To supernowa wybiła megalodony?

Około 2,6 miliona lat temu, dziwnie jasne światło pojawiło się ziemskim niebie. Jego źródłem była supernowa oddalona o jakieś 150 lat świetlnych od Ziemi. Długo po pojawieniu się jasnego światła, nawet kilkaset lat, do naszej planety dotarło potężne tsunami kosmicznej energii z tej samej eksplozji gwiazdy i uderzyło w atmosferę powodując zmiany klimatu i masowe wymieranie dużych zwierząt oceanicznych, w tym m.in. megalodona - rekina, który był wielkości autobusu – uważają naukowcy.

Wpływ supernowej - prawdopodobnie więcej niż jednej - na życie w oceanach szczegółowo opisano w artykule opublikowanym w „Astrobiology”.

Aby dojść do takiej hipotezy, główny autor badań wykorzystał swoją wiedzę na temat historycznych supernowych. Porównał to z wydarzeniami, które mogły się wtedy rozegrać na Ziemi, na które wskazywałby zapis kopalny. Kluczową wskazówkę stanowiły radioaktywne formy żelaza.

- Prowadzę badania od około 15 lat i zawsze w przeszłości opierałem się na naszej wiedzy na temat Wszechświata. Chodzi przede wszystkim o to, że te supernowe powinny w którymś momencie mieć wpływ na historię Ziemi - powiedział Adrian Melott, główny autor publikacji, profesor fizyki i astronomii na University of Kansas. - Tym razem jest inaczej, mamy dowody takich wydarzeń w pobliżu w określonym czasie. Wiemy, jak daleko miały miejsce, więc możemy obliczyć, jak to mogło wpłynąć na Ziemię i porównać tę wiedzę z tym, co wiemy o Ziemi w tamtym okresie, co się wydarzyło na naszej planecie – dodał.

Eksplodujące gwiazdy 2,6 miliona lat temu mogły przyczynić się do masowego wymierania w pradawnych, ziemskich oceanach. Ofiarami supernowych mogły być takie stworzenia, jak chociażby gigantyczny rekin znany jako megalodon. Wysokoenergetyczne cząstki pochodzące z tych eksplozji bombardowały Ziemię i mogły spowodować wzrost liczby nowotworów u dużych stworzeń morskich.

Dowody, o których mówił Melott, to izotop żelaza-60 znaleziony w osadach pobranych z dna oceanicznego. - Jeszcze w połowie lat dziewięćdziesiątych ludzie mówili mi: „Hej, poszukaj żelaza-60. To pewnik. Nie ma innego sposobu, aby ten izotop dostał się na Ziemię. Tylko z supernowej” – wspomniał Melott.

- Ponieważ żelazo-60 jest radioaktywne, gdyby zostało ukształtowane razem z Ziemią, już dawno by go nie było. Tak więc odnalezienie go oznacza, że musiało dotrzeć na Ziemię z zewnątrz. Trwa debata na temat tego, czy w pobliżu była tylko jedna supernowa, czy może ich cały łańcuch. Jestem trochę za faworyzowaniem koncepcji połączenia tych dwóch opcji  - łańcucha supernowych z jedną, niezwykle silną w naszym pobliżu. Jeśli spojrzeć na pozostałości żelaza-60, to jest ogromny skok jego ilości około 2,6 miliona lat temu, choć na przestrzeni ostatnich 10 milionów lat widać nadmiar tego izotopu – wyjaśnił Melott.

Jak twierdzi Melott, który prowadząc badania współpracował z naukowcami z Brazylii, inne dowody na istnienie serii supernowych znajdują się w samej architekturze lokalnego Wszechświata. Ziemia znajduje się na krawędzi Bąbla Lokalnego - ogromnego obszaru o niskiej gęstości materii rozproszonej w przestrzeni międzygwiazdowej. Według astronomów, obszar ten powstał w wyniku eksplozji supernowych.

