenu, kiedy to według szacunków wymarło 36 procent gatunków. Wymieranie było ograniczone do wód przybrzeżnych, gdzie większe organizmy otrzymywały wyższą dawkę promieniowania mionów.

Według autorów nowego artykułu, szkody spowodowane przez miony rozciągały się na kilkaset metrów wgłąb wód oceanicznych, słabnąc wraz z głębokością. Wysokoenergetyczne miony mogą sięgnąć głębiej w ocean stając się istotniejszym agentem zmian biologicznych wraz ze wzrostem głębokości”.

“Jednym z gatunków, które wymarły 2,6 miliona lat temu był Megalodon” dodaje Melott. “Wyobraź sobie żarłacza białego ze “Szczęk”, który byłby ogromny – to właśnie Megalodon, tyle że te były rozmiarów autobusu szkolnego. Zwierzęta te praktycznie zniknęły właśnie 2,6 miliona lat temu. Możemy zatem spekulować, że może mieć to coś wspólnego z mionami”.

Badacze z KU dodają, że dowody na eksplozję supernowej lub ich serię, stanowią “kolejny element układanki” wyjaśniający możliwe powody wymierania na granicy pliocenu i plejstocenu.

“Jak dotąd nie mieliśmy żadnego dobrego wyjaśnienia procesu wymienia megafauny morskiej. Być może to jest pierwsze takie wyjaśnienie”.

Źródło: University of Kansas

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.