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，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，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而變化。

他們寫道：“附近的超新星 （SN） 活動有可能將地球表面的輻射水平提高幾個數(shù)量級，預(yù)計這將對生命的進(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。

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（~140 pc）或 Tucana Horologium 協(xié)會（~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 不是一個安靜的地方。它需要多個超新星才能創(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)并計算了 LB 中多個 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，在評估地球上生命的生存能力和進(jìn)化時，宇宙輻射是一個關(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，無論我們在日常生活中是否能看到它，或者即使我們是否意識到它，我們的太空環(huán)境都會對地球的生命產(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大不相同。我們在這里必須做很多事情。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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