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最近的超新星爆炸是否会导致地球上的大规模灭绝?

  最近的超新星爆炸是否会导致地球上的大规模灭绝?作者:Julia DeMarines,天体生物学杂志

   2018年5月22日美国东部时间04:36 0 0 更多合作伙伴系列最近的超新星爆炸是否会导致地球上的大规模灭绝?来自附近超新星的紫外线辐射可能导致地球上的生命发生变化。图片来源:David A Aguilar(CfA)附近的两颗超新星在大约二百五十年和八百万年前爆炸,可能导致地球臭氧层交错耗尽,从而对地球上的生命产生各种影响。特别是250万年前,地球正在发生巨大变化。上新世是一个炎热而温暖的时代,正在结束,更新世,一个被称为冰河时代的重复冰川作用的时代正在开始。地球轨道和摆动的自然变化可能是气候变化的原因,但超新星同时发生的事件可以提供对这一时期生命多样化的见解。这颗超新星被认为发生在离地球163到326光年远(50-100秒差距)之间。透视,我们最近的恒星邻居Proxima Centauri距离我们4.2光年远。[ Proxima b:图片中最接近地球的行星发现 ] 广告 地球的后果超新星可以对附近有人居住的行星进行消毒,这些行星恰好处于有害电离辐射的路径上。附近的超新星会对现有的地球生物造成严重破坏吗?一位研究人员想知道。根据250万和800万年前附近超新星的地质证据,堪萨斯州沃什本大学的天体物理学家布莱恩托马斯模拟了地球表面的生物影响。 在他发表在“天体生物学”杂志上的最新论文中,托马斯研究了超新星在宇宙中传播到地表时的宇宙射线,以了解它们对生物体的影响。 观察上新世 - 更新世边界(250万年前)的化石记录,我们看到全球化石记录和土地覆盖发生了巨大变化。托马斯告诉“天体生物学杂志”,“有些变化,特别是在非洲,从更多的森林变为更多的草原。” 在此期间,地质记录显示铁-60(60 Fe)的全球浓度升高,这是超新星期间产生的放射性同位素。 “我们对爆炸的恒星如何影响地球上的生命感兴趣,而事实证明,几百万年前当时生活的东西发生了变化,”托马斯说。“它可能与这颗超新星有关。” 例如,在上新世 - 更新世边界期间物种丰度发生了变化。虽然没有发生大规模的大规模物种灭绝,但总的来说灭绝率更高,物种形成更多,植被也有变化。[ 超新星照片:明星爆炸的伟大形象 ] 臭氧密度的全球平均变化,作为附近超新星爆炸后100年,300年和1000年的百分比差异。臭氧密度的全球平均变化,作为附近超新星爆炸后100年,300年和1000年的百分比差异。图片来源:Brian Thomas 不是那么致命附近的超新星如何影响地球上的生命?托马斯感叹,超新星经常被例证为“超新星灭绝,一切都会消亡”,但事实并非如此。答案在于地球的大气层。臭氧层保护所有生物免受有害的,遗传改变的紫外线(UV)辐射。托马斯使用了全球气候模型,最近的大气化学模型和辐射传输(辐射通过大气层传播),以更好地了解来自超新星的宇宙射线通量如何改变地球大气层,特别是臭氧层。有一点需要注意的是,来自超新星的宇宙射线不会同时在它们的路径中爆炸。托马斯告诉Astrobiology杂志,星系间介质可以作为一种筛子,减缓宇宙射线和“放射性铁雨”(60 Fe)数十万年的到来。较高能量的粒子将首先到达地球并与我们的大气相互作用,而不是后来到达的低能粒子。托马斯的研究模拟了超新星初始粒子开始穿透大气层后100年,300年和1000年的臭氧消耗。有趣的是,耗费率在300年的案例中达到峰值(大约26%),超过了100年的案例。在100年的情况下,高能宇宙射线将直接穿过平流层并将其能量沉积在臭氧层之下,使其消耗得更少,而在300年间隔期间到达的能量较少的宇宙射线将在其中沉积更多的能量。平流层,显着消耗臭氧。臭氧的减少可能是表面生命的一个问题。 “这项工作是了解附近超新星对我们生物圈的影响的重要一步,”西雅图蓝色大理石空间科学研究所的计算物理学家Dimitra Atri说,他没有参与这项新研究。已知在我们的银河系中爆炸的最后一颗超新星是300多年前留下Cassiopeia A超新星残骸的恒星,距今已有11,000光年远 - 影响地球的距离太远了。已知在我们的银河系中爆炸的最后一颗超新星是300多年前留下Cassiopeia A超新星残骸的恒星,距今已有11,000光年远 - 影响地球的距离太远了。图片来源:O。Krause(Steward Observatory)/ NASA / JPL-Caltech 混合效果托马斯研究了不同纬度的几种可能的生物破坏作用(红斑,皮肤癌,白内障,海洋浮游植物光合作用抑制和植物损伤),这是由于臭氧层耗尽导致的紫外线辐射增加。它们显示出全面的破坏,通常随纬度增加,这在我们在化石记录中看到的变化是有意义的。然而,这些影响对所有生物都不是同样有害的。主要生产氧气的浮游生物似乎受到的影响微乎其微。结果还表明人类晒伤和皮肤癌的风险略有增加。那么,附近的超新星会导致大规模物种灭绝吗?这取决于托马斯说。 “有一个微妙的转变;而不是消灭一切,一些[有机体]更好,一些更糟糕,”他说。 例如,一些植物显示出增加的产量,如大豆和小麦,而其他植物显示出降低的产量。“它适合,”托马斯说,指的是化石记录中物种的变化。在未来,托马斯希望扩展这项工作,并研究人类进化与超新星之间可能存在的联系。这项工作得到了美国宇航局天体生物学通过生物学和进化生物学计划的支持。

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