Seit vielen Jahren untersuchen Wissenschaftler, wie Supernovae das Leben auf der Erde beeinflussen können. Supernovae sind äußerst mächtige Ereignisse, und je nachdem, wie nahe sie der Erde sind, können sie Konsequenzen haben, die von katastrophal bis belanglos reichen. Aber jetzt sagen die Wissenschaftler hinter einem neuen Artikel, dass sie spezifische Beweise haben, die eine oder mehrere Supernova mit einem Aussterben vor 2,6 Millionen Jahren in Verbindung bringen.
Vor ungefähr 2,6 Millionen Jahren explodierten eine oder mehrere Supernovae ungefähr 50 Parsec oder ungefähr 160 Lichtjahre von der Erde entfernt. Zur gleichen Zeit gab es auch ein Aussterben auf der Erde, das als Aussterben der pliozänen marinen Megafauna bezeichnet wurde. Bis zu einem Drittel der großen Meeresspezies auf der Erde wurden zu dieser Zeit ausgelöscht, die meisten von ihnen lebten in flachen Küstengewässern.
"Diesmal ist es anders. Wir haben Hinweise auf Ereignisse in der Nähe zu einem bestimmten Zeitpunkt. “ - Dr. Adrian Melott, Universität von Kansas.
Das neue Papier stellt eine Verbindung zwischen den Supernovae und dem Aussterben her und legt nahe, dass Partikel, die Myonen genannt werden, die Schuldigen waren. Die Beweise befinden sich nicht nur im Fossilienbestand, sondern auch in einer Schicht eines radioaktiven Eisentyps, der vor etwa 2,6 Millionen Jahren auf der Erde abgelagert wurde und als Eisen 60 bezeichnet wird. Die Beweise befinden sich auch im Weltraum in Form eines expandierenden Blasenmerkmals von einer oder mehreren Supernovae.
Das Papier stammt von dem Hauptautor Adrian Melott, emeritierter Professor für Physik und Astronomie an der Universität von Kansas, und Co-Autoren an der Universidade Federal de São Carlos in Brasilien. Melott sagte in einer Pressemitteilung, dass er seit 15 Jahren die Auswirkungen untersucht, die Supernovae auf die Erde haben könnten. Dieses Papier ist jedoch viel spezifischer und verbindet das Aussterben des Pliozäns mit spezifischen Supernovae. "Diesmal ist es anders. Wir haben Hinweise auf Ereignisse in der Nähe zu einem bestimmten Zeitpunkt “, sagte Melott. "Wir wissen, wie weit sie entfernt waren, also können wir tatsächlich berechnen, wie sich das auf die Erde ausgewirkt hätte, und es mit dem vergleichen, was wir über das wissen, was damals passiert ist - es ist viel spezifischer."
Was sagen uns diese Einzelheiten?
Lassen Sie uns zunächst über Eisen sprechen, insbesondere über Eisen 60. Eisen 60 ist ein Isotop des Elements Eisen. Ein Isotop ist einfach ein Atom mit einer anderen Anzahl von Neutronen in seinem Kern. Jedes Eisen hat die gleiche Anzahl von Protonen - 26 - und eine gleiche Anzahl von Elektronen, ebenfalls 26. Die Anzahl der Neutronen kann jedoch variieren. Das meiste Eisen im Universum, einschließlich hier auf der Erde, ist Eisen 56. Eisen 56 hat einen stabilen Kern von 26 Protonen und 30 Neutronen. Eisen 56 ist stabil, dh es ist nicht radioaktiv und zerfällt nicht.
Aber hier auf der Erde gibt es auch Eisen 60 mit einem instabilen Kern, der 26 Protonen und 34 Neutronen enthält. Es ist radioaktiv und zerfällt zu Nickel. Es gibt Eisen-60-Rückstände zu verschiedenen Zeiten in der geologischen Aufzeichnung, mit einem großen Anstieg vor etwa 2,6 Millionen Jahren. Aber hier ist die Sache: Jedes Eisen 60, das bei der Entstehung der Erde Teil der Erde war, wäre längst zu Nickel zerfallen. Es würde keine Spur mehr davon geben.
„Bereits Mitte der neunziger Jahre sagten die Leute:‚ Hey, such nach Eisen-60. Es ist verräterisch, weil es keinen anderen Weg gibt, um zur Erde zu gelangen, als von einer Supernova. “- Adrian Melott, Universität von Kansas.
