Selama bertahun-tahun, saintis telah mengkaji bagaimana supernova dapat mempengaruhi kehidupan di Bumi. Supernova adalah peristiwa yang sangat kuat, dan bergantung pada seberapa dekat mereka dengan Bumi, mereka mungkin mempunyai akibat mulai dari bencana hingga yang tidak penting. Tetapi sekarang, para saintis di sebalik makalah baru mengatakan bahawa mereka mempunyai bukti khusus yang menghubungkan satu atau lebih supernova dengan peristiwa kepupusan 2.6 juta tahun yang lalu.
Kira-kira 2.6 juta tahun yang lalu, satu atau lebih supernova meletup sekitar 50 parsec, atau sekitar 160 tahun cahaya, jauh dari Bumi. Pada waktu yang sama, ada juga peristiwa kepunahan di Bumi, yang disebut kepunahan megafauna laut Pliosen. Hingga sepertiga dari spesies laut besar di Bumi musnah pada waktu itu, kebanyakan mereka tinggal di perairan pantai yang cetek.
"Kali ini, berbeza. Kami mempunyai bukti kejadian berdekatan pada waktu tertentu. " - Dr. Adrian Melott, Universiti Kansas.
Makalah baru menarik hubungan antara supernova dan kepupusan, dan menunjukkan bahawa zarah-zarah yang disebut muon adalah pihak yang bersalah. Buktinya tidak hanya dalam catatan fosil, tetapi juga pada lapisan besi jenis radioaktif yang tersimpan di Bumi sekitar 2.6 juta tahun yang lalu, yang disebut Besi 60. Bukti itu juga ada di angkasa, dalam bentuk ciri gelembung yang berkembang oleh satu atau lebih supernova.
Makalah ini berasal dari penulis utama Adrian Melott, profesor emeritus fizik dan astronomi di University of Kansas, dan pengarang bersama di Universidade Federal de São Carlos, di Brazil. Melott mengatakan dalam siaran akhbar bahawa selama 15 tahun dia telah mengkaji kesan yang boleh dimiliki oleh supernova di Bumi. Tetapi makalah ini jauh lebih spesifik, dan mengaitkan kepupusan Pliosen dengan supernova tertentu. "Kali ini, berbeza. Kami mempunyai bukti kejadian berdekatan pada waktu tertentu, ”kata Melott. "Kami tahu sejauh mana jaraknya, jadi kami benar-benar dapat menghitung bagaimana hal itu akan mempengaruhi Bumi dan membandingkannya dengan apa yang kami ketahui mengenai apa yang berlaku pada masa itu - jauh lebih spesifik."
Oleh itu, apa yang dinyatakan oleh kami?
Pertama sekali, mari kita bincangkan besi, khususnya besi 60. Besi 60 adalah isotop unsur besi. Isotop hanyalah atom dengan bilangan neutron yang berbeza dalam nukleusnya. Semua besi mempunyai bilangan proton yang sama — 26 — dan bilangan elektron yang sama, juga 26. Tetapi bilangan neutronnya boleh berbeza-beza. Sebilangan besar besi di alam semesta, termasuk di sini di Bumi, adalah besi 56. Besi 56 mempunyai nukleus stabil 26 proton dan 30 neutron. Besi 56 stabil, bermaksud tidak radioaktif dan tidak reput.
Tetapi di Bumi, terdapat juga Besi 60, dengan nukleus tidak stabil yang mengandungi 26 proton dan 34 neutron. Ini radioaktif, dan merosot akhirnya menjadi nikel. Terdapat sisa Besi 60 pada masa yang berlainan sepanjang catatan geologi, dengan lonjakan besar sekitar 2.6 juta tahun yang lalu. Tetapi inilah masalahnya: besi 60 yang merupakan sebahagian daripada Bumi ketika Bumi terbentuk lama-lama akan merosot menjadi nikel. Tidak akan ada jejak yang tersisa.
"Sejak pertengahan 1990-an, orang berkata, 'Hei, cari besi-60. Ini adalah kisah yang jelas kerana tidak ada cara lain untuk sampai ke Bumi melainkan dari supernova. '' - Adrian Melott, University of Kansas.
