Per molti anni, gli scienziati hanno studiato come le supernovae possano influenzare la vita sulla Terra. Le supernovae sono eventi estremamente potenti e, a seconda di quanto sono vicine alla Terra, potrebbero avere conseguenze che vanno dal cataclismico a quello insignificante. Ma ora, gli scienziati dietro un nuovo articolo affermano di avere prove specifiche che collegano una o più supernova a un evento di estinzione 2,6 milioni di anni fa.
Circa 2,6 milioni di anni fa, una o più supernovae esplose a circa 50 parsec, o circa 160 anni luce, lontano dalla Terra. Allo stesso tempo, ci fu anche un evento di estinzione sulla Terra, chiamato estinzione della megafauna marina del Pliocene. All'epoca fino a un terzo delle grandi specie marine sulla Terra furono spazzate via, la maggior parte delle quali viveva in acque costiere poco profonde.
"Questa volta è diverso. Abbiamo prove di eventi vicini in un momento specifico. " - Dr. Adrian Melott, Università del Kansas.
Il nuovo documento traccia un legame tra le supernovae e l'estinzione e suggerisce che le particelle chiamate muoni fossero le parti colpevoli. Le prove non sono solo nei reperti fossili, ma in uno strato di un tipo di ferro radioattivo depositato sulla Terra circa 2,6 milioni di anni fa, chiamato Ferro 60. Le prove sono anche nello spazio, sotto forma di una bolla in espansione creata da una o più supernovae.
L'articolo è dell'autore principale Adrian Melott, professore emerito di fisica e astronomia presso l'Università del Kansas e co-autori dell'Universidade Federal de São Carlos, in Brasile. Melott ha dichiarato in un comunicato stampa che da 15 anni studia gli effetti che le supernovae potrebbero avere sulla Terra. Ma questo documento è molto più specifico e lega l'estinzione pliocenica a specifiche supernove. "Questa volta è diverso. Abbiamo prove di eventi nelle vicinanze in un momento specifico ", ha detto Melott. "Sappiamo quanto fossero lontani, quindi possiamo effettivamente calcolare come ciò avrebbe influenzato la Terra e confrontarlo con ciò che sappiamo di ciò che è accaduto in quel momento - è molto più specifico".
Cosa ci dicono questi dettagli?
Prima di tutto, parliamo di ferro, in particolare ferro 60. Il ferro 60 è un isotopo dell'elemento ferro. Un isotopo è semplicemente un atomo con un diverso numero di neutroni nel suo nucleo. Tutto il ferro ha lo stesso numero di protoni - 26 - e un numero uguale di elettroni, anche 26. Ma il suo numero di neutroni può variare. La maggior parte del ferro nell'universo, incluso qui sulla Terra, è ferro 56. Il ferro 56 ha un nucleo stabile di 26 protoni e 30 neutroni. Iron 56 è stabile, il che significa che non è radioattivo e non decade.
Ma qui sulla Terra, c'è anche un po 'di Iron 60, con un nucleo instabile contenente 26 protoni e 34 neutroni. È radioattivo e decade fino a diventare infine nichel. Ci sono residui di ferro 60 in momenti diversi nel corso della documentazione geologica, con un forte picco di circa 2,6 milioni di anni fa. Ma ecco il punto: qualsiasi ferro 60 che faceva parte della Terra quando la Terra si era formata sarebbe decaduto da tempo in nichel. Non ne rimarrebbe traccia.
"Già a metà degli anni '90, la gente diceva:" Ehi, cerca iron-60. È una rivelazione perché non c'è altro modo per arrivare sulla Terra se non da una supernova. "" - Adrian Melott, Università del Kansas.
Quindi, se c'è un picco di ferro 60 2,6 milioni di anni fa, doveva venire da qualche parte. E che da qualche parte potrebbe essere solo spazio. E poiché le supernovae sono l'unica cosa che può creare il ferro 60 e diffonderlo nello spazio, deve provenire da una supernova.
Ma il ferro 60 non ha ucciso i grandi animali marini. Certo, è radioattivo, ma non è il colpevole dell'estinzione. È solo la prova di una supernova allo stesso tempo dell'estinzione.
C'è un'altra prova a sostegno della teoria della "morte per supernova": una gigantesca bolla nello spazio.
La funzione si chiama Local Bubble, una cavità scavata nel mezzo interstellare. Il mezzo interstellare è la materia e la radiazione che esiste nello spazio tra i sistemi stellari, all'interno di una galassia. Fondamentalmente è gas, polvere e raggi cosmici e riempie lo spazio tra i sistemi solari.
La bolla locale è una forma che è stata scavata nel mezzo interstellare da una o più supernovae. Il nostro Sistema Solare è al suo interno, così come stelle come Antares e Beta Canis Majoris.
Non ci sono altri eventi che potrebbero aver svuotato la bolla locale. Quando esplode una supernova, l'onda d'urto cancella il gas e la polvere nella sua area, creando una bolla. La bolla non è completamente vuota, vi è rimasto del gas molto caldo e a bassissima densità. Ma la maggior parte delle nuvole di gas sono sparite.
"Abbiamo la bolla locale nel mezzo interstellare", ha detto Melott. "Siamo al limite. È una regione gigante lunga circa 300 anni luce. È fondamentalmente gas molto caldo, a densità molto bassa, quasi tutte le nuvole di gas ne sono state spazzate via. Il modo migliore per fabbricare una bolla del genere è un mucchio di supernova che la soffia sempre più grande e che sembra adattarsi perfettamente all'idea di una catena. "
Quindi, se le prove, sia la bolla locale che l'Iron 60, supportano il verificarsi di più supernove che causano l'estinzione della megafauna marina pliocenica, quale era esattamente il meccanismo di tale estinzione? Iron 60 non può farlo, e nemmeno una bolla può fuoriuscire nello spazio. Allora, cos'è successo?