Struktura Bąbla Lokalnego sugeruje, że Ziemia mogła zostać skąpana w promieniach kosmicznych eksplozji. - Znajdujemy się na krawędzi Bąbla Lokalnego w ośrodku międzygwiezdnym. To gigantyczny region o długości około 300 lat świetlnych. W zasadzie to bardzo gorący gaz o bardzo małej gęstości. Najlepszy sposób na wytworzenie takiego bąbla to cała masa supernowych, które powiększały jego rozmiary. Podczas wykonywania obliczeń, bazujemy na idei, że wybuchła jedna supernowa i jej energia dotarła do Ziemi. Ale dzięki Bąblowi Lokalnemu promienie kosmiczne odbijają się od jego ścian, co z kolei powoduje, że kąpiele w promieniowaniu kosmicznym mogą trwać od 10 000 do 100 000 lat. W ten sposób można sobie wyobrazić całą serię tych zdarzeń karmiących Bąbel Lokalny i wystawiających Ziemię na promieniowanie kosmiczne przez miliony lat – wyjaśnił Melott.

Bez względu na to, czy istniała jedna supernowa, czy też cała ich seria, energia supernowej, która rozprzestrzeniła warstwy żelaza-60 na naszej planecie, spowodowała również przenikanie cząstek zwanych mionami, które zalały Ziemię, powodując nowotwory i mutacje - zwłaszcza u większych zwierząt.

Miony to naładowane ujemnie nietrwałe cząstki elementarne należące do kategorii leptonów. Są spokrewnione z elektronami – posiadają takie same własności, ale ponad 200 razy większą masę. Powstają, gdy wysokoenergetyczne cząstki zwane promieniami kosmicznymi zderzają się z jądrami atomów gazów w ziemskiej atmosferze. To tzw. wtórne promieniowanie kosmiczne. Z tych zderzeń powstają właśnie miony.

Miony głęboko wnikają w żywe stworzenia i odpowiadają za około jedną piątą dawki promieniowania, którą otrzymujemy. Zwykle nie jest to duży problem, ale Melott wraz z zespołem badaczy stwierdził, że przy wysokich ekspozycjach mogło to doprowadzić do wzrostu przypadków mutacji i nowotworów. Większe zwierzęta były szczególnie podatne, ponieważ otrzymywały większą dawkę promieniowania.

- Kiedy fala kosmicznych promieni uderzy w Ziemię, liczbę mionów należy pomnożyć o kilkaset. Tylko niewielka ich część będzie w jakikolwiek sposób wchodzić z nami w interakcje, ale kiedy liczba jest tak duża, a ich energia tak wysoka, spowoduje to więcej mutacji i w efekcie nowotworów. To główne efekty biologiczne. Oszacowaliśmy, że częstotliwość występowania nowotworów wzrosła o około 50 procent w przypadku organizmu wielkości człowieka - a im większy, tym gorzej - dla słonia lub wieloryba dawka promieniowania idzie w górę – przyznał Melott.

Badania Melotta i jego zespołu mogą pomóc wyjaśnić, dlaczego megalodon, a także jedna trzecia innych dużych stworzeń morskich, nie przeżyła epoki znanej w historii naszej planety, jako plejstocen. Wcześniejsze prace sugerowały, że supernowe w tym czasie mogły również zabić małe stworzenia kluczowe dla zdrowia oceanu, uszkadzając warstwę ozonową i pozwalając na wzrost światła UV.

Autorzy publikacji wskazują, że miony mogły siać spustoszenie nawet do kilkuset metrów wgłąb wód oceanicznych, stając się mniej dotkliwe dopiero na większych głębokościach. Duże zwierzęta morskie zamieszkujące płytsze wody mogły zostać skazane na zagładę przez promieniowanie z supernowej.

- Jedną z ofiar supernowych sprzed 2,6 miliona lat był megalodon – rekin, który miał rozmiary szkolnego autobusu. Ten i podobne mu gatunki po prostu zniknęły w tym czasie, więc możemy spekulować, że może to mieć coś wspólnego z mionami powiedział Melott i dodał, że dowody supernowej lub ich serii, są kolejnym elementem łamigłówki, która może wyjaśnić wymieranie na granicy pliocenu i plejstocenu.

- Jak dotąd nie było żadnego dobrego wytłumaczenia dla wymarcia megafauny morskiej. To być może jest pierwsze. Wiemy, że coś się wydarzyło i kiedy to się stało, więc po raz pierwszy możemy naprawdę zagłębić się i szukać rzeczy w określony sposób – stwierdził Melott.

Źródło: University of Kansas, fot. Karen Carr/ University of Kansas