Вспышка сверхновой уничтожила крупных животных миллионы лет назад

Несмотря на то, что Земля плывет в пустоте, она не находится в вакууме. Планета постоянно бомбардируется всякими штуками из космоса, включая ежедневный поток микрометеоритов и поток радиации Солнца и более далеких звезд. Иногда вещи из космоса могут калечить или убивать нас — вспомните тот гигантский астероид, который уничтожил динозавров. Чаще звездные пылинки падают на Землю и Луну, а затем мирно оседая, оставаясь погребенными до тех пор, пока ученые их не раскопают. Сверхновая звезда уничтожает виды?

Если темная материя существует, она, скорее всего, относится к последней категории. Если гипотетические слабо взаимодействующие массивные частицы (вимпы) реальны, их столкновения с обычным веществом может оставлять следы в окаменелостях в глубинах земных пород. Ранее мы уже писали о том, что группа физиков предложила именно такой способ поиска темной материи. Но поиск космического мусора на Земле имеет длинную историю. Другие ученые продемонстрировали, что можно найти ископаемые окаменелости астрофизических частиц в земной коре.

Некоторые исследователи размышляют о том, как эти космические события влияют на Землю — ведь они могли изменить ход эволюции. Новое исследование предполагает, что энергетические частицы взрывающейся звезды, возможно, способствовали вымиранию многих представителей мегафауны, включая доисторического монстра — акулы мегалодона, которая вымерла примерно в то же время. «Интереснейшее совпадение», говорит Адриан Мелотт, астрофизик из Университета Канзаса и автор новой работы. Когда звезда умирает, ее кишки разлетаются по космосу.

Среди этих звездных остатков имеются изотопы, или варианты, таких элементов, как железо. Один из таких изотопов, железо-60, редко встречается на Земле, но в изобилии присутствует в сверхновых. В 2016 и 2017 годах астрофизики обнаружили железо-60 на морском дне Земли и на Луне, и приписали его происхождение двум древним сверхновым в галактических окрестностях Земли. По словам ученых, одно событие произошло примерно 2,6 миллиона лет назад, а другое — от 6,5 до 8,7 миллиона лет назад.

«Многие вещи не оставили бы определенного осадка», говорит Мелотт. Но железо-60 оставляет. «Это прямой намек на происшествие». Вооружившись таким намеком, Мелотт обратился к вопросу, над которым ученые размышляли с 1950-х годов как минимум: как эти сверхновые могли повлиять на Землю и на жизнь здесь? В своей новой статье он описывает, как сверхновая может производить поток субатомных частиц — мюонов — которые могут повреждать ДНК, приводя к широко распространенным мутациям организмов и даже к исчезновению видов.

Мюоны это своего рода сверхтяжелые электроны. Они могут проплывать через атмосферу Земли еще легче, чем протоны и электроны. «Они падают на землю, попадают по вам, некоторые из них будут взаимодействовать с вами и повредят вашу ДНК», говорит Мелотт. «Они находятся в прекрасном положении, чтобы влиять на наземную жизнь». Мелотт предположил, что сверхновая около 2,6 миллиона лет назад могла увеличить поток мюонов, протекающих через атмосферу, в несколько сотен раз.

Вместе с коллегами он подсчитал, что заболеваемость раком могла увеличиться на 50% для животных размером с человека. Мелотт говорит, что для мамонта или мегалодона — который размером с школьный автобус — доза облучения могла быть еще хуже. Идея о том, что сверхновые могут влиять на жизнь на Земле, не является чем-то новым. Палеонтолог Отто Шиндевольф еще в 1950-х годах предположил, что сверхновые могли вызывать мутации у крупных животных. Но его теория не снискала популярности. В 1968 гду астрономы К.Д. Терри и У.Х. Такер предположили, что массовые вымирания могли быть вызваны взрывами звезд неподалеку, и с тех пор к этой теории несколько раз обращались. Тем не менее, большинство теорий ставят причинами вымираний изменения климата, а не прямые мутации.

Взрывы сверхновых могут уничтожить озоновый слой Земли, что может нанести ущерб морскому планктону и коралловым рифам. Сверхновые также могут генерировать избыток космических лучей, которые могут приводить к образованию облаков, а они, в свою очередь, к «зиме космических лучей», считает Хенрик Свенсмарк из Технического университета Дании.

Работа Свенсмарка показывает, что геологические данные Земли в некоторых случаях совпадают с ожидаемым потоком космических лучей, связанных со сверхновой. А в работе 1995 года физики Джон Эллис и Дэвид Шрамм пришли к выводу, что катастрофические сверхновые можно ожидать каждые несколько сотен миллионов лет в соответствии с темпами массового вымирания. Что касается гипотезы Мелотта о том, что одиночная сверхновая 2,6 миллиона лет назад привела непосредственно к исчезновению видов, он приводит несколько доказательств. На границе плиоцена и плейстоцена 2,6 миллиона лет назад вымерло порядка 36% морских видов, в основном в прибрежных водах. Более крупные животные должны были поймать более высокую дозу мюонов в тех регионах.

Но в отличие от железа-60 и вимпов, мюоны практически не оставляют следов в окаменелостях, что делает прямую связь между мюонами и вымираниями практически невозможной для доказательства. «Эти мюоны не оставили бы никаких следов», говорит Мелотт.

Даже если ливни мюонов и железа-60 от умирающих звезд нельзя напрямую связать с вымираниями, их наличие демонстрирует глубокую истину: Земля, а также все, что на ней, тоже является частью Вселенной. Звезды могут хранить ответы на загадки нашей судьбы.