伽馬射線暴或是4.5億年前地球生物大滅絕元兇

知識 11-14

　　大規模滅絕總是與「厄運」和「陰暗」相聯繫，它總能牽動我們的思緒，拓展我們的想像空間。畢竟，「恐龍的滅絕或許由小行星撞擊引起」這樣的猜測，聽起來是那麼地具有傳奇色彩。

　　但並非所有大規模滅絕都如此富有戲劇性，也不是所有罪魁禍首都如此容易識別。發生在4.5億年前的奧陶紀大滅絕是地球五大歷史事件之一，導致海洋物種數量急劇下降。證據表明，這一巨變發生在冰河時代，而伽馬射線爆發是最有可能觸發此次大規模滅絕事件的原因之一。

　　平流層中的臭氧層阻擋有害紫外輻射到達地球表面，伽馬射線暴將消耗臭氧層，讓紫外線輻射通過。

　　毀掉臭氧層，紫外線肆虐

　　伽馬射線暴究竟怎樣對地球生物產生致命威脅？

　　要弄清這一點，我們需要先來了解一下伽馬射線暴。伽馬射線暴是已知發生在宇宙中的最亮的電磁爆炸，它可以源於大質量恆星瓦解崩潰，也可以是兩個中子星的碰撞。超新星則是由能向地球發出有害輻射的恆星爆炸形成的。

　　伽馬射線暴和超新星通常可以在遙遠的星系中觀察到，但如果它們發生在離地球更近的地方，將有可能對地球生物造成巨大威脅。因為它們會破壞地球大氣上部的臭氧層，使地球生命受到來自太陽的有害紫外線輻射的傷害。

　　根據美國華盛頓大學天體物理學家布萊恩·托馬斯的說法，紫外線能穿透地球表面，我們在炎熱或污染嚴重的日子裡，通常被要求為了健康要待在室內，就是由於這個原因。

　　選擇南極洲，構建新模型

　　地球大氣上部的臭氧是保護層。那麼，被認為對生物有害的低層地表臭氧，是否會因伽馬射線暴而急劇增加呢？伽馬射線暴對之後產生的地表臭氧會造成長期的威脅嗎？

　　一篇發表在《太空生物學》雜誌上的題為《與天體物理電離輻射相關聯的地表臭氧事件帶來額外的生物危害？》的文章，探討了附近伽馬射線暴或超新星對地球生命的影響。這項研究由美國國家航空航天局（NASA）天體生物學計劃的生物學和進化生物學分部資助完成，參與該研究的托馬斯和同事用大氣模型來研究這種地表臭氧的狀況及對生命的潛在影響，以模擬在南極發生伽馬射線暴的特定情況。

　　為何選擇南極作為研究對象？托馬斯解釋說，伽馬射線暴可能在任何維度或時間發生，選擇在南極，主要是為了考察消耗臭氧層較集中地區的情況。事實也是如此，輻射進入地球後會先集中到那裡，而非全球均勻分布。

　　由於輻射在大氣層中會產生化學變化，而大氣傳輸的路徑一般指向極地，導致這一地區受伽馬射線暴的影響最大。其在南極的爆發與奧陶紀滅絕理論相符合。因為由此測量的滅絕率，與依賴緯度造成生物損傷的預測模型相匹配。

　　地表臭氧少，並非真威脅

　　托馬斯和他的研究團隊使用計算機模型，確定較低大氣層中伽馬射線暴輻射過的臭氧量大概在10ppb，這一含量會隨季節變換。然而，至少30ppb臭氧量才會增加人類因呼吸衰竭帶來的死亡風險；地表臭氧可能通過減少生成葉綠素或殺死細胞的方式損害植被。但研究人員再一次強調，至少30ppb臭氧量才能對植物產生威脅。

　　臭氧是水溶性的，這與奧陶紀大滅絕特別相關。因為那時的生物多是海洋生物，如果由伽馬射線暴產生的所有10ppb臭氧都溶解在海洋中，它對一些細菌、魚及水生生物的幼蟲影響非常小，不會成為奧陶紀大規模滅絕的主要原因。因此，很顯然，單獨的伽馬射線暴事件，不會導致因地表臭氧變化帶來的致命威脅。即便如此，這種研究結果對理解地球大氣層和地球生物是否因伽馬射線暴或超新星而發生變化仍然至關重要——伽馬射線暴會消耗大氣層上部的臭氧層，使有害紫外線達到地面，從而對生命造成可怕的後果；但是，由它引起的地表臭氧不會對生命造成額外的傷害。

　　到底什麼能導致大規模滅絕？了解其原因對於尋找宇宙中的生命有重要意義。如果發現了一個可宜居的行星，但其附近若發生了伽馬射線暴或超新星爆發，其宜居程度就會降低。同樣，尋找宇宙生命也要考慮遙遠星球是否有因這個因素帶來的生物滅絕的可能性。

TAG: |

您可能感興趣