Jadi jika ada lonjakan besi 60 2.6 juta tahun yang lalu, ia mesti datang dari suatu tempat. Dan di suatu tempat hanya ruang. Dan kerana supernova adalah satu-satunya benda yang dapat membuat besi 60 dan menyebarkannya ke luar angkasa, ia mesti berasal dari supernova.
Tetapi besi 60 tidak membunuh haiwan laut besar. Pasti, radioaktif, tetapi bukan penyebab di sebalik kepunahan itu. Ini hanya bukti supernova pada masa yang sama dengan kepupusan.
Terdapat bukti lain yang menyokong teori "kematian oleh supernova": gelembung raksasa di angkasa.
Ciri ini disebut Local Bubble, sebuah rongga berlubang di medium antarbintang. Medium antara bintang adalah jirim dan sinaran yang wujud di ruang antara sistem bintang, di dalam galaksi. Ini pada dasarnya gas, habuk, dan sinar kosmik, dan ia memenuhi ruang antara sistem suria.
Gelembung Tempatan adalah bentuk yang dilonggarkan dari medium antara bintang oleh satu atau lebih supernova. Sistem Suria kita ada di dalamnya, seperti bintang seperti Antares dan Beta Canis Majoris.
Tidak ada acara lain yang boleh mengosongkan Local Bubble. Apabila supernova meletup, gelombang kejutan membersihkan gas dan habuk di kawasannya, mewujudkan gelembung. Gelembung tidak kosong sepenuhnya, terdapat beberapa gas berkepadatan yang sangat panas dan sangat rendah di dalamnya. Tetapi sebahagian besar awan gas hilang.
"Kami mempunyai Gelembung Tempatan dalam medium antarbintang," kata Melott. "Kami betul-betul berada di pinggirnya. Ini adalah wilayah raksasa yang panjangnya sekitar 300 tahun cahaya. Ia pada dasarnya sangat panas, gas berkepadatan rendah - hampir semua awan gas telah tersapu dari itu. Kaedah terbaik untuk menghasilkan gelembung seperti itu adalah sejumlah besar supernova yang meniupnya lebih besar dan lebih besar, dan sepertinya sesuai dengan idea rantai. "
Oleh itu, jika bukti, baik Gelembung Tempatan dan Besi 60, menyokong berlakunya pelbagai supernova yang menyebabkan kepunahan megafauna laut Pliosen, apa sebenarnya mekanisme kepunahan itu? Besi 60 tidak dapat melakukannya, dan gelembung tidak boleh keluar di angkasa. Jadi apa yang berlaku?
Melott dan pasukannya mengatakan bahawa semuanya datang ke zarah sub-atom yang disebut muon.
"Huraian terbaik muon adalah elektron yang sangat berat - tetapi muon adalah beberapa ratus kali lebih besar daripada elektron." - Adrian Melott, pengarang utama, Universiti Kanasas.
Ketika supernova menyebarkan Iron 60 di Bumi, bukan satu-satunya perkara yang turun dari angkasa. Terdapat juga muon. Muons dapat digambarkan sebagai "elektron berat" menurut Melott. Dan walaupun kami sentiasa menerima muon dari angkasa, kebanyakan dari mereka melewati kami tanpa bahaya, dengan hanya yang aneh yang berinteraksi dengan kami dan membentuk sebahagian daripada radiasi yang selalu kami hadapi.
"Huraian terbaik muon adalah elektron yang sangat berat - tetapi muon adalah beberapa ratus kali lebih besar daripada elektron," kata Melott. "Mereka sangat menembusi. Walaupun biasanya, ada banyak dari mereka yang melewati kita. Hampir kesemuanya melewati tanpa bahaya, namun sekitar seperlima dari dos radiasi kita datang dari muon. "
Tetapi itu berubah ketika supernova meletup. Akan ada ratusan kali lebih banyak muon daripada bilangan latar belakang biasa. Dan untuk haiwan yang lebih besar dengan luas permukaan yang lebih besar, ini bermaksud pendedahan radiasi yang jauh lebih besar.
