RW Space

Защитная атмосфера Земли защищала жизнь на протяжении миллиардов лет, создавая убежище, где в ходе эволюции возникли такие сложные формы жизни, как мы.

Озоновый слой играет решающую роль в защите биосферы от смертоносного ультрафиолетового излучения. Он блокирует 99% мощного ультрафиолетового излучения Солнца. Магнитосфера Земли также укрывает нас.

Но Солнце относительно ручное. Насколько эффективны озон и магнитосфера в защите нас от мощных взрывов сверхновых?

Каждый миллион лет – небольшая часть продолжительности жизни Земли в 4,5 миллиарда лет – массивная звезда взрывается на расстоянии 100 парсеков (326 световых лет). ) Земли. Мы знаем это, потому что наша Солнечная система находится внутри массивного космического пузыря, называемого Местным пузырем.

Это кавернозная область космоса, где плотность водорода намного ниже, чем вне пузыря. Пузырь образовался в результате серии взрывов сверхновых, произошедших за предыдущие 10–20 миллионов лет.

Сверхновые опасны, и чем ближе планета к одной из них, тем смертоноснее ее последствия. Ученые размышляли о последствиях, которые взрывы сверхновых имели на Земле, задаваясь вопросом, вызвали ли они массовые вымирания или, по крайней мере, частичные вымирания.

Гамма-всплеск сверхновой и космические лучи могут истощить озон Земли и привести к ионизации УФ-излучения. радиация достигнет поверхности планеты. Эффекты также могут привести к образованию большего количества аэрозольных частиц в атмосфере, увеличению облачности и вызвать глобальное похолодание.

В новой исследовательской статье в журнале Nature Communications Earth and Environment рассматриваются взрывы сверхновых и их последствия. на земле. Он называется «Атмосфера Земли защищает биосферу от близлежащих сверхновых».

Ведущий автор — Теодорос Кристудиас из Центра исследований климата и атмосферы Кипрского института, Никосия, Кипр.

Локальный пузырь — не единственное свидетельство существования поблизости сверхновых с коллапсом ядра (SNe) за последние несколько миллионов лет. Океанские отложения также содержат ⁶⁰Fe, радиоактивный изотоп железа с периодом полураспада 2,6 миллиона лет.

SNe выбрасывает ⁶⁰Fe в космос, когда они взрываются, что указывает на то, что около 2 миллионов лет назад взорвалась ближайшая сверхновая. В отложениях также содержится ⁶⁰Fe, что указывает на еще один взрыв сверхновой, произошедший около 8 миллионов лет назад.

Исследователи связали взрыв сверхновой с позднедевонским вымиранием около 370 миллионов лет назад. В одной статье исследователи обнаружили, что споры растений сгорают под действием ультрафиолетового света, что указывает на то, что что-то мощное истощило озоновый слой Земли.

На самом деле, биоразнообразие Земли сократилось примерно за 300 000 лет до позднего девонского вымирания, что позволяет предположить, что множественные SNe могла сыграть свою роль.

Озоновый слой Земли находится в постоянном изменении. Когда его достигает УФ-энергия, она расщепляет молекулы озона (O3). Это рассеивает УФ-энергию, и атомы кислорода снова объединяются в O3. Цикл повторяется.

Это упрощенная версия химии атмосферы, но она служит для иллюстрации цикла. Ближайшая сверхновая может нарушить цикл, истощив плотность озонового столба и позволив более смертоносному ультрафиолету достичь поверхности Земли.

Но в новой статье Кристудиас и его коллеги предполагают, что озоновый слой Земли гораздо более устойчив. чем предполагалось, и обеспечивает достаточную защиту от сверхновых в радиусе 100 парсеков.

Хотя предыдущие исследователи моделировали атмосферу Земли и ее реакцию на ближайшую сверхновую, авторы говорят, что они улучшили эту работу.

Они смоделировали атмосферу Земли с помощью модели систем Земли с химией атмосферы (EMAC), чтобы изучить влияние близлежащих взрывов сверхновых на атмосферу Земли.

