Mohou být nedávné supernovy zodpovědné za hromadné vymírání?

Dvě blízké supernovy, které explodovaly přibližně před 2,5 miliónem a před 8 milióny roků mohly mít za následek postupné zničení ozónové vrstvy na Zemi, což zřejmě mělo nepříznivé důsledky pro pozemský život. Zejména před 2,5 miliónem roků se podmínky na Zemi měnily velmi dramaticky. Období pliocénu, které bylo velmi teplou a klidnou epochou ve vývoji Země, skončilo.

Nastalo období nazývané pleistocén, což je éra opakujících se zalednění označovaných jako doba ledová. Přirozené variace zemské dráhy a změny sklonu zemské rotační osy pravděpodobně byly důvodem pro klimatické změny, avšak počítačové simulace výbuchu supernovy mohou poskytnout detailní pohled na mnohotvárnost života v průběhu této epochy.

O supernově se předpokládá, že se nacházela ve vzdálenosti 163 až 326 světelných roků (50 až 100 parseků) od Země. Pro názornost, nejbližší hvězda vzhledem ke Slunci je Proxima Centauri, kterou od nás dělí 4,2 světelného roku.

Důsledky pro Zemi

Supernovy mohou sterilizovat jakékoliv obydlené planety, které jsou dostatečně blízko a náhodou se nacházejí ve směru proudu jejich škodlivého ionizujícího záření. Mohly blízké supernovy způsobit zkázu existujícího biologického prostředí na naší planetě? Astronomové se snažili najít na tuto otázku odpověď.

Brian Thomas, astrofyzik na Washburn University v Kansasu, USA, modeloval biologický dopad na povrch Země na základě získaných geologických důkazů výbuchů blízkých supernov před 2,5 a před 8 milióny roků. Ve své poslední vědecké práci Brian Thomas zkoumal kosmické záření ze supernov a jeho šíření zemskou atmosférou směrem k povrchu, aby porozuměl jeho vlivu na živé organismy.

TIP:   AKTUÁLNĚ ZE SLUNCE

Na základě průzkumu záznamů fosilií na rozhraní mezi pliocénem a pleistocénem (před 2,5 milióny roků) můžeme zaznamenat dramatické změny ve fosilních záznamech pokrývajících celý povrch zeměkoule. Brian Thomas prohlásil pro Astrobiology Magazine, že „byly zde změny, zejména v Africe, v jejichž rámci se měnily oblasti z více zalesněných na více zatravněné.“ V průběhu tohoto období ukazují geologické záznamy zvýšené globální koncentrace železa-60 (Fe-60), což je radioaktivní izotop železa vytvářený během explozí supernov.

Máme zájem zjistit, jak by explodující hvězda ovlivnila život na Zemi před několika milióny roků a jak by se zde změnily podmínky pro život v té době,“ říká Brian Thomas. „Může to souviset právě s touto supernovou.“

Například zde nastaly změny v relativním zastoupení biologických druhů na rozhraní mezi pliocénem a pleistocénem. Ačkoliv žádné velké hromadné vymírání nenastalo, existoval zde všeobecně větší stupeň vymírání většího počtu druhů a změny vegetace.

Smrtelný vliv – ne tak docela

Jak by ovlivnila blízká supernova život na Zemi? Brian Thomas se pozastavuje nad skutečností, že o supernovách se často říká, že „když supernova exploduje, všechno umírá“, avšak není to zcela správný argument. Správná odpověď vězí v přítomnosti atmosféry.

Opalovací krémy a ozónová vrstva chrání veškerý život před škodlivým ultrafialovým zářením (UV), které jej geneticky poškozuje. Brian Thomas použil globální klimatické modely, současné modely chemického složení atmosféry a přenosu záření (průnik radiace skrz atmosférické vrstvy) k lepšímu porozumění, jak by proud kosmického záření ze supernovy změnil atmosféru Země, především ozónovou vrstvu.

Je zřejmé, že kosmické záření ze supernovy by nezničilo na své trajektorii všechno najednou. Mezihvězdné prostředí působí jako druh síťového filtru, který zpožďuje příchod kosmického záření a „déšť radioaktivního železa“ o stovky tisíc let, vysvětluje Brian Thomas pro časopis Astrobiology Magazine.

Nabité částice o vysokých energiích zasáhnou naši Zemi jako první a s naší atmosférou budou reagovat odlišně než nízkoenergetické částice, které zasáhnou Zemi později. Modelová studie, kterou vypracoval Brian Thomas, předpokládá snižování množství ozónu po tom, co první částice ze supernovy začnou pronikat naší atmosférou. Zajímavé je, že pokles množství ozónu dosáhne vrcholu asi za 300 roků.

Kosmické záření o vysokých energiích by během 100 roků proniklo přímo stratosférou a uvolnilo by svoji energii až pod ozónovou vrstvou, zatímco méně energetické kosmické záření přicházející na Zemi později, by v průběhu intervalu 300 let uvolnilo mnohem více energie ve stratosféře a podstatně by tak ohrozilo přítomnost ozónu.

Snížení množství ozónu by se mohlo nepříznivě dotknout života na povrchu Země. „Tato práce je důležitým krokem směrem k pochopení vlivu exploze blízké supernovy na naši biosféru,“ říká Dimitra Atri, matematik a fyzik na Blue Marble Space Institute of Science, Seattle, USA.

Cassiopeia A – 11000 sv. let vzdálený pozůstatek supernovy v Mléčné dráze. Předpokládá se, že světlo z výbuchu dorazilo k Zemi pravděpodobně před 300 lety.

Různé účinky

Brian Thomas prozkoumal několik možných život poškozujících účinků (zarudnutí kůže, rakovina kůže, šedý zákal, utlumení fotosyntézy mořského fytoplanktonu a poškození či zničení rostlin) v odlišných zeměpisných šířkách jako důsledek zvýšeného množství ultrafialového záření, ke kterému by došlo v závislosti na intenzitě poškození ozónové vrstvy.

Výzkumy ukázaly zvýšené paušální ovlivnění, zpravidla vzrůstající se zeměpisnou šířkou, které odpovídá změnám pozorovaným ve fosilních záznamech. Avšak tyto účinky nejsou stejně škodlivé pro všechny organismy. Plankton, nejdůležitější výrobce kyslíku, se zdá být ovlivňován minimálně. Výsledky rovněž ukazují na malé navýšení rizika spálení a následného vzniku rakoviny kůže u lidí.

Mohly tedy blízké supernovy způsobit hromadná vymírání na naší planetě? „Je zde zřejmý mírnější účinek; místo ´zničení všeho´ bylo zjištěno, že některé organismy jsou odolnější a jiné jsou na tom hůř.“ Některé rostliny vykazují zvýšenou úrodnost, například sójové boby a pšenice, zatímco jiné rostliny naopak vykazují výnosnost sníženou. „To souhlasí,“ odkazuje Brian Thomas na změny biologických druhů vyplývající z fosilních nálezů. Do budoucna počítá Brian Thomas s rozšířením tohoto výzkumu a se studiem možných vazeb mezi evolucí lidské rasy a supernovami.

Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (phys.org, astrobiology.nasa.gov), autor: František Martínek, foto: David Aguilar (CfA), NASA/JPL-Caltech/O. Krause (Steward Observatory). Doporučený odkaz: Photobiological Effects at Earth’s Surface Following a 50 pc Supernova