纵观地球历史,一个问题一次又一次地出现:是什么因素导致了一个物种或一群动物的灭绝?
其中许多起源于陆地,但一场神秘事件导致了它们的灭亡260 万年前的上新世,36% 的海洋物种,包括著名的巴士大小的巨型鲨鱼巨齿鲨,可能来自其他地方:一颗爆炸的恒星,或超新星,距离地球仅 150 光年。
事实上,它甚至可能不止一个,用宇宙辐射轰击地球,这可能会导致引发气候变化,以及导致海洋巨型动物大规模灭绝的其他影响。
“我从事这样的研究已经有大约 15 年了,过去一直都是基于我们对宇宙的普遍了解——这些超新星应该在某个时候影响过地球,”物理学家阿德里安·梅洛特说堪萨斯大学的。
“这一次,情况有所不同。我们有特定时间附近事件的证据。我们知道它们距离我们有多远,因此我们实际上可以计算出这将如何影响地球,并将其与我们所知道的当时发生的情况进行比较时间——更加具体。”
Iron-60具有放射性,半衰期约为260万年。这意味着 45.4 亿年前与地球一起形成的任何铁 60 都可能在很久很久以前就已经衰变了。今天地球上残留的任何铁 60 都必须来自其他地方——被超新星爆炸到太空。
放射性同位素的年代测定相对容易,这意味着我们大致知道它们的年龄。梅洛特说,大约 260 万年前出现了一次大峰值,还有一些小事件可以追溯到大约 1000 万年前。
研究人员表示,这一点得到了局部气泡,一个大约 300 光年宽的相对无气体的空间空腔,太阳系目前正在其中穿过。
“它基本上是非常热、密度非常低的气体——几乎所有的气体云都被扫走了,”梅洛特说。 “制造这样的气泡的最佳方法是,如果一大堆超新星把它吹得越来越大,这似乎很符合链条的想法。”
这也有影响。超新星爆发出的宇宙射线至少会在气泡的边界反射,而不仅仅是继续穿过太空,从而导致持续的轰击可能持续长达 10 万年。有了超新星链,这种情况可能会持续更长时间。
超新星可能引发大规模灭绝的想法并不是什么新鲜事。长期以来人们一直认为伽马射线暴起源于超新星可能导致奥陶纪灭绝4.5亿年前,它的辐射剥离了层并将地球上的生命暴露在太阳致命的紫外线下。
但银河系内的伽马射线暴很少见。事实上,如此罕见,以至于我们从未真正见过(尽管我们如果我们幸运的话可能会- 或者不幸,如果奥陶纪假设是正确的)。
根据梅洛特和他的团队的研究,上新世海洋巨型动物灭绝事件背后的机制完全不同。它不是伽马射线爆发,而是一种宇宙射线基本粒子,称为μ介子- 有点像电子,但具有更大的质量和能量。
“它们的穿透力很强。即使在正常情况下,也有很多它们穿过我们。几乎所有它们都无害地穿过,但我们的辐射剂量中约有五分之一来自μ介子。”梅洛特解释说。
“但是当这波宇宙射线袭来时,将这些μ子乘以几百。它们中只有一小部分会以任何方式相互作用,但是当数量如此之大且能量如此之高时,你会得到更多的突变和- 这些将是主要的生物效应。
“我们估计,对于人类大小的物体来说,癌症发病率会上升约 50%,而且体型越大,情况就越糟糕。对于大象或鲸鱼来说,辐射剂量会大幅上升。”
因为 μ 介子的穿透力很强,甚至可以被检测到地下深处- 他们将能够穿透海洋,接触其中的海洋生物。当然,深度越大,μ子的穿透力就越低,这与灭绝事件是一致的。较浅的沿海水域经历的事件要严重得多。
当然,我们无法确定,而且这个想法也存在漏洞。梅洛特提到大象和鲸鱼是大型动物的例子,理论上讲,它们患癌症的几率应该更高——然而他们的癌症发病率低得令人惊讶。鲸鱼也一样,患癌症的几率比人类低得多。这种现象称为皮托悖论,并且在团队的论文中尚未得到解决。
但由于我们还没有对导致灭绝事件的原因做出解释,超新星辐射可能是一个像任何其他地方一样有趣的地方 - 即使事实证明它是独自杀死了野兽。
该团队的研究成果已发表在期刊上天体生物学。