Используя EMAC, авторы говорят, что смоделировали « сложная динамика атмосферной циркуляции, химия и обратные связи процессов» атмосферы Земли.

Они необходимы для «моделирования потери стратосферного озона в ответ на повышенную ионизацию, что приводит к ионно-индуцированному зародышеобразованию и росту частиц до CCN» ( ядра конденсации облаков.)

«Мы предполагаем наличие репрезентативной близлежащей сверхновой со скоростью ионизации ГКЛ (галактических космических лучей) в атмосфере, которая в 100 раз превышает нынешний уровень», — пишут они. Это коррелирует со взрывом сверхновой на расстоянии около 100 парсеков или 326 световых лет от нас.

«Максимальное разрушение озона над полюсами меньше, чем современная антропогенная озоновая дыра над Антарктидой, что составляет потерю озонового столба на 60–60%. 70%», — объясняют авторы.

«С другой стороны, в тропосфере наблюдается увеличение содержания озона, но оно находится в пределах уровней, возникших в результате недавнего антропогенного загрязнения».

Но давайте перейдем к делу. Мы хотим знать, безопасна ли биосфера Земли или нет.

Максимальное среднее разрушение стратосферного озона из-за ионизирующего излучения, в 100 раз превышающего нормальное, что характерно для близлежащей сверхновой, составляет около 10% в глобальном масштабе. Это примерно столько же, сколько вызывает наше антропогенное загрязнение. Это не окажет большого влияния на биосферу.

«Хотя такие изменения и значительны, маловероятно, что такие изменения озона окажут серьезное влияние на биосферу, особенно потому, что большая часть потери озона происходит при высоких температурах. широт», — поясняют авторы.

Но это для современной Земли. В докембрийский период, до того, как жизнь взорвалась множеством форм, в атмосфере было всего около 2% кислорода. Как на это повлияет СН?

«Мы смоделировали атмосферу с содержанием кислорода 2%, поскольку это, скорее всего, представляет собой условия, при которых зарождающаяся биосфера на суше все еще будет особенно чувствительна к истощению озона», — пишут авторы.

p>

«Потери озона составляют около 10–25% в средних широтах и ​​на порядок ниже в тропиках», — пишут авторы. При минимальных уровнях озона на полюсах ионизирующее излучение сверхновой может фактически привести к увеличению озонового столба.

«Мы приходим к выводу, что эти изменения атмосферного озона вряд ли оказали серьезное влияние на формирующуюся биосферу. на суше во время кембрия», — заключают они.

А как насчет глобального похолодания?

Глобальное похолодание увеличится, но не до опасной степени. Над Тихим и Южным океанами CCN может увеличиться до 100%, что звучит очень много. «Эти изменения, хоть и имеют климатическое значение, сравнимы с контрастом между нетронутой доиндустриальной атмосферой и загрязненной современной атмосферой».

Они говорят, что это охладит атмосферу примерно на такую ​​же величину. сумму, которую мы сейчас нагреваем.

Исследователи отмечают, что их исследование касается всей биосферы, а не отдельных людей. «Наше исследование не учитывает прямые риски для здоровья людей и животных, возникающие в результате воздействия повышенного ионизирующего излучения», — пишут они.

В зависимости от индивидуальных обстоятельств люди могут со временем подвергаться опасным уровням радиации. Но в целом биосфера будет продолжать работать, несмотря на 100-кратное увеличение УФ-излучения. Наша атмосфера и магнитосфера справятся с этим.

«В целом мы пришли к выводу, что близлежащие SNe вряд ли стали причиной массовых вымираний на Земле», — пишут авторы.

«Мы пришли к выводу, что наша атмосфера и геомагнитное поле планеты эффективно защищают биосферу от воздействия близлежащей сверхновой звезды, что позволило жизни развиваться на суше в течение последних сотен миллионов лет».

Это исследование показывает, что биосфера Земли не сильно пострадает до тех пор, пока взрывы сверхновых будут держаться на расстоянии.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.