Wenn es also vor 2,6 Millionen Jahren einen Eisenspieß gab, musste er von irgendwoher kommen. Und das irgendwo konnte nur Platz sein. Und da Supernovae das einzige sind, das Eisen 60 erzeugen und im Weltraum verteilen kann, muss es aus einer Supernova stammen.
Aber das Eisen 60 hat die großen Meerestiere nicht getötet. Sicher, es ist radioaktiv, aber es ist nicht der Schuldige hinter dem Aussterben. Es ist nur ein Beweis für eine Supernova zur gleichen Zeit wie das Aussterben.
Es gibt noch einen weiteren Beweis für die Theorie des "Todes durch Supernova": eine riesige Blase im Weltraum.
Das Merkmal wird als lokale Blase bezeichnet, ein ausgehöhlter Hohlraum im interstellaren Medium. Das interstellare Medium ist die Materie und Strahlung, die im Raum zwischen Sternensystemen innerhalb einer Galaxie existiert. Es handelt sich im Grunde genommen um Gas, Staub und kosmische Strahlung und füllt den Raum zwischen Sonnensystemen aus.
Die lokale Blase ist eine Form, die von einer oder mehreren Supernovae aus dem interstellaren Medium ausgehöhlt wurde. Unser Sonnensystem befindet sich darin, ebenso wie Sterne wie Antares und Beta Canis Majoris.
Es gibt kein anderes Ereignis, das die lokale Blase hätte aushöhlen können. Wenn eine Supernova explodiert, entfernt die Stoßwelle das Gas und den Staub in ihrem Bereich und erzeugt eine Blase. Die Blase ist nicht vollständig leer, es befindet sich noch sehr heißes Gas mit sehr geringer Dichte darin. Aber die meisten Gaswolken sind weg.
"Wir haben die lokale Blase im interstellaren Medium", sagte Melott. "Wir sind am Rande. Es ist eine riesige Region, die ungefähr 300 Lichtjahre lang ist. Es ist im Grunde genommen sehr heißes Gas mit sehr geringer Dichte - fast alle Gaswolken wurden herausgefegt. Der beste Weg, eine solche Blase herzustellen, ist, dass eine ganze Reihe von Supernovae sie immer größer bläst, und das scheint gut zur Idee einer Kette zu passen. “
Wenn also die Beweise, sowohl die lokale Blase als auch das Eisen 60, das Auftreten multipler Supernovae unterstützen, die das Aussterben der pliozänen marinen Megafauna verursachen, was genau war der Mechanismus dieses Aussterbens? Iron 60 kann das nicht und eine Blase im Weltraum auch nicht. Also was ist passiert?
Melott und sein Team sagen, dass alles auf subatomare Teilchen zurückzuführen ist, die Myonen genannt werden.
"Die beste Beschreibung eines Myons wäre ein sehr schweres Elektron - aber ein Myon ist ein paar hundert Mal massereicher als ein Elektron." - Adrian Melott, Hauptautor, University of Kanasas.
Als die Supernovae Eisen 60 auf der Erde verbreiteten, war es nicht das einzige, was aus dem Weltraum regnete. Es gab auch Myonen. Myonen können laut Melott am besten als „schwere Elektronen“ beschrieben werden. Und obwohl wir ständig Myonen aus dem Weltraum empfangen, passieren die meisten von ihnen harmlos uns, wobei nur der eine oder andere mit uns interagiert und einen Teil der Strahlung ausmacht, mit der wir ständig bombardiert werden.
"Die beste Beschreibung eines Myons wäre ein sehr schweres Elektron - aber ein Myon ist ein paar hundert Mal massereicher als ein Elektron", sagte Melott. "Sie sind sehr durchdringend. Selbst normalerweise passieren viele von ihnen uns. Fast alle von ihnen passieren harmlos, doch etwa ein Fünftel unserer Strahlendosis kommt von Myonen. “
Das änderte sich jedoch, als die Supernovae explodierten. Es hätte hunderte Male mehr Myonen als die normale Hintergrundnummer gegeben. Und für größere Tiere mit größeren Oberflächen bedeutet dies eine viel größere Strahlenbelastung.
