Недавнее исследование показало, что взрывы сверхновых, произошедшие неподалеку, могли существенно изменить климат Земли, приведя к частичной потере ее атмосферы. Изотопные данные, полученные при изучении годичных колец деревьев, демонстрируют выраженные всплески радиоактивного углерода в течение 15 000 лет, которые, скорее всего, связаны с взрывами сверхновых. Изучение этих событий может способствовать прогнозированию потенциальных будущих явлений и разработке мер по адаптации к ним.
Земля переживает четвертичный период, который начался 2,6 миллиона лет назад и продолжается до настоящего времени, и этот период характеризуется существенными колебаниями климата. Ледниковые и межледниковые эпохи чередуются с периодичностью около 100 000 лет, что приводит к существенным изменениям в природных сообществах. Кроме того, этот период отличается высокой скоростью биологической эволюции, включая возникновение новых видов и массовое, порой избирательное, исчезновение живых организмов.
Появление человека разумного (Homo sapiens) относится примерно к 300 000 лет назад, однако первые достоверные свидетельства культурного развития датируются лишь 50 000 лет назад. К этому моменту завершился последний ледниковый период, начавшийся около 15 000 лет назад и характеризовавшийся значительным похолоданием: среднегодовые температуры были на 4 °C ниже, чем в наши дни, ледники покрывали 25 % земной поверхности, а уровень моря был на 122 метра ниже.
Предыдущий межледниковый период завершился приблизительно 116 000 лет назад. В те времена температура в ряде регионов Земли была на 2–4 °C выше, чем сегодня, а уровень мирового океана поднимался на 5,5–9 метров. За последние 50 000 лет имели место два массовых вымирания, приведшие к исчезновению нескольких клад наземных млекопитающих.
Несмотря на то, что резкие изменения климата и вымирания имели место в истории Земли, их точные причины до сих пор вызывают дискуссии. Роберт Бракенридж, старший научный сотрудник Института арктических и альпийских исследований (INSTAAR) Университета Колорадо в Боулдере, отмечает: «Изменения окружающей среды действительно происходили и наблюдались на протяжении всей истории Земли». Он добавляет: «Но что послужило их причиной.
С 1980-х годов ученые, включая Бракенриджа, предполагают связь между гамма-всплесками и близкими сверхновые могли быть причиной этих климатических переломов и эпизодов вымирания. До сих пор эта гипотеза рассматривалась только теоретически. В новом исследовании, опубликованном в июньском выпуске , Бракенридж может предоставить первую эмпирическую и наблюдательную базу.
«В случае возникновения близлежащих сверхновых взрывов, излучение может оказать существенное влияние на человеческое общество », — предупреждает он. «Необходимо установить, какую именно роль они сыграли в прошлых изменениях окружающей среды », — продолжает он.
Внезапное похолодание на планете, вызванное потерей атмосферы
Сверхновые формируются в результате схлопывания массивной звезды (от 9 до 10 солнечных масс) под действием гравитации, что приводит к образованию нейтронной звезды или черной дыры. Этот процесс сопровождается мощным взрывом, в ходе которого выбрасываются значительные массы вещества и высокоэнергетическое излучение, способное достигать межгалактических расстояний.
Если опираться на некоторые экстремальные сценарии, то взрыв сверхновой, произошедший на расстоянии примерно в 30 световых лет от Земли, мог бы привести к полному уничтожению нашей атмосферы и, как следствие, к исчезновению всей жизни. На большем расстоянии, в несколько сотен световых лет, воздействие было бы менее катастрофическим, однако все равно оказало бы существенное влияние на химический состав земной атмосферы.
Для проверки этой гипотезы Бракенридж проанализировал свежие данные о сверхновых, полученные с помощью сети космических телескопов высокой разрешающей способности. Полученные наблюдения позволили уточнить природу излучения и создать модель, которая воспроизводит его влияние на земную атмосферу.
Эти симуляции показывают, что высокоэнергетические фотоны, испускаемые сверхновой, частично разрушают озоновый слой – естественный защитный барьер планеты от ультрафиолетового излучения. Излучение также вызывает распад стратосферного метана, парникового газа, важного для удержания тепла. В результате этого комплекса факторов произойдет резкое понижение температуры планеты и усиление воздействия ультрафиолета. Бракенридж считает, что такие изменения могут повлечь за собой потенциальные последствия, включая избирательное вымирание видов или увеличение частоты лесных пожаров.
Могут ли годовые кольца деревьев служить свидетельствами о прошлых вспышках сверхновых?
Поскольку в настоящий момент на Землю не поступает излучение от сверхновых, гипотезу Бракенриджа невозможно проверить непосредственно. В связи с этим он использовал естественный архив – годичные кольца деревьев. Они фиксируют годовые изменения в содержании углерода в атмосфере, включая углерод-14, радиоактивный изотоп, концентрация которого возрастает под воздействием космического излучения. Исследуя годичные кольца деревьев за последние 15 000 лет, Бракенридж выявил одиннадцать отдельных всплесков углерода-14, которые, возможно, соответствуют событиям сверхновых.
Для уточнения данной модели потребуются дополнительные исследования, в частности, сопоставление дендрохронологических данных с информацией, извлеченной из ледяных кернов. Установление более четких корреляций может повысить точность прогнозов, учитывая, что Бетельгейзе, красный сверхгигант, находящийся на расстоянии примерно в 700 световых лет, потенциально может взорваться как сверхновая в течение последующих 100 000 лет.