在過去的900萬年里，地球表面曾多次受到來自附近超新星的破壞性輻射。這是一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家小組的聲明，該小組已經(jīng)建立了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，該模型表明，來自超新星的高能粒子在地球大氣中產(chǎn)生的電離輻射足以達(dá)到地面。天文學(xué)家說，輻射的涌入可能改變了地球氣候的進(jìn)程和生命的進(jìn)化。今年早些時(shí)候，兩個(gè)獨(dú)立的天文學(xué)家小組公布了一些證據(jù)，表明有幾顆超新星在距離地球330光年的地方爆炸了。而每個(gè)事件都給太陽系帶來了大量的鐵60，不僅僅在大西洋、太平洋和印度洋底部的核心樣本中發(fā)現(xiàn)了大量的鐵60，在月球上也發(fā)現(xiàn)了大量的鐵60。

鐵60并不都是超新星產(chǎn)生的。那些爆炸后的星星產(chǎn)生了大量由高能的電子和原子核組成的光和宇宙射線。在之前的研究中，特別是美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的尼爾·蓋倫斯的研究表明，一顆超新星必須在距離地球25光年的范圍內(nèi)爆炸，才能使我們的星球受到足夠強(qiáng)的輻射，從而導(dǎo)致大規(guī)模的物種滅絕。所以相比之下，幾百光年之外的超新星被認(rèn)為不可能影響生命或地球的大氣層。

刺穿宇宙射線

現(xiàn)在，由來自美國(guó)沃什伯恩大學(xué)的布萊恩·托馬斯領(lǐng)導(dǎo)的小組認(rèn)為這個(gè)結(jié)論是錯(cuò)誤的。研究人員觀察了如果一顆超新星在325光年的距離爆炸會(huì)發(fā)生什么，并計(jì)算出它的輻射會(huì)如何影響地球。他們發(fā)現(xiàn)，除了擾亂地球生物的晝夜節(jié)律外，藍(lán)光和紫外線不會(huì)產(chǎn)生什么顯著影響。然而，超新星加速射向地球的宇宙射線則是另一番景象。堪薩斯大學(xué)的艾德里安·梅洛特(Adrian Melott)是該研究小組的成員之一，他說，這些粒子的能量在太電子伏(TeV)區(qū)域，能夠“穿過太陽風(fēng)和地球磁場(chǎng)，比宇宙射線傳播到大氣中更遠(yuǎn)的地方”。

破壞生命的不是宇宙射線本身，而是它們與大氣相互作用時(shí)產(chǎn)生的輻射。當(dāng)宇宙射線撞擊空氣分子時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的次級(jí)粒子，這些次級(jí)粒子充滿了質(zhì)子、中子和強(qiáng)大的介子流。通常這種情況發(fā)生在高層大氣中，并可能導(dǎo)致平流層中臭氧的電離和破壞。無論如何，超新星宇宙射線的能量是如此之大，以至于它們會(huì)直接穿過平流層，而穿透對(duì)流層的低層大氣。在那里，它們形成簇射，然后電離地面上或附近的原子，并深入海洋一公里深處。

高能量聚集

伊利諾伊大學(xué)(University of Illinois)天文學(xué)和物理學(xué)教授（并不是托馬斯團(tuán)隊(duì)的成員）布萊恩?菲爾茲(Brian Fields)表示:“早期有關(guān)超新星破壞的研究，并沒有把重點(diǎn)放在宇宙射線光譜的高能狀態(tài)上。阿德里安、布萊恩和同事們已經(jīng)證明，這些宇宙射線很重要，雖然它們的數(shù)量比能量較低的普通宇宙射線要少?！?/p>

如今，介子貢獻(xiàn)了我們每年輻射劑量的六分之一，但托馬斯的團(tuán)隊(duì)計(jì)算出，一顆超新星會(huì)導(dǎo)致介子通量增加20倍，在幾千年的時(shí)間里，這將是地球上生命形式每年輻射劑量的三倍。研究小組說，這就好比地球上的每一種生命形式每年都要接受一次醫(yī)學(xué)CT掃描。雖然這不會(huì)消滅地球上的生命，但從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看，它可能導(dǎo)致了一些“小”物種的大規(guī)模滅絕，以及細(xì)胞突變，從而可能引發(fā)進(jìn)化的爆發(fā)。

有證據(jù)表明，大約在259萬年前發(fā)生過一次較小的大規(guī)模滅絕，但現(xiàn)在就斷言它與附近的超新星有多么緊密的聯(lián)系還為時(shí)過早。不過，研究小組認(rèn)為，超新星造成破壞的范圍可能會(huì)擴(kuò)大?！坝钪嫔渚€增加了對(duì)生物造成嚴(yán)重傷害的‘殺傷半徑’，”菲爾茲說。

氣候的轉(zhuǎn)變

宇宙射線也可能改變了地球的氣候。一批超新星出現(xiàn)在地球進(jìn)入冰河時(shí)代之前，在冰河時(shí)代末期為人類的出現(xiàn)鋪平了道路。超新星和氣候之間的一個(gè)可能的聯(lián)系是，低層大氣中的介子影響了云層，從而使地球變冷。

“我們所有的天氣都發(fā)生在對(duì)流層，當(dāng)電離作用在對(duì)流層發(fā)生時(shí)，這對(duì)我們的天氣和氣候會(huì)有什么影響?”Melott問道?！拔也粫?huì)說它導(dǎo)致了冰河世紀(jì)，但這種可能性確實(shí)需要調(diào)查?！?/p>

Melott說，下一步計(jì)劃是搜索地質(zhì)記錄，尋找超新星確實(shí)有影響的證據(jù)，同時(shí)進(jìn)一步完善描述超新星宇宙射線在太空中傳播的模型。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. physicsworld-小花

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1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：https://physicsworld.com/a/nearby-supernovae-could-have-affected-life-on-earth/

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