"Tetapi ketika gelombang sinar kosmik ini melanda, kalikan muon tersebut dengan beberapa ratus," kata Melott. "Hanya sebilangan kecil dari mereka yang akan berinteraksi dengan cara apa pun, tetapi apabila jumlahnya begitu besar dan tenaga mereka begitu tinggi, anda mendapat peningkatan mutasi dan barah - ini akan menjadi kesan biologi utama. Kami menganggarkan kadar barah meningkat sekitar 50 peratus untuk ukuran manusia - dan semakin besar anda, semakin teruk. Untuk gajah atau ikan paus, dos radiasi meningkat. "
Jadi, supernova yang jauh menyebabkan lonjakan besar jumlah muon yang menyerang Bumi, meningkatkan kejadian barah, terutama pada haiwan laut besar. Dan kerana semakin dalam seekor binatang di dalam air, semakin dilindungi, kepunahan bagi haiwan laut yang lebih besar di perairan pesisir dangkal adalah hasil sampingan.
Satu haiwan laut yang sangat besar dan terkenal - pupus semasa kepupusan megafauna laut Pliosen: Megalodon, salah satu pemangsa terbesar dan paling kuat yang pernah hidup di Bumi.
Megalodon adalah hiu kuno sebesar bas sekolah yang pupus 2.6 juta tahun yang lalu. "Salah satu kepunahan yang terjadi 2,6 juta tahun yang lalu adalah Megalodon," kata Melott. "Bayangkan Hiu Putih Hebat di 'Jaws,' yang sangat besar - dan itu adalah Megalodon, tetapi kira-kira seukuran bas sekolah. Mereka hilang begitu sahaja pada masa itu. Jadi, kita dapat membuat spekulasi bahawa ia mungkin ada kaitan dengan muon. Pada dasarnya, semakin besar makhluk itu semakin besar peningkatan radiasi. "
Seperti yang diakui oleh Melott, ada beberapa spekulasi yang berlaku di sini. Mungkin ada sebab lain untuk kepunahannya, termasuk pendinginan lautan akibat zaman es. Permukaan laut juga akan menurun pada zaman es, yang bermaksud bahawa spesies kehilangan kawasan perawatan yang baik.
Megalodon bukan satu-satunya spesies yang pupus pada masa itu. Dalam makalah 2017, para penyelidik mendokumentasikan kepupusan megafauna laut lain termasuk mamalia, burung laut, dan penyu. Tetapi bolehkah satu atau lebih supernova menyebabkan semua ini?
Bumi berada dalam tempoh perubahan iklim pada masa itu, jadi sukar untuk mengatasi kesan individu yang mungkin disebabkan oleh supernova dan perubahan iklim pada kepupusan. Dan kajian lain mencadangkan pautan supernova yang berbeza dengan kepupusan Pliocene-Pleistocene.
Dalam kajian tahun 2002, para penyelidik melihat Gelembung Tempatan, dan Besi Bumi 60, dan menyimpulkan bahawa kedua-duanya adalah faktor kepunahan. Tetapi mereka mengemukakan mekanisme yang berbeza. Mereka mengatakan bahawa supernova menyebabkan lonjakan sinar ultraviolet melanda Bumi, membunuh makhluk kecil di dasar rantai makanan, dan pada gilirannya menyebabkan megafauna laut yang lebih besar mati.
Bagi Melott dan pasukannya, teori supernova muon adalah sebahagian daripadanya. Penyelidik University of Kansas mengatakan bukti supernova, atau siri daripadanya, adalah "satu lagi kepingan teka-teki" untuk menjelaskan kemungkinan sebab-sebab kepunahan sempadan Pliocene-Pleistocene.
"Tidak ada penjelasan yang baik untuk kepunahan megafaunal laut," kata Melott. "Ini boleh menjadi satu. Perubahan paradigma ini - kita tahu sesuatu berlaku dan ketika ia berlaku, jadi untuk pertama kalinya kita benar-benar dapat menggali dan mencari sesuatu dengan cara yang pasti. Kita sekarang dapat benar-benar pasti tentang kesan radiasi dengan cara yang tidak mungkin dilakukan sebelumnya. "
- Kertas Ilmiah: Kepupusan megafauna laut Pliosen dan kesannya terhadap kepelbagaian fungsional.
- Siaran Akhbar: Para penyelidik mempertimbangkan sama ada supernova membunuh haiwan lautan besar pada waktu subuh Pleistocene
- Kertas Ilmiah: Hipotesis: Dosis Sinaran Muon dan Kepupusan Megafaunal Laut di akhir-Pliosen Supernova
- Kertas Ilmiah: KETERANGAN UNTUK PENDEDAHAN SUPERNOVA YANG JAUH
