Когато масивна звезда експлодира като свръхнова, тя не само освобождава изключително количество енергия. Експлозиите на свръхнови са отговорни за създаването на някои от тежките елементи, включително желязо, което се изхвърля в космоса при експлозията.
На Земята има две натрупвания на железния изотоп 60Fe в седиментите на морското дъно, които учените проследяват допреди около два-три милиона години и преди около пет-шест милиона години.
Експлозиите, които са създали желязото, също са засипали Земята с космическа радиация.
В ново изследване, представено в Astrophysical Journal Letters, учени изследват колко енергия е достигнала до Земята от тези експлозии и как тази радиация може да е повлияла на живота на Земята. Статията е озаглавена "Живот в балон: Как близката свръхнова остави ефимерни отпечатъци в спектъра на космическите лъчи и неизличими отпечатъци върху живота" (Life in the Bubble: How a nearby supernova left ephemeral footprints on the cosmic-ray spectrum and indelible imprints on life). Водещ автор на статията е Кейтлин Ноджири (Caitlyn Nojiri) от Калифорнийския университет в Санта Круз.
"Животът на Земята непрекъснато се развива при непрекъснато излагане на йонизираща радиация както от земен, така и от космически произход", пишат авторите.
Земната радиация бавно намалява в продължение на милиарди години. Но не и космическата радиация. Количеството космическа радиация, на което е изложена Земята, варира с движението на нашата Слънчева система през галактиката.
"Близката активност на свръхнова има потенциала да повиши нивата на радиация на повърхността на Земята с няколко порядъка, което се очаква да окаже дълбоко въздействие върху еволюцията на живота", пишат авторите.
Авторите обясняват, че двумилионното натрупване е директно от експлозията на свръхнова, а по-старото натрупване е от времето, когато Земята е преминала през мехур.
Балонът в заглавието на изследването идва от определен тип звезди, наречени OB звезди. OB звездите са масивни, горещи и краткотрайни звезди, които обикновено се формират на групи. Тези звезди излъчват мощни изходящи ветрове, които създават "мехури" от горещ газ в междузвездната среда. Нашата Слънчева система се намира в един от тези мехури, наречен Местен мехур, който е с размери почти 1000 светлинни години и е създаден преди няколко милиона години.
Представа на художник за горещия Местен мехур. Кредит: NASA
Земята е навлязла в Местния мехур преди около пет или шест милиона години, което обяснява по-старото натрупване на 60Fe. Според авторите по-младото натрупване на 60Fe отпреди два или три милиона години е директно от свръхнова.
"Вероятно пикът на 60Fe на около 2-3 млн. години произхожда от свръхнова, възникнала в асоциацията Горен Центавър Лупус в Скорпион Кентавър (~450 светлинни години) или асоциацията Тукана Хорологиум (~230 светлинни години). Докато пикът от ~5-6 млн. г. вероятно се дължи на навлизането на Слънчевата система в мехура", пишат авторите.
На горната графика са показани Местният мехур и близките звездни асоциации. Кредит: Nojiri et al. 2024.
Тук са показани галактическите координати на Местния мехур и близките звездни асоциации, а също и нов галактически мехур, открит през 2018 г. Той вероятно е остатък от свръхнова, експлодирала в Горния Центавър Лупус. Кредит: Nojiri et al. 2024.
Местният мехур не е спокойно място. За създаването му са били необходими няколко свръхнови. Авторите пишат, че за създаването на Местния мехур са били необходими 15 експлозии на свръхнови през последните 15 милиона години.
"От реконструкцията на историята на Местния мехур знаем, че поне 9 свръхнови са експлодирали през последните 6 млн. години", пишат авторите.
Изследователите са взели всички данни и са изчислили количеството радиация от множество свръхнови в Местния мехур.
"Не е ясно какви биха били биологичните ефекти от такива дози радиация", пишат те, но обсъждат някои възможности.
На тази фигура е показана средната мощност на радиационната доза, изпитвана на нивото на земята, като функция от разстоянието до близката свръхнова. Средната доза е изчислена за първите 10 хил. години (плътна линия) и за първите 100 хил. години (пунктирана линия) след експлозията на свръхнова. Тя не е достатъчна, за да предизвика измиране, но би могла да стимулира диверсификацията на видовете. Кредит: Nojiri et al. 2024.
Дозата радиация може да е била достатъчно силна, за да предизвика двойни прекъсвания на веригата в ДНК. Това е тежко увреждане и може да доведе до хромозомни промени и дори до клетъчна смърт. Но има и други ефекти по отношение на развитието на живота на Земята.
"Двуверижните скъсвания в ДНК могат потенциално да доведат до мутации и скок в диверсификацията на видовете", пишат изследователите.
Статия от 2024 г. показва, че "скоростта на диверсификация на вирусите в африканското езеро Танганайка се е ускорила преди 2-3 млн. години". Възможно ли е това да е свързано с излъчването на свръхнова?
"Би било атрактивно да разберем по-добре дали това може да се отдаде на увеличаването на дозата космическа радиация, което прогнозираме, че е настъпило през този период", подхвърлят авторите.
Радиацията от свръхновата не е била достатъчно мощна, за да предизвика измиране. Но е можело да бъде достатъчно мощна, за да предизвика повече мутации, което би могло да доведе до по-голямо видово разнообразие.
Радиацията винаги е била част от околната среда. Тя се повишава и понижава в зависимост от развитието на събитията и от движението на Земята в галактиката. По някакъв начин тя трябва да е част от уравнението, създало разнообразието на живота на нашата планета.
"Следователно е сигурно, че космическата радиация е ключов фактор на околната среда, когато се оценява жизнеспособността и еволюцията на живота на Земята, а ключовият въпрос се отнася до прага, при който радиацията е благоприятен или вреден фактор, когато се разглежда еволюцията на видовете", пишат авторите в заключението си.
За съжаление не разбираме ясно как точно радиацията влияе върху биологията, какви прагове може да има и как те могат да се променят с течение на времето.
"Точният праг може да бъде установен само при ясно разбиране на биологичните ефекти на космическата радиация (особено на мюоните, които доминират на нивото на земята), което остава твърде неизследвано", пишат Ноджири и нейните съавтори.
Изследването показва, че независимо дали можем да я видим в ежедневието или не, или дори дали я осъзнаваме, или не, космическата ни среда оказва мощно въздействие върху живота на Земята. Радиацията на свръхнова би могла да повлияе на честотата на мутациите във важни моменти от историята на Земята, помагайки за формирането на еволюцията.
Без експлозиите на свръхнови животът на Земята би могъл да изглежда по съвсем различен начин. Много неща е трябвало да се случат точно както трябва, за да сме тук. Може би в далечното минало експлозиите на свръхнови са изиграли роля в еволюционната верига, която води до нас.
Справка:
Life in the Bubble: How a nearby supernova left ephemeral footprints on the cosmic-ray spectrum and indelible imprints on life; Caitlyn Nojiri, Noémie Globus, Enrico Ramirez-Ruiz; https://arxiv.org/abs/2409.12307
Host adaptive radiation is associated with rapid virus diversification and cross-species transmission in African cichlid fishes
Costa, Vincenzo A. et al. Current Biology, Volume 34, Issue 6, 1247 - 1257.e3 DOI: 10.1016/j.cub.2024.02.008
Източник: How a Nearby Supernova Left its Mark on Earth Life, Universe Today
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари