Две близкие к Земле сверхновые звезды, которые взорвались примерно 2.5 и 8 миллионов лет назад, могли привести к сильному истончению озонового слоя Земли, что имело ряд негативных последствий для нашей биосферы.
Особенно сильные изменения затронули Землю 2.5 миллиона лет назад. Заканчивалась эпоха плиоцена, когда царил теплый климат, и наступал плейстоцен, эра частых оледенений, известных под общим названием Ледниковой эпохи. Естественные изменения орбиты Земли, вероятно, повлияли на климат, однако свою роль могла сыграть и вспышка сверхновой.
Звезда-прародитель находилась на расстоянии от 163 до 326 световых лет (или 50-100 парсек) от Земли. Для сравнения напомним, что ближайшая к нам звезда, Проксима Центавра, удалена всего лишь на 4.2 световых лет.
Последствия вспышки для Земли
В результате вспышки сверхновых выделяется огромное количество опасного ионизирующего излучения, стерилизующего все планеты вблизи такой звезды. А могла ли ближайшая к нам сверхновая посеять хаос в биосфере нашей планеты?
Об этом задумался астрофизик Уошбернского университета в Канзасе (Washburn University) Брайан Томас (Brian Thomas). Он смоделировал возможное влияние вспышки сверхновой на нашу биосферу, основываясь на геологических свидетельствах вышеупомянутых двух вспышек, имевших место 2.5 и 8 миллионов лет назад.
В своей новой работе, опубликованной в журнале Astrobiology, Томас исследовал прохождение космических лучей, идущих от сверхновых, сквозь атмосферу нашей планеты, чтобы понять их влияние на живые организмы.
Исследователь изучил окаменелости пограничной эпохи между концом плиоцена и началом плейстоцена (2.5 млн. лет назад), и обратил внимание на резкие изменения в ископаемых останках живых организмов в то время. По словам Томаса, «в ту эпоху леса начали уступать место степному ландшафту, особенно в Африке». Также для данной эпохи зарегистрирована высокая концентрация железа-60 (60Fe), радиоактивного изотопа, который как раз и появляется в результате вспышки сверхновой.
«Нам интересно знать, как взрыв далекой звезды влияет на жизнь на Земле. И, оказывается, несколько миллионов лет назад такое событие могло отразиться на организмах, живших в то время». В частности, хотя в пограничную эпоху плиоцена и плейстоцена не было массового вымирания видов, их изобилие уменьшилось. В целом скорость вымирания выросла, как и скорость видообразования. Произошли изменения и в растительном царстве.
Не так уж и опасно
Но как именно вспышка сверхновой могла повлиять на земную жизнь? По словам Томаса, люди склонны думать, что «как только вспыхнула сверхновая, вся жизнь тут же погибает». Однако так не бывает. Землю защищает от губительного влияния ультрафиолетового излучения, которое способно приводить к генетическим мутациям, ее атмосфера, особенно ее озоновый слой. Томас попытался установить, как поток космического излучения от сверхновых может изменить атмосферу Земли, особенно ее озоновый слой. Для этого он воспользовался глобальными моделями климата, недавними моделями химического состава атмосферы, а также моделью прохождения космической радиации сквозь разные слои атмосферы.
Оказывается, космические лучи от сверхновой не в состоянии уничтожить всё, что лежит на их пути. Межгалактическая среда действует как своеобразное «сито», замедляя прохождение космических лучей и «радиоактивного железного дождя» на сотни тысяч лет. Высокоэнергичные частицы первыми достигают Земли. Они взаимодействуют с атмосферой не так, как частицы с низкой энергией, которые прибывают позже. Томас смоделировал уменьшение уровня озона через 100, 300 и 1000 лет после проникновения первых частиц от сверхновых в атмосферу Земли. Выяснилось, что пик истончения озонового слоя пришелся на отметку в 300 лет, а не в 100.
Причина этого в том, что на 100-летней отметке высокоэнергичные лучи пронеслись через стратосферу и рассеяли свою энергию ниже озонового слоя, меньше его разрушив. Напротив, менее энергичные частицы, прибыв через 300 лет, оставили больше энергии в стратосфере, что нанесло больше ущерба озоновому слою.
Смешанные последствия
Томас исследовал несколько вариантов губительного воздействия ультрафиолета (эритема, рак кожи, катаракта, подавление фотосинтеза планктона, повреждение растений) на разных широтах как следствие истонченного озонового слоя. Результаты исследования показали повышенный уровень ущерба, который в целом повышается с приближением к полюсам. Это также подтверждает исследование ископаемых останков. Впрочем, данное воздействие в разной степени опасно для разных организмов: на планктон влияние минимальное. Для человека это означает увеличенный риск солнечного ожога и рака кожи.
Итак, если где-то поблизости вспыхнет сверхновая, приведет ли это к массовому вымиранию видов на Земле? Томас пришел к выводу, что вспышка сверхновой вряд ли обязательно приведёт к такому сценарию. В реальности некоторые виды лучше переносят ее, а некоторые хуже, говорит он.
Так, некоторые виды растений, такие как соевые бобы и пшеница, показали увеличенную урожайность, в то время как урожайность других растений снизилась, что подтверждается исследованием ископаемых останков.
Томас планирует продолжать исследование влияния сверхновых на эволюцию человека. Данное исследование проводилось в рамках департамента NASA по астробиологии.
Источник: https://www.space.com
Перевод: Dmitry Blackfield