附近的超新星可能促進(jìn)了地球上的多樣化生命

當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星以超新星的形式爆炸時(shí)，它釋放的不僅僅是大量的能量。

超新星爆炸負(fù)責(zé)產(chǎn)生一些重元素，包括鐵，這些元素被爆炸吹到太空中。

在地球上，鐵同位素 Fe60 在海底沉積物中有兩次積累，科學(xué)家們可以追溯到大約 2 或 300 萬年前和大約 5 到 600 萬年前。

產(chǎn)生鐵的爆炸也使地球受到了宇宙輻射。

在提交給天體物理學(xué)期刊快報(bào)，科學(xué)家們研究了這些爆炸到達(dá)地球的能量量，以及這些輻射如何影響地球上的生命。

該論文的標(biāo)題是”氣泡中的生命：附近的超新星如何在宇宙射線光譜上留下短暫的足跡，并在生命中留下不可磨滅的印記。“ 主要作者是來自加州大學(xué)圣克魯斯分校的 Caitlyn Nojiri。

“地球上的生命在持續(xù)暴露于來自地球和宇宙的電離輻射下不斷進(jìn)化，”作者寫道。

地面輻射在數(shù)十億年中緩慢減少。但不是宇宙輻射。地球暴露在宇宙輻射中的量隨著我們的太陽系在銀河系中的移動(dòng)而變化。

他們寫道：“附近的超新星 （SN） 活動(dòng)有可能將地球表面的輻射水平提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，預(yù)計(jì)這將對(duì)生命的進(jìn)化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

作者解釋說，200 萬年前的積累直接來自超新星爆炸，而較早的積累來自地球穿過氣泡時(shí)。

研究標(biāo)題中的氣泡來自一種名為OB 明星.OB 星是大質(zhì)量、熱且壽命短的恒星，通常成群形成。

這些恒星發(fā)出強(qiáng)大的流出風(fēng)，在星際介質(zhì)中產(chǎn)生熱氣體“氣泡”。我們的太陽系位于其中一個(gè)氣泡內(nèi)，稱為局部氣泡，它有近 1,000 光年寬，形成于數(shù)百萬年前。

地球大約在五六百萬年前進(jìn)入了局部氣泡，這解釋了較早的 Fe60 積累。根據(jù)作者的說法，兩三百萬年前較年輕的 Fe60 積累直接來自超新星。

“大約 2-3 Myr 的 60Fe 峰值很可能起源于發(fā)生在天蝎座上半人馬座狼瘡協(xié)會(huì)（~140 pc）或 Tucana Horologium 協(xié)會(huì)（~70 pc）的超新星。而 ~ 5-6 Myr 峰值可能歸因于太陽系進(jìn)入氣泡，“作者寫道。

Local Bubble 不是一個(gè)安靜的地方。它需要多個(gè)超新星才能創(chuàng)造出來。作者寫道，在過去的 1500 萬年里，花了 15 次 SN 爆炸才產(chǎn)生了 LB。

“我們從 LB 歷史的重建中了解到，在過去 9 Myrs 期間至少有 6 SN 爆炸，”他們寫道。

研究人員獲取了所有數(shù)據(jù)并計(jì)算了 LB 中多個(gè) SNe 的輻射量。

“目前尚不清楚這種輻射劑量的生物效應(yīng)是什么，”他們寫道，但他們確實(shí)討論了一些可能性。

輻射劑量可能足夠強(qiáng)，以至于在 DNA 中產(chǎn)生雙鏈斷裂。這是嚴(yán)重的損傷，可導(dǎo)致染色體變化甚至細(xì)胞死亡。但就地球上生命的發(fā)展而言，還有其他影響。

“DNA 中的雙鏈斷裂可能會(huì)導(dǎo)致突變并促進(jìn)物種多樣化，”研究人員寫道。A 2024 年論文顯示“速率病毒非洲坦噶尼喀湖的多元化在 2-3 Myr 前加速。這與 SN 輻射有關(guān)嗎？

“更好地了解這是否可以歸因于我們預(yù)測在此期間發(fā)生的宇宙輻射劑量的增加，這將很有吸引力，”作者調(diào)侃道。

SN 輻射的威力不足以引發(fā)滅絕。但它可能足夠強(qiáng)大，可以觸發(fā)更多的突變，這可能會(huì)導(dǎo)致更多的物種多樣化。

輻射始終是環(huán)境的一部分。它隨著事件的展開和地球在銀河系中的移動(dòng)而起伏。不知何故，它一定是創(chuàng)造我們星球上生命多樣性的方程式的一部分。

“因此，可以肯定的是，在評(píng)估地球上生命的生存能力和進(jìn)化時(shí)，宇宙輻射是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)境因素，而關(guān)鍵問題與輻射成為有利或有害觸發(fā)因素的閾值有關(guān)，”作者在結(jié)論中寫道。

不幸的是，我們并不清楚輻射如何影響生物學(xué)，可能存在哪些閾值，以及它們?nèi)绾坞S時(shí)間變化。

“只有在清楚地了解宇宙輻射（尤其是在地面上占主導(dǎo)地位的 μ 子）的生物效應(yīng)后，才能確定確切的閾值，而宇宙輻射仍然高度未被探索，”野尻和她的合著者寫道。

研究表明，無論我們?cè)谌粘Ｉ钪惺欠衲芸吹剿蛘呒词刮覀兪欠褚庾R(shí)到它，我們的太空環(huán)境都會(huì)對(duì)地球的生命產(chǎn)生強(qiáng)大的力量。SN 輻射可能影響地球歷史上關(guān)鍵時(shí)刻的突變率，有助于塑造進(jìn)化。

如果沒有超新星爆炸，地球上的生命可能會(huì)大不相同。我們?cè)谶@里必須做很多事情。也許在遙遠(yuǎn)的過去，超新星爆炸在通往我們的進(jìn)化鏈中發(fā)揮了作用。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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