Когда массивная звезда взрывается как сверхновая, она делает гораздо больше, чем просто выбрасывает колоссальное количество энергии.
Взрывы сверхновых ответственны за создание некоторых тяжелых элементов, включая железо, которое разлетается в космос при взрыве.
На Земле обнаружены два скопления изотопа железа Fe60 в донных отложениях, которые ученые относят примерно к периоду 2-3 миллиона лет назад и 5-6 миллионов лет назад.
Взрывы, создавшие это железо, также одарили Землю космической радиацией.
В новом исследовании, представленном в Astrophysical Journal Letters, ученые изучают, сколько энергии достигло Земли от этих взрывов и как это излучение могло повлиять на жизнь на нашей планете.
Статья называется “Жизнь в пузыре: Как близкая сверхновая оставила эфемерные следы в спектре космических лучей и неизгладимые отпечатки в жизни”. Ведущий автор – Кейтлин Ноджири из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.
“Жизнь на Земле постоянно эволюционирует под непрерывным воздействием ионизирующего излучения как земного, так и космического происхождения”, – пишут авторы.
Земное излучение медленно уменьшается на протяжении миллиардов лет. Но не космическое. Количество космической радиации, которому подвергается Земля, меняется по мере того, как наша Солнечная система движется сквозь галактику.
“Близкая активность сверхновых способна повысить уровень радиации на поверхности Земли на несколько порядков, что, как ожидается, окажет глубокое влияние на эволюцию жизни”, – утверждают они.
Авторы объясняют, что двухмиллионолетнее накопление происходит непосредственно от взрыва сверхновой, а более старое накопление – от прохождения Земли через пузырь.
Пузырь, упомянутый в названии исследования, происходит от особого типа звезд, называемых OB-звездами. OB-звезды – это массивные, горячие и короткоживущие звезды, обычно формирующиеся группами.
Эти звезды испускают мощные истекающие ветры, создающие “пузыри” горячего газа в межзвездной среде. Наша Солнечная система находится внутри одного из таких пузырей, называемого Локальным пузырем (ЛП), который имеет ширину почти 1000 световых лет и появился несколько миллионов лет назад.
Земля вошла в Локальный пузырь около 5-6 миллионов лет назад, что объясняет более старое накопление Fe60. По словам авторов, более молодое накопление Fe60, датируемое 2-3 миллионами лет назад, происходит непосредственно от сверхновой.
“Вероятно, пик 60Fe около 2-3 млн лет назад возник от сверхновой, произошедшей в ассоциации Верхнего Центавра Волка в Скорпионе Центавре (~140 пк) или ассоциации Тукана Часов (~70 пк). Тогда как пик ~5-6 млн лет назад, вероятно, связан с входом Солнечной системы в пузырь”, – пишут авторы.
Локальный пузырь – отнюдь не тихое место. Для его образования потребовались множественные сверхновые. Авторы пишут, что за последние 15 миллионов лет произошло 15 взрывов сверхновых, создавших ЛП.
“Мы знаем из реконструкции истории ЛП, что как минимум 9 сверхновых взорвались за последние 6 миллионов лет”, – отмечают они.
Исследователи собрали все данные и рассчитали количество излучения от множественных сверхновых в ЛП.
“Неясно, каковы были бы биологические эффекты таких доз радиации”, – пишут они, но обсуждают некоторые возможности.
Доза радиации могла быть достаточно сильной, чтобы вызвать двухцепочечные разрывы в ДНК. Это серьезное повреждение, которое может привести к хромосомным изменениям и даже гибели клеток. Но есть и другие эффекты с точки зрения развития жизни на Земле.
“Двухцепочечные разрывы в ДНК потенциально могут привести к мутациям и скачку в диверсификации видов”, – пишут исследователи. Статья 2024 года показала, что “скорость диверсификации вирусов в африканском озере Танганьика ускорилась 2-3 млн лет назад”. Может ли это быть связано с излучением сверхновой?
“Было бы интересно лучше понять, можно ли это приписать увеличению дозы космической радиации, которое, по нашим прогнозам, произошло в тот период”, – интригуют авторы.
Излучение сверхновой не было достаточно мощным, чтобы вызвать вымирание. Но оно могло быть достаточно сильным, чтобы спровоцировать больше мутаций, что могло привести к большей диверсификации видов.
Радиация всегда является частью окружающей среды. Она растет и падает по мере развития событий и движения Земли через галактику. Каким-то образом она должна быть частью уравнения, создавшего разнообразие жизни на нашей планете.
“Поэтому несомненно, что космическая радиация является ключевым фактором окружающей среды при оценке жизнеспособности и эволюции жизни на Земле, и ключевой вопрос касается порога, при котором радиация становится благоприятным или вредным триггером при рассмотрении эволюции видов”, – пишут авторы в своем заключении.
К сожалению, мы не до конца понимаем, как именно радиация влияет на биологию, какие пороговые значения могут существовать и как они могут меняться со временем.
“Точный порог может быть установлен только при четком понимании биологических эффектов космической радиации (особенно мюонов, которые доминируют на уровне земли), что остается крайне малоизученным”, – пишут Ноджири и ее соавторы.
Исследование показывает, что, независимо от того, видим мы это в повседневной жизни или нет, и даже если мы не осознаем этого, наше космическое окружение оказывает мощное влияние на жизнь на Земле. Излучение сверхновых могло повлиять на скорость мутаций в критические моменты истории Земли, помогая формировать эволюцию.
Без взрывов сверхновых жизнь на Земле могла бы выглядеть совсем иначе. Многое должно было сложиться идеально, чтобы мы оказались здесь. Возможно, в далеком прошлом взрывы сверхновых сыграли свою роль в эволюционной цепочке, приведшей к нашему появлению.
Читайте также: Могут ли инопланетяне взрывать сверхновые, чтобы привлечь наше внимание?
