地球上的物种大灭绝或是超新星爆发所致

8月19日,《美国国家科学院院刊》刊文称,3.59亿年前,泥盆纪和石炭纪之间的地球物种灭绝事件的罪魁祸首,可能是来自附近超新星的致命宇宙射线。地球岩石记录中的某些放射性同位素可以证实这一假设。

泥盆纪-石炭纪界线的岩石中含有成千上万代的植物孢子,它们似乎被紫外线晒伤了,这是长期的臭氧消耗事件的证据。

“以地球为基础的灾难,如大规模的火山活动和全球变暖,也可以破坏臭氧层,但是无法持续这么长的时间。我们认为,距离地球约65光年的一次或多次超新星爆发,可能是造成臭氧长期丧失的原因。”研究的主导者、美国伊利诺斯大学香槟分校的天文学和物理学教授Brian Fields说。

该小组还探索了臭氧损耗的其他天体物理原因,如陨石撞击、太阳喷发和伽马射线爆发。“但这些事件很快就会结束,不太可能像泥盆纪末期那样造成持续时间较长的臭氧消耗。”研究的合著者、研究生Jesse Miller说。

研究人员表示,另一方面,超新星爆发会产生双重冲击。爆炸会立即使地球暴露在破坏性的紫外线、X射线和伽马射线中。随后,超新星碎片的爆炸冲击着太阳系,使行星长期受到被超新星加速的宇宙射线的辐射,这对地球及其臭氧层的破坏可以持续10万年之久。

化石证据表明,30万年的生物多样性下降导致了泥盆纪-石炭纪的大灭绝,这意味着在这期间可能发生了多次灾难,甚至可能发生了多次超新星爆发。

“这是完全可能的,大质量恒星通常会一起出现在星团中,其他超新星很可能在第一次爆发后不久就会出现。”Miller说。

研究人员表示,证明超新星发生的关键是在灭绝时期的岩石和化石中找到放射性同位素钚-244和钐-146。“这两种同位素今天在地球上都不是自然存在的,它们到达地球的唯一途径是通过宇宙爆炸。”论文合著者、本科生刘正海(音)说。

“在超新星爆发中产生的钚-244和钐-146会随着时间的推移而衰变。如果我们今天在地球上发现这些新鲜的放射性同位素,我们就知道它们并非来自地球,而是来自附近的超新星。”Fields说。

研究人员尚未在泥盆纪-石炭纪界线的岩石中找到钚-244或钐-146。Fields表示,他们希望能够确定地质记录中指向超新星爆发的证据模式。

“我们想要传达的主要信息是,地球上的生命并不是孤立存在的,我们是更大宇宙的公民,宇宙介入了我们的生活,通常是不知不觉的,但有时也来得很猛烈。”Fields说。

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