"Aber wenn diese Welle der kosmischen Strahlung trifft, multiplizieren Sie diese Myonen mit ein paar hundert", sagte Melott. „Nur ein kleiner Teil von ihnen wird in irgendeiner Weise interagieren, aber wenn die Anzahl so groß und ihre Energie so hoch ist, kommt es zu vermehrten Mutationen und Krebs - dies wären die wichtigsten biologischen Auswirkungen. Wir haben geschätzt, dass die Krebsrate für etwas von der Größe eines Menschen um etwa 50 Prozent steigen würde - und je größer Sie sind, desto schlimmer ist es. Für einen Elefanten oder einen Wal steigt die Strahlendosis deutlich an. “
Ferne Supernovae verursachten also einen massiven Anstieg der Anzahl der Myonen, die auf die Erde treffen, was die Krebsinzidenz erhöhte, insbesondere bei großen Meerestieren. Und da ein Tier umso besser geschützt ist, je tiefer es im Wasser ist, war das Aussterben größerer Meerestiere in flacheren Küstengewässern ein Nebenprodukt.
Ein besonders großes - und berüchtigtes - Meerestier starb während des Aussterbens der Pliozän-Megafauna aus: das Megalodon, eines der größten und mächtigsten Raubtiere, die jemals auf der Erde gelebt haben.
Der Megalodon war ein uralter Hai, so groß wie ein Schulbus, der vor 2,6 Millionen Jahren ausgestorben war. "Eines der Aussterben vor 2,6 Millionen Jahren war Megalodon", sagte Melott. "Stellen Sie sich den Weißen Hai in" Jaws "vor, der riesig war - und das ist Megalodon, aber er hatte ungefähr die Größe eines Schulbusses. Sie sind gerade um diese Zeit verschwunden. Wir können also spekulieren, dass es etwas mit den Myonen zu tun haben könnte. Grundsätzlich ist die Zunahme der Strahlung umso größer gewesen, je größer die Kreatur ist. “
Wie Melott anerkennt, wird hier spekuliert. Es kann andere Gründe für sein Aussterben geben, einschließlich der Abkühlung der Ozeane infolge einer Eiszeit. Der Meeresspiegel wäre auch während einer Eiszeit gesunken, was bedeutet, dass die Art gute Pflegegebiete verloren hat.
Der Megalodon war nicht die einzige Art, die in dieser Zeit ausgestorben ist. In einem Artikel aus dem Jahr 2017 dokumentierten Forscher das Aussterben anderer mariner Megafauna, darunter Säugetiere, Seevögel und Schildkröten. Aber könnten eine oder mehrere Supernovae all dies verursacht haben?
Die Erde befand sich zu dieser Zeit in einer Phase der Klimavariabilität, daher ist es schwierig, die individuellen Auswirkungen von Supernovae und Klimawandel auf das Aussterben herauszufinden. Und eine andere Studie schlug eine andere Supernova-Verbindung zum Pliozän-Pleistozän-Aussterben vor.
In einer Studie aus dem Jahr 2002 untersuchten die Forscher die lokale Blase und das Eisen 60 der Erde und kamen zu dem Schluss, dass beide Faktoren für das Aussterben verantwortlich sind. Aber sie stellten einen anderen Mechanismus auf. Sie sagten, dass die Supernovae einen Anstieg des ultravioletten Lichts auf die Erde verursachten und kleine Kreaturen an der Basis der Nahrungskette töteten, was wiederum dazu führte, dass größere marine Megafauna absterben.
Für Melott und sein Team ist die Myonentheorie der Supernovae ein Teil davon. Der Forscher der Universität von Kansas sagte, der Nachweis einer Supernova oder einer Reihe davon sei „ein weiteres Puzzleteil“, um die möglichen Gründe für das Aussterben der Grenzen zwischen Pliozän und Pleistozän zu klären.
"Es gibt wirklich keine gute Erklärung für das Aussterben des marinen Megafaunals", sagte Melott. „Das könnte einer sein. Es ist dieser Paradigmenwechsel - wir wissen, dass etwas passiert ist und wann es passiert ist, also können wir zum ersten Mal wirklich nach Dingen suchen und sie auf bestimmte Weise suchen. Wir können jetzt wirklich genau bestimmen, wie sich Strahlung auf eine Weise auswirken würde, die vorher nicht möglich war. "
- Wissenschaftliches Papier: Das Aussterben der pliozänen marinen Megafauna und ihre Auswirkungen auf die Funktionsvielfalt.
- Pressemitteilung: Die Forscher überlegen, ob Supernovae im Morgengrauen des Pleistozäns große Meerestiere getötet haben
- Wissenschaftliches Papier: Hypothese: Myonenstrahlungsdosis und marine Megafaunal-Extinktion am Ende des Pliozäns Supernova
- Wissenschaftliches Papier: BEWEISE FÜR EXPLOSIONEN IN DER NÄHE VON SUPERNOVA
