For to og en halv og otte millioner år siden eksploderede to supernovaer ikke langt fra os (efter astronomiske standarder), hvilket kunne føre til udtømning af Jordens ozonlag og utallige uønskede følger for livet. Især en to og en halv million år gammel supernova kunne have været et alvorligt slag. Pliocen, den varme og milde æra, sluttede, og Pleistocene, æraen med glaciation og istid, begyndte. Naturlige variationer i Jordens kredsløb og slingring ville sandsynligvis forklare klimaændringer, men en supernovahændelse, der skete i denne periode, ville have været bedre egnet.
Det antages, at supernovaen eksploderede 163-326 lysår væk (50-100 parsecs). Til sammenligning er vores nærmeste stjernede nabo, Proxima Centauri, 4,2 lysår væk.
Implikationer for Jorden
Supernovae kan sterilisere alle beboede planeter i nærheden, hvis de kommer i vejen for ioniserende stråling. Kunne disse supernovaer ødelægge den nuværende biologi på vores planet? Dr. Brian Thomas, en astrofysiker ved Washburn University i Kansas, besluttede at finde ud af det med sikkerhed og modellerede konsekvenserne for biologien på jordoverfladen, baseret på det geologiske bevis for to supernovaer, henholdsvis 2,5 og 8 millioner år siden. I sit seneste arbejde studerede Thomas udbredelsen af kosmiske stråler fra supernova gennem atmosfæren til overfladen for at forstå deres virkning på levende organismer.
Ser vi på fossilrekorden under Pliocene-Pleistocene-grænsen (for 2,5 millioner år siden), ser vi dramatiske ændringer i fossiler og global jorddækning. Thomas bemærker, at "der har været ændringer, især i Afrika, der har vist et skift fra mere skovbevokset til engjord." Samtidig viser den geologiske registrering en global stigning i koncentrationen af jern-60, som er en radioaktiv isotop dannet under en supernovaeksplosion.
”Vi var interesseret i, hvordan eksploderende stjerner kunne påvirke livet på Jorden, og det viste sig, at for nogle få millioner år siden, gennemgik livet store ændringer,” siger Thomas. "Det kan være relateret til en supernova."
For eksempel var der ved Pliocen-Pleistocen-grænsen en ændring i antallet af arter. På trods af det faktum, at der ikke var nogen større masseudryddelse, blev der generelt set større udryddelsesgrader, arterne selv og vegetationen ændrede sig.
Salgsfremmende video:
Ikke så dødbringende
Hvordan kunne en nærliggende supernova påvirke livet på Jorden? Thomas bemærker med utilfredshed, at supernovaer ofte udsættes i et sådant lys, at "supernovaen bryder ud og alt dør," men dette er ikke helt sandt. Det handler om atmosfæren. Ozonlaget beskytter det biologiske liv mod skadelig ultraviolet stråling fra solen, der ændrer den genetiske baggrund. Thomas udarbejdede modeller af det globale klima, atmosfærisk kemi og stråleoverførsel (udbredelse af stråling i atmosfæren) for bedre at forstå, hvordan de kosmiske strålsupernovaer kunne påvirke Jordens atmosfære, især ozonlaget.
Det er værd at bemærke, at supernova kosmiske stråler ikke vil forbrænde alt på deres vej. Det intergalaktiske medium fungerer som en slags sigte, der bremser de kosmiske stråler og "radioaktivt jernregn" (fra jern-60) i hundreder af tusinder af år. Højenergipartiklerne vil være de første, der ankommer til Jorden og vil interagere med vores atmosfære forskelligt fra de lavenergipartikler, der kommer senere. Thomas simulerede udtømningen af ozonlaget 100, 300 og 1000 år efter, at de første supernova-partikler begyndte at komme ind i atmosfæren. Mærkeligt, udmattelsen toppede (26%) efter 300 år.
Kosmiske stråler med høj energi til det 100-årige scenarie vil sive direkte gennem stratosfæren og dumpe deres energi under ozonlaget og nedbryde det mindre, mens mindre energiske kosmiske stråler i det 300-årige scenarie vil bidrage med mere energi i stratosfæren, hvilket markant nedbryder ozonlaget.
Ozonudarmning er en alvorlig trussel mod overfladenes liv.
Blandede effekter
Thomas studerede flere mulige ødelæggende virkninger på biologi (erytem, hudkræft, grå stær, forsinkelse af fotosyntesen af marin planteplankton og skader på planter) på forskellige breddegrader som et resultat af øget UV-strålingsintensitet forårsaget af ozonnedbrydning. Forøget skade optrådte i alle retninger, stigende med breddegrad og på linje med ændringerne, der er bevaret i fossilprotokollen. Imidlertid var ikke alle konsekvenser lige så skadelige for organismer. Plankton, den største iltproducent, led minimale skader. Derudover var der en lille stigning i risikoen for solskoldning og hudkræft blandt mennesker.
Så kunne en nærliggende supernova føre til en masseudryddelse? Det afhænger af, hvilken side du ser på, siger Thomas:”Der er en subtil forskel mellem 'at ødelægge alt og alt' og lidelsen hos de enkelte organismer. Nogle planter føjede til udbyttet, som sojabønner og hvede, mens andre mistede produktiviteten. Og det afspejles også i fossilrekorden.
Men hvordan supernovaer kunne have indflydelse på den menneskelige udvikling - dette spørgsmål Thomas vil beskæftige sig med i sit næste arbejde.
Ilya Khel