一颗离地球65光年远的恒星爆炸,引发了地球生物大灭绝

随着泥盆纪晚期的消逝,越来越多的生物灭绝,并最终导致了我们星球上大约3.59亿年前目睹的最大规模的灭绝事件之一。科学家说,造成如此多死亡的罪魁祸首可能不是地球的原因。事实上,它甚至可能不是来自我们的太阳系。

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相反,伊利诺伊大学香槟分校的天体物理学家布莱恩·菲尔兹(Brian Fields)在去年8月发表的一项研究表明,地球上如此规模大灭绝可能是一个遥远而完全陌生的现象导致的——一颗距离我们许多光年之遥垂死的恒星,在星系中爆炸。

有时,像泥盆纪晚期大灭绝这样的大规模灭绝被认为是完全由陆地原因引发的:例如,毁灭性的火山爆发,使地球陷入无生命状态。

或者,它可能是一个小行星与地球碰撞,然后把恐龙灭绝了。不管怎样,导致地球生命大灭绝来自太空而不是地球本身导致。

“我们研究的首要信息是,地球上的生命不是孤立存在的。”菲尔兹在2020年说,“我们是浩瀚宇宙的公民,宇宙干预了我们的生活——通常是不知不觉的,但有时是凶猛的。”

在他们的新工作中,菲尔兹和他的团队探索了与泥盆纪晚期灭绝同时发生的臭氧水平急剧下降的可能性,可能不是火山爆发或全球变暖的结果。

相反,他们认为,地质记录中暴露的生物多样性危机有可能是由天体物理源引起的,他们推测,距离地球大约65光年的超新星(或多颗超新星)的辐射效应可能是导致地球臭氧层耗尽的原因,从而造成如此灾难性的影响。

这可能是第一次对泥盆纪晚期的灭绝提出这样的解释,但科学家们长期以来一直在考虑在这种背景下近地超新星的潜在致命影响。

关于超新星可能引发大灭绝的猜测可以追溯到20世纪50年代。在最近的时间里,研究人员对这些爆炸事件的估计“杀伤距离”进行了辩论(估计范围为25到5000万光年)。

不过,在最近的估计中,菲尔兹和他的合著者提出,从更远的地方爆炸的恒星可能会对地球上的生命产生有害影响,这种影响可能是瞬时效应和持久效应的结合。

“超新星(SNe)是电离光子的迅速来源:极端的紫外线,X射线和伽马射线。”研究人员在论文中解释说,“在更长的时间尺度上,爆炸与周围的气体发生碰撞,形成一个推动粒子加速的冲击波。这样,超新星产生宇宙射线,即原子核加速到高能。这些带电粒子被磁约束在超新星(SNe)的残余物中,预计将在地球上沐浴约约100000年。”

研究人员认为,这些宇宙射线的强度可能足以耗尽臭氧层,并对地球生物圈内的生命形式造成长期的辐射损伤——这与大约3.59亿年前泥盆纪-石炭纪界线深层岩石中发现的古植物孢子的多样性丧失和变形的证据大致相似。

当然,这只是现在的假设。目前,我们没有任何证据可以证实遥远的超新星(或超新星)是泥盆纪晚期灭绝的原因。但是我们也许能够找到几乎与证据一样好的东西。

近年来,研究近地超新星作为大规模灭绝基础的科学家一直在寻找古代放射性同位素的踪迹,这些同位素只有通过爆炸恒星才能沉积在地球上。

特别是一种同位素,铁-60,是许多研究的重点,并且已在地球上的许多地方发现。

但是,在泥盆纪晚期灭绝的背景下,其他同位素如钚-244和钐-146的发现也强烈指向菲尔德斯及其团队提出的超新星灭绝假说。

伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的合著者和天文学学生刘正海解释说:“如今,这些同位素都不是自然存在于地球上的,它们到达地球的唯一途径是通过宇宙爆炸。”

换句话说,如果钚-244和钐-146能被发现埋在泥盆纪-石炭纪的边界,研究人员说:星际证据表明,一颗垂死的恒星是地球有史以来最严重的一次灭绝事件背后的导火索。

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