離地球最近的超新星會導致大規模物種滅絕嗎？

在大約250萬~800萬年前爆炸的兩個附近超新星可能導致地球臭氧層的交錯損耗，從而對地球上的生命產生各種各樣的影響。特別是250萬年前，地球發生了巨大的變化。上新世是一個炎熱和溫暖的時代，它的結束和更新世，一個被稱為冰河時代的重複冰川時代開始了。地球軌道和擺動的自然變化可能解釋了氣候的變化，但超新星同時發生的事件可以提供關於這一時期生活多樣化的見解。

來自附近超新星的紫外線可能導致地球上生命改變，圖片：David Aguilar (CfA)

這顆超新星被認為是在距離地球163到326光年(50-100秒)之間發生的。從長遠來看，我們最近的恆星鄰居，比鄰星(Proxima Centauri)，距離我們4.2光年。超新星可以對附近的有人居住的行星進行輻射覆蓋，而這些行星恰好處在有害的電離輻射的軌道上。附近的超新星會對我們星球上現存的生物造成嚴重破壞嗎？一位研究人員想找出答案。美國堪薩斯州沃什伯恩大學的天體物理學家布萊恩·托馬斯博士對地球表面的生物影響進行了建模，這是根據附近的超新星250萬到800萬年前的地質證據。

在他的最新論文中，托馬斯研究了超新星的宇宙射線，它們通過我們的大氣層傳播到地表，以了解它們對生物體的影響。看看上新世-更新世邊界(250萬年前)的化石記錄，我們看到了化石記錄和全球陸地覆蓋的巨大變化。托馬斯告訴《天體生物學》雜誌，「有一些變化，特別是在非洲，從更多的森林變成了更多的草原。」在此期間，地質記錄顯示全球鐵60 (60Fe)的濃度升高，這是一顆超新星爆炸產生的放射性同位素。

托馬斯說：我們感興趣的是，恆星爆炸如何影響地球上的生命，而幾百萬年前，地球上的生物也發生了變化，它可能與這顆超新星有關。例如，上新世-更新世邊界的物種豐富度發生了變化。雖然沒有發生大規模的物種滅絕，但總體上來說，物種滅絕的幾率更高，物種的種類更多，植被也發生了變化。

不那麼致命

附近的超新星會如何影響地球上的生命？超新星經常被證明為「超新星爆炸，一切都消失了」，但事實並非如此。答案就在大氣中。除了防晒霜，臭氧層保護所有的生物免受有害的，基因改造的紫外線輻射。Thomas使用了全球氣候模型，最近的大氣化學模型和輻射傳輸(通過大氣層的輻射傳播)來更好地了解超新星的宇宙射線是如何改變地球大氣的，特別是臭氧層。值得注意的一點是超新星的宇宙射線不會一次爆炸所有的路徑。星系間介質作為一種篩子，使宇宙射線和「放射性鐵雨」(60Fe)在數十萬年的時間裡慢下來。

更高的高能粒子將首先到達地球並與我們的大氣相互作用，而不是更低的能量粒子。托馬斯的研究模擬了100、300和1000年的臭氧消耗，這是在超新星爆發後的1000年。有趣的是，在300年的案例中，損耗達到了頂峰(大約26%)，超過了100年的情況。百年一遇的高能宇宙射線將會穿過平流層，將其能量儲存在臭氧層下，減少損耗，而在300年時間內到達的能量較弱的宇宙射線將會在平流層中儲存更多的能量，從而極大地消耗臭氧層。美國西雅圖的Blue Marble Space科學研究所的計算物理學家Dimitra Atri博士說：臭氧的減少可能是對錶面生命的關注，這項工作是了解附近超新星對我們生物圈影響的重要一步。

混合的影響

托馬斯研究了幾種可能的生物危害效應(紅斑、皮膚癌、白內障、海洋浮游植物的光合作用抑制和植物損傷)，這些都是由於臭氧層耗竭而導致的紫外線輻射增加所致。它們在整個棋盤上顯示出了更高的傷害，通常隨著緯度的增加而增加，這對我們在化石記錄中看到的變化是有意義的。然而，這些影響對所有生物都不是同樣有害的。浮游生物，主要的氧氣生產者，似乎受到最小的影響。研究結果還表明，在人類中，晒傷和皮膚癌的風險會小幅增加。

那麼，附近的超新星會導致大規模滅絕嗎？這取決於一個微妙的轉變，而不是「所有的一切」，有些(有機體)反而更好，有些則更糟。例如，一些植物的產量增加，如大豆和小麥，而其他的植物則表現出生產力的下降。這很合適，化石記錄中物種的變化。在未來，托馬斯希望擴大這項工作，並研究人類進化與超新星之間可能的聯繫。

博科園-科學科普｜參考期刊：天體生物學｜來自：天體生物學期刊

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