Новое исследование связывает вспышки сверхновых с древними климатическими изменениями и вымираниями.

Новости МирТесен

Новейшие научные работы указывают на то, что взрывы звезд сверхновой вблизи Земли могли существенно изменить климатические условия планеты, возможно даже приведшая к частичной утрате её атмосферы. Анализ изотопного состава древесных колец выявил заметные всплески радиоактивного углерода за период около 15 тысяч лет, что, скорее всего, связано с деятельностью сверхновых звезд. Изучение подобных событий может способствовать прогнозированию потенциальных будущих явлений и разработке мер по смягчению их последствий.

Квартерный геологический период, охватывающий 2,6 миллиона лет до настоящего времени, отличается существенными колебаниями климата. Периоды оледенения чередуются с межледниковыми эпохами приблизительно каждые сто тысяч лет, что влечет за собой серьезные трансформации в природных сообществах. Этот период также характеризуется высокой скоростью эволюционных процессов: формированием новых видов и массовым исчезновением живых организмов, иногда затрагивающим определенные группы.

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.

Истинные мотивы этих вымираний и внезапных климатических колебаний до сих пор являются предметом дискуссий. «В прошлом Земля переживала существенные трансформации в окружающей среде. Это не подлежит сомнению, мы можем наблюдать их», – заявляет Роберт Бракенридж, ведущий научный сотрудник Института изучения арктической и альпийской зон (INSTAAR) при Университете Колорадо в Боулдере. «Однако что послужило причиной этих изменений?», – вопрошает он.

Начиная с восьмидесятых годов прошлого века Бракенридж и другие исследователи предположили, что гамма-всплески и сверхновые взрывы в непосредственной близости от Земли могли быть причиной… 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 представляет концепцию, которая может послужить отправной точкой для первых эмпирических и экспериментальных подтверждений.

«В случае возникновения ближайших взрывов сверхновых, излучение может оказать значительное воздействие на существование человеческой цивилизации », — 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.

Годовые кольца деревьев: могут ли они быть доказательством прошлых взрывов 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.