Tweeënhalf en acht miljoen jaar geleden explodeerden twee supernovae niet ver van ons (volgens astronomische maatstaven), wat zou kunnen leiden tot de aantasting van de ozonlaag van de aarde en tal van ongewenste gevolgen voor het leven. Vooral een tweeënhalf miljoen jaar oude supernova had een zware slag kunnen zijn. Het Plioceen, het hete en milde tijdperk, eindigde en het Pleistoceen, het tijdperk van ijstijd en ijstijd, begon. Natuurlijke variaties in de baan en het wiebelen van de aarde zouden waarschijnlijk de klimaatverandering verklaren, maar een supernova-gebeurtenis die tijdens deze periode plaatsvond, zou beter geschikt zijn geweest.
Aangenomen wordt dat de supernova op 163-326 lichtjaar afstand explodeerde (50-100 parsec). Ter vergelijking: onze naaste stellaire buur, Proxima Centauri, is 4,2 lichtjaar verwijderd.
Implicaties voor de aarde
Supernovae kunnen alle bewoonde planeten in de buurt steriliseren als ze ioniserende straling in de weg staan. Kunnen deze supernovae grote schade aanrichten aan de bestaande biologie van onze planeet? Dr. Brian Thomas, een astrofysicus aan de Washburn University in Kansas, besloot het zeker uit te zoeken en modelleerde de gevolgen voor de biologie op het aardoppervlak, gebaseerd op het geologische bewijs van twee supernovae, respectievelijk 2,5 en 8 miljoen jaar geleden. In zijn laatste werk bestudeerde Thomas de verspreiding van kosmische supernova-straling door de atmosfeer naar de oppervlakte om hun effect op levende organismen te begrijpen.
Als we kijken naar het fossielenbestand tijdens de grens tussen Plioceen en Pleistoceen (2,5 miljoen jaar geleden), zien we dramatische veranderingen in fossielen en de wereldwijde bodembedekking. Thomas merkt op dat "er veranderingen zijn geweest, vooral in Afrika, die een verschuiving hebben laten zien van meer beboste naar weidegrond." Tegelijkertijd toont het geologische record een wereldwijde toename van de concentratie van ijzer-60, een radioactieve isotoop die wordt gevormd tijdens een supernova-explosie.
"We waren geïnteresseerd in hoe exploderende sterren het leven op aarde konden beïnvloeden, en het bleek dat het leven een paar miljoen jaar geleden grote veranderingen onderging", zegt Thomas. "Het kan te maken hebben met een supernova."
Zo was er bij de grens tussen Plioceen en Pleistoceen een verandering in het aantal soorten. Ondanks het feit dat er geen grote massa-uitstervingen waren, werden in het algemeen hogere uitstervingspercentages waargenomen, veranderde de soort zelf en veranderde de vegetatie.
Promotie video:
Niet zo dodelijk
Hoe kan een nabijgelegen supernova het leven op aarde beïnvloeden? Thomas merkt met ongenoegen op dat supernovae vaak in zo'n licht worden blootgesteld dat "de supernova uitbreekt en alles sterft", maar dit is niet helemaal waar. Het draait allemaal om de sfeer. De ozonlaag beschermt biologisch leven tegen schadelijke ultraviolette straling van de zon die de genetische achtergrond verandert. Thomas stelde modellen samen van het mondiale klimaat, atmosferische chemie en stralingsoverdracht (de voortplanting van straling in de atmosfeer) om beter te begrijpen hoe een supernova-explosie van kosmische straling de atmosfeer van de aarde zou kunnen beïnvloeden, in het bijzonder de ozonlaag.
Het is vermeldenswaard dat de kosmische supernova-straling niet alles op hun pad zal verbranden. Het intergalactische medium werkt als een soort zeef en remt de kosmische straling en "radioactieve ijzerregen" (van ijzer-60) honderdduizenden jaren lang af. Hoogenergetische deeltjes zullen als eerste op aarde aankomen en zullen anders met onze atmosfeer omgaan dan laagenergetische deeltjes die later aankomen. Thomas simuleerde de uitputting van de ozonlaag 100, 300 en 1000 jaar nadat de eerste supernova-deeltjes de atmosfeer begonnen binnen te dringen. Vreemd genoeg bereikte het verloop na 300 jaar een piek (26%).
Hoogenergetische kosmische straling voor het 100-jarige scenario zal rechtstreeks door de stratosfeer sijpelen en hun energie onder de ozonlaag dumpen, waardoor deze minder wordt uitgeput, terwijl in het 300-jarige scenario minder energetische kosmische straling zal bijdragen aan meer energie in de stratosfeer, waardoor de ozonlaag aanzienlijk wordt aangetast.
Aantasting van de ozonlaag is een ernstige bedreiging voor het leven aan de oppervlakte.
Gemengde effecten
Thomas bestudeerde verschillende mogelijke verwoestende effecten op de biologie (erytheem, huidkanker, cataract, vertraging van de fotosynthese van marien fytoplankton en schade aan planten) op verschillende breedtegraden als gevolg van verhoogde UV-stralingsintensiteit veroorzaakt door een afname van de ozonlaag. Verhoogde schade verscheen in alle richtingen, toenemend met de breedtegraad en in lijn met de veranderingen die in het fossielenbestand bewaard zijn gebleven. Niet alle gevolgen waren echter even schadelijk voor organismen. Plankton, de belangrijkste zuurstofproducent, liep minimale schade op. Bovendien was er een kleine toename van het risico op zonnebrand en huidkanker bij mensen.
Dus, zou een nabijgelegen supernova kunnen leiden tot massa-uitsterving? Het hangt ervan af aan welke kant je kijkt, zegt Thomas: “Er is een subtiel verschil tussen 'alles en alles vernietigen' en het lijden van individuele organismen. Sommige planten droegen bij aan de opbrengst, zoals sojabonen en tarwe, terwijl andere hun productiviteit verloren. En het kwam ook tot uiting in het fossielenarchief.
Maar hoe supernovae de menselijke evolutie zouden kunnen beïnvloeden - deze kwestie zal Thomas in zijn volgende werk behandelen.
Ilya Khel