В течение многих лет ученые изучали, как сверхновые могут повлиять на жизнь на Земле. Сверхновые являются чрезвычайно мощными событиями, и в зависимости от того, насколько они близки к Земле, они могут иметь последствия, начиная от катастрофических и заканчивая несущественными. Но теперь ученые, стоящие за новой статьей, говорят, что у них есть конкретные доказательства, связывающие одну или несколько сверхновых с событием исчезновения 2,6 миллиона лет назад.
Около 2,6 миллиона лет назад одна или несколько сверхновых взорвались на расстоянии около 50 парсек или около 160 световых лет от Земли. В то же время на Земле произошло также событие вымирания, которое называется исчезновением морской мегафауны плиоцена. В то время было уничтожено до трети крупных морских видов на Земле, большинство из которых обитало в мелких прибрежных водах.
«На этот раз все по-другому. У нас есть доказательства близлежащих событий в определенное время ». - Доктор Адриан Мелотт, Университет Канзаса.
Новая статья проводит связь между сверхновыми и исчезновением и предполагает, что частицы, называемые мюонами, были виновными сторонами. Доказательства есть не только в ископаемом материале, но и в слое радиоактивного типа железа, скопившегося на Земле около 2,6 млн. Лет назад, под названием железо 60. Доказательства также находятся в космосе, в форме расширяющегося пузырькового элемента, созданного одним или несколькими сверхновыми.
Статья написана ведущим автором Эдрианом Мелоттом, заслуженным профессором физики и астрономии в Университете Канзаса и соавторами в Федеральном университете Сан-Карлос в Бразилии. Мелотт сказал в пресс-релизе, что в течение 15 лет он изучает эффекты, которые сверхновые могут иметь на Земле. Но эта статья гораздо более конкретна и связывает вымирание плиоцена с конкретными сверхновыми. «На этот раз все по-другому. У нас есть доказательства близлежащих событий в определенное время », - сказал Мелотт. «Мы знаем о том, как далеко они были, поэтому мы можем реально рассчитать, как это повлияло бы на Землю, и сравнить это с тем, что мы знаем о том, что произошло в то время - это гораздо более конкретно».
Так что эти особенности говорят нам?
Прежде всего, давайте поговорим о железе, в частности, о железе 60. Железо 60 - это изотоп элемента железа. Изотоп - это просто атом с разным количеством нейтронов в его ядре. Все железо имеет одинаковое количество протонов - 26 - и равное количество электронов, а также 26. Но его количество нейтронов может варьироваться. Большая часть железа во вселенной, в том числе и на Земле, это железо 56. Железо 56 имеет стабильное ядро из 26 протонов и 30 нейтронов. Железо 56 стабильно, то есть не радиоактивно и не разлагается.
Но здесь, на Земле, также есть железо 60 с нестабильным ядром, содержащим 26 протонов и 34 нейтрона. Он радиоактивен и распадается, превращаясь в никель. В разное время на всем протяжении геологической разведки присутствуют остатки железа 60 с большим всплеском около 2,6 млн лет назад. Но вот в чем дело: любое железо 60, которое было частью Земли при образовании Земли, давно бы распалось до никеля. Там не было бы никаких следов этого не осталось.
«Еще в середине 1990-х люди говорили:« Эй, ищи железо-60. Это контрольный сигнал, потому что нет другого способа добраться до Земли, кроме как от сверхновой ». - Адриан Мелотт, Университет Канзаса.
Так что, если 60,6 миллионов лет назад произошел всплеск железа 60, он должен был прийти откуда-то. И это где-то может быть только пространство. И поскольку сверхновые - единственное, что может создать железо 60 и распространить его в пространстве, оно должно быть из сверхновой.
Но железный 60 не убивал крупных морских животных. Конечно, это радиоактивно, но это не виновник исчезновения. Это просто свидетельство сверхновой в то же время, что и вымирание.
Есть еще одно доказательство, подтверждающее теорию «смерти от сверхновой»: гигантский пузырь в космосе.
Эта особенность называется «Местный пузырь», полая полость в межзвездной среде. Межзвездная среда - это вещество и излучение, существующее в пространстве между звездными системами внутри галактики. Это в основном газ, пыль и космические лучи, и они заполняют пространство между солнечными системами.
Локальный пузырь - это форма, выдолбленная из межзвездной среды одной или несколькими сверхновыми. Наша Солнечная система находится внутри нее, как и такие звезды, как Antares и Beta Canis Majoris.
Нет другого события, которое могло бы вытеснить Местный Пузырь. Когда сверхновая взрывается, ударная волна очищает газ и пыль в ее области, создавая пузырь. Пузырь не совсем пустой, в нем осталось очень горячий и очень плотный газ. Но большинство газовых облаков исчезло.
«У нас есть Местный пузырь в межзвездной среде», - сказал Мелотт. «Мы на своем краю. Это гигантский регион длиной около 300 световых лет. Это в основном очень горячий газ с очень низкой плотностью - из него выметались почти все газовые облака. Лучший способ изготовить такой пузырь - это целая куча сверхновых, взрывающих его все больше и больше, и это, кажется, хорошо вписывается в идею цепочки ».