Melott e il suo team affermano che tutto dipende dalle particelle subatomiche chiamate muoni.
"La migliore descrizione di un muone sarebbe un elettrone molto pesante, ma un muone è duecento volte più massiccio di un elettrone." - Adrian Melott, autore principale, Università di Kanasas.
Quando le supernova diffondono Iron 60 sulla Terra, non era l'unica cosa che è piovuta dallo spazio. C'erano anche muoni. I muoni possono essere meglio descritti come "elettroni pesanti" secondo Melott. E sebbene stiamo ricevendo costantemente muoni dallo spazio, la maggior parte di loro passa attraverso di noi inoffensivamente, con solo quello strano che interagisce con noi e costituisce parte della radiazione con cui siamo costantemente bombardati.
"La migliore descrizione di un muone sarebbe un elettrone molto pesante, ma un muone è duecento volte più massiccio di un elettrone", ha detto Melott. "Sono molto penetranti. Anche normalmente, ce ne sono molti che ci attraversano. Quasi tutti passano innocui, ma circa un quinto della nostra dose di radiazioni proviene da muoni. "
Ma è cambiato quando sono esplose le supernovae. Ci sarebbero state centinaia di volte più muoni del normale numero di sfondo. E per gli animali più grandi con superfici più grandi, ciò significa un'esposizione molto maggiore alle radiazioni.
"Ma quando questa ondata di raggi cosmici colpisce, moltiplica quei muoni per alcune centinaia", ha detto Melott. “Solo una piccola parte di loro interagirà in alcun modo, ma quando il numero è così grande e la loro energia così elevata, si ottengono un aumento delle mutazioni e del cancro: questi sarebbero i principali effetti biologici. Abbiamo stimato che il tasso di cancro aumenterebbe di circa il 50 percento per qualcosa delle dimensioni di un essere umano - e più sei grande, peggio è. Per un elefante o una balena, la dose di radiazioni sale molto. "
Quindi, le supernovae lontane causarono un massiccio aumento del numero di muoni che colpivano la Terra, aumentando l'incidenza del cancro, specialmente nei grandi animali marini. E poiché più profondo è un animale nell'acqua, più è protetto, l'estinzione per gli animali marini più grandi nelle acque costiere più basse era un sottoprodotto.
Un animale marino particolarmente grande - e famigerato - si estinse durante l'estinzione della megafauna marina del Pliocene: il Megalodon, uno dei predatori più grandi e potenti mai vissuti sulla Terra.
Il Megalodon era un antico squalo grande quanto uno scuolabus che si estinse 2,6 milioni di anni fa. "Una delle estinzioni avvenute 2,6 milioni di anni fa era Megalodon", ha detto Melott. "Immagina il grande squalo bianco in" Jaws ", che era enorme - e quello è Megalodon, ma aveva le dimensioni di uno scuolabus. Sono appena scomparsi in quel momento. Quindi, possiamo ipotizzare che potrebbe avere qualcosa a che fare con i muoni. Fondamentalmente, più grande è la creatura, maggiore sarebbe stato l'aumento delle radiazioni. "
Come riconosce Melott, ci sono alcune speculazioni in corso qui. Potrebbero esserci altre ragioni per la sua estinzione, incluso il raffreddamento degli oceani a seguito di un'era glaciale. Anche i livelli del mare si sarebbero abbassati durante un'era glaciale, il che significa che le specie hanno perso buone aree di cura.
Il Megalodon non era l'unica specie che si estinse in quel periodo. In un documento del 2017, i ricercatori hanno documentato l'estinzione di altre megafauna marine tra cui mammiferi, uccelli marini e tartarughe. Ma una o più supernovae potrebbero aver causato tutto questo?
La Terra era in un periodo di variabilità climatica al momento, quindi è difficile prendere in giro gli effetti individuali che le supernove e i cambiamenti climatici avrebbero avuto sull'estinzione. E un altro studio ha suggerito un diverso collegamento di supernova con l'estinzione pliocenica-pleistocenica.
In uno studio del 2002, i ricercatori hanno esaminato la bolla locale e il ferro 60 della Terra e hanno concluso che entrambi erano un fattore di estinzione. Ma hanno proposto un meccanismo diverso. Dissero che le supernovae provocarono un'ondata di luce ultravioletta per colpire la Terra, uccidendo piccole creature alla base della catena alimentare e che a loro volta portarono alla morte di megafauna marine più grandi.
Per Melott e il suo team, la teoria dei muoni delle supernovae fa parte di tutto ciò. Il ricercatore dell'Università del Kansas ha affermato che l'evidenza di una supernova, o serie di esse, è "un altro pezzo di puzzle" per chiarire le possibili ragioni dell'estinzione del confine tra Pliocene e Pleistocene.
"Non c'è stata davvero alcuna buona spiegazione per l'estinzione dei megafaunali marini", ha detto Melott. “Questo potrebbe essere uno. È questo cambiamento di paradigma: sappiamo che è successo qualcosa e quando è successo, quindi per la prima volta possiamo davvero scavare e cercare le cose in modo definito. Ora possiamo essere veramente chiari su quali sarebbero gli effetti delle radiazioni in un modo che prima non era possibile ".
- Scientific Paper: L'estinzione della megafauna marina pliocenica e il suo impatto sulla diversità funzionale.
- Comunicato stampa: I ricercatori valutano se le supernovae abbiano ucciso grandi animali oceanici all'alba del Pleistocene
- Articolo scientifico: Ipotesi: dose di radiazione di Muon ed estinzione megafaunale marina alla fine del supernova pliocenico
- Documento scientifico: PROVE PER ESPLOSIONI NEI DINTORNI DI SUPERNOVA
