Naujas tyrimas rodo, kad didžiulė kosminė katastrofa Žemėje galėjo sukelti masinį išmirimą - viskas vyko už 65 šviesmečių nuo Žemės, bet smūgį gavome dvigubą

Įsivaizduokite skaitantys sprogusios žvaigždės šviesoje, ryškesnėje už skleidžiamą Mėnulio pilnaties – tai įsivaizduoti gal ir malonu, tačiau tokia scena yra katastrofos preliudija – radiacija sunaikina visą žinomą gyvybę. Tyrėjai teigia, kad greta esančios supernovos skleidžiami mirtinai pavojingi kosminiai spinduliai galėjo sukelti bent vieną masinį išnykimą, o tam tikri Žemės uolienose aptikti radioaktyvūs izotopai Žemės plutoje šį scenarijų galėtų patvirtinti.

Naujas tyrimas, kuriam vadovauja Ilinojau universiteto, Urbana-Champaign astronomijos ir fizikos profesorius Brian Fields tiria, ar galėjo prieš 359 milijonus metų, devono ir karbono geologinių periodų sandūroje įvykusį masinį išmirimą sukelti astronominiai reiškiniai.

Straipsnis publikuotas Proceedings of the National Academy of Sciences.

Komanda dėmesį sutelkė į devono-karbono sandūrą, nes šio laikotarpio uolienose yra šimtų tūkstančių augalų kartų sporos, kurios atrodo nudegintos ultravioletine šviesa – tai byloja apie ilgai trukusį ozono sluoksnio sunykimą.

„Ozono sluoksnį gali sunaikinti ir pačioje Žemėje vykstančios katastrofos, tarkime, didelio masto vulkaninis aktyvumas ir globalinis atšilimas, bet nėra įtikimų įrodymų, kad kas nors panašaus aptariamu periodu būtų vykę,“ sakė Fieldsas. „Todėl manome, kad tokį ilgą ozono sluoksnio sunykimą galėjo sukelti vienas ar daugiau supernovų sprogimų, įvykusių už maždaug 65 šviesmečių nuo Žemės.“

„Palyginimui, viena iš artimiausių supernovų grėsmių kyla iš Betelgeuse žvaigždės, kuri yra už 600 šviesmečių, tai yra, gerokai toliau, nei mirtiną grėsmę keliantis 25 šviesmečių atstumas,“ pažymėjo tyrimo bendraautorė Adrienne Ertel.

Komanda tyrė ir kitas galimas astrofizines ozono sunaikinimo priežastis, tokias kaip meteoritų smūgiai, Saulės masės išsiveržimai ir gama spindulių žybsniai. „Bet šie įvykiai greitai pasibaigia ir negalėtų sukelti ilgai trukusio ozono sluoksnio sunykimo devono periodo pabaigoje,“ pažymėjo tyrimo bendraautorė Jesse Miller.

Tuo tarpu supernovos suduoda dvigubą smūgį, paaiškino tyrėjai. Pats sprogimas kaip mat užlieja Žemę žalojančiais UV, rentgeno ir gama spinduliais. Vėliau į planetų sistemą atlekia supernovos sprogimo nuolaužos – supernovos įgreitintų kosminių spindulių ir ilgai išliekančia radiacija. Žala Žemei ir jos ozono sluoksniui gali trukti iki 100 000 metų.

Tačiau fosilijos rodo, kad devono-karbono masinį išnykimą sukėlęs bioįvairovės nykimas truko 300 000 metų, kas rodo, kad galėjo įvykti ne viena katastrofa, gal net ne vienas supernovos sprogimas. „Tai visai įmanoma,“ sako Milleris. „Masyvios žvaigždės įprastai būna greta kitų masyvių žvaigždžių, tad tikėtina, kad kita supernova įvyks netrukus po pirmojo sprogimo.“

Komanda pažymėjo, kad įtikimiausias supernovos sprogimo patvirtinimas būtų išmirimo laikų uolienose ir fosilijose aptikti radioaktyvūs plutonio-244 ir samario-146 izotopai. „Dabar šie izotopai Žemėje natūraliai nesusidaro, tad čia jie galėjo atkakti vieninteliu būdu, po kosminio sprogimo,“ paaiškino bendraautorius Zhenghai Liu.

Supernovose susidarantys radioaktyvūs izotopai yra kaip žali bananai, palygino Fieldsas. „Išvydęs žalią bananą Ilinojuje, žinai, kad jie švieži, nors čia jie ir neauga. Panašiai kaip bananai, Pu-244 ir Sm-146 ilgainiui suyra. Taigi, jei rasime šiuos radioizotopus Žemėje dabar, žinosime, kad jie švieži ir nevietiniai – izotopų pasaulio žali bananai – ir tai būtų greta įvykusios supernovos įkaltis.“

Tyrėjai dar neieškojo Pu-244 ar Sm-146 devono-karbono sandūros uolienose. Fieldso komanda sakė, kad jos tyrimo tikslas yra nustatyti kokie ženklai geologiniuose radiniuose liudytų supernovos sprogimus.

„Esminė mūsų tyrimo žinia, kad gyvybė Žemėje negyvena izoliacijoje,“ sakė Fieldsas. „Esame didesnio kosmoso piliečiai, ir kosmosas daro įtaką mūsų gyvenimams – dažniausiai nejuntamą, bet kartais didžiulę.“

University of Illinois at Urbana-Champaign

Nuoroda: „Supernova triggers for end-Devonian extinctions „by Brian D. Fields, Adrian L. Melott, John Ellis, Adrienne F. Ertel, Brian J. Fry, Bruce S. Lieberman, Zhenghai Liu, Jesse A. Miller and Brian C. Thomas, 18 August 2020, Proceedings of the National Academy of Sciences.DOI: 10.1073/pnas.2013774117
Tyrime dalyvao mokslininkai iš Kanzaso universiteto; Karališkojo koledžo, JK; Europos branduolinių tyrimų organizacijos Šveicarijoje; Nacionalinio fizikochemijos ir biofizikos instituto Estijoje; JAV Oro pajėgų akademijos; Washburno universiteto.
Tyrimą rėmė Mokslo ir technologijos įstaigų taryba ir Estijos tyrimų taryba. Fieldsas taip pat yra susijęs su Ilinojaus Pažangių visatos tyrimų studijų centru.