Итак, если доказательства, как Местный пузырь, так и Железный 60, подтверждают возникновение множества сверхновых, вызывающих вымирание морской мегафауны плиоцена, каков именно механизм этого вымирания? Iron 60 не может этого сделать, как и пузырь в космосе. Так что случилось?
Мелотт и его команда говорят, что все сводится к субатомным частицам, называемым мюонами.
«Лучшим описанием мюона был бы очень тяжелый электрон, но мюон в пару сотен раз массивнее, чем электрон». - Адриан Мелотт, ведущий автор Университета Канасаса.
Когда сверхновые распространяли Железо 60 на Земле, это было не единственное, что пошло дождем из космоса. Были также мюоны. По мнению Мелотта, мюоны лучше всего можно описать как «тяжелые электроны». И хотя мы постоянно получаем мюоны из космоса, большинство из них проходят через нас безвредно, и только нечетный взаимодействует с нами и составляет часть излучения, которым мы постоянно бомбардируем.
«Лучшим описанием мюона был бы очень тяжелый электрон, но мюон в пару сотен раз массивнее, чем электрон», - сказал Мелотт. «Они очень проницательны. Даже обычно, через нас проходит много таких. Почти все они проходят безвредно, но около одной пятой дозы облучения приходится на мюоны ».
Но это изменилось, когда взорвались сверхновые. Было бы в сотни раз больше мюонов, чем нормальное количество фона. А для более крупных животных с большей площадью поверхности это означает гораздо большее воздействие радиации.
«Но когда эта волна космических лучей попадает, умножьте эти мюоны на несколько сотен», - сказал Мелотт. «Лишь небольшая часть из них будет взаимодействовать каким-либо образом, но когда их так много, а их энергия так велика, вы получаете повышенные мутации и рак - это будет основным биологическим эффектом. Мы подсчитали, что уровень заболеваемости раком возрастет примерно на 50 процентов для человека размером с человека - и чем он больше, тем хуже. Для слона или кита доза облучения возрастает ».
Так, далекие сверхновые вызвали массовый всплеск количества мюонов, поражающих Землю, что привело к росту заболеваемости раком, особенно у крупных морских животных. И поскольку чем глубже животное находится в воде, тем более оно защищено, исчезновение крупных морских животных в более мелких прибрежных водах было побочным продуктом.
Одно особенно крупное и печально известное морское животное вымерло во время вымирания морской мегафауны плиоцена: Мегалодон, один из самых крупных и мощных хищников, когда-либо живших на Земле.
Мегалодон был древней акулой размером с школьный автобус, который вымер 2,6 миллиона лет назад. «Одним из исчезновений, которые произошли 2,6 миллиона лет назад, был Мегалодон», - сказал Мелотт. «Представьте себе Великую Белую Акулу в« Челюстях », которая была огромной - и это Мегалодон, но размером с школьный автобус. Они просто исчезли в то время. Таким образом, мы можем предположить, что это может иметь какое-то отношение к мюонам. По сути, чем больше существо, тем больше было бы увеличение радиации ».
Как признает Мелотт, здесь происходят некоторые спекуляции. Могут быть и другие причины его исчезновения, в том числе охлаждение океанов в результате ледникового периода. Уровень моря также снизился бы во время ледникового периода, а это означает, что виды потеряли хорошие места для кормления.
Мегалодон был не единственным видом, вымершим за это время. В статье 2017 года исследователи зафиксировали вымирание других морских мегафаун, включая млекопитающих, морских птиц и черепах. Но могла ли одна или несколько сверхновых вызвать все это?
В то время Земля находилась в периоде изменчивости климата, поэтому трудно выявить отдельные эффекты, которые сверхновые и изменение климата могли бы оказать на вымирание. И другое исследование предложило другую связь сверхновой с исчезновением плиоцена-плейстоцена.
В исследовании 2002 года исследователи изучили Местный пузырь и Земное железо 60 и пришли к выводу, что оба они были фактором вымирания. Но они установили другой механизм. Они сказали, что сверхновые вызвали всплеск ультрафиолетового света на Землю, убив маленьких существ в основании пищевой цепи, и это, в свою очередь, привело к гибели крупной морской мегафауны.
Для Мелотта и его команды теория мюонов сверхновых является ее частью. Исследователь из Канзасского университета сказал, что свидетельство сверхновой, или их серии, является «еще одной загадкой», чтобы прояснить возможные причины исчезновения границы плиоцена и плейстоцена.
«Действительно, не было никакого хорошего объяснения исчезновения морской мегафауны», - сказал Мелотт. «Это может быть один. Это смена парадигмы - мы знаем, что что-то произошло и когда это произошло, поэтому впервые мы действительно можем покопаться и искать вещи определенным образом. Теперь мы можем по-настоящему определиться с тем, каким будет воздействие радиации таким образом, который был невозможен раньше ».
- Научная статья: Исчезновение плиоценовой морской мегафауны и ее влияние на функциональное разнообразие.
- Пресс-релиз: Исследователи считают, убивали ли сверхновые звезды крупных морских животных на заре плейстоцена
- Научный доклад: Гипотеза: доза мюонного излучения и вымирание морских мегафаунов в конце плиновой сверхновой
- Научная статья: ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ДЛЯ ВЗРЫВОВ РЯДОМ СУПЕРНОВА
