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一项新的研究提出,猛烈的超新星爆发可能导致了地球上两次至今未完全解释的大规模物种灭绝。
当一颗巨大的恒星走到生命尽头时,它会经历剧烈的热核爆炸——超新星爆发,这通常会摧毁该天体,并释放出大量的物质和辐射。
一个研究团队通过计算过去10亿年内距离太阳最近(65光年内)的恒星的超新星爆发率,将附近的恒星爆炸与至少一次、可能两次的大规模物种灭绝联系起来。
这项工作是利用欧洲航天局盖亚空间望远镜的数据,对银河系中罕见的、寿命相对较短的大质量O型和B型恒星进行更广泛调查的一部分。
计算结果表明,每10亿年可能有2.5次超新星爆发会以某种方式影响地球,相当于在地球生命演化的过去5亿年中发生了一到两次。
该研究的合著者尼克·赖特表示,这个比率低于之前的预期。赖特是英国基尔大学物理和天体物理学讲师,也是欧内斯特·卢瑟福学者。这一发现促使赖特和他的合著者将这种宇宙现象与地球上的物种大灭绝联系起来。在过去5亿年中,地球上发生了五次灾难性事件,在相对较短的地质时期内,导致水生和陆地上的大部分物种灭绝。
“认为这可能是一种能够影响灭绝事件的影响因素,现在变得更加可行,”赖特说。
研究报告的主要作者亚历克西斯·金塔纳表示,这些发现突显了巨大的恒星如何既能创造也能毁灭生命。
金塔纳在一份声明中说:“超新星爆发将重化学元素带入星际介质中,然后这些元素被用来形成新的恒星和行星。但是,如果一个行星——包括地球——距离这类事件太近,可能会产生毁灭性的影响。”金塔纳之前是基尔大学的博士后研究员,目前在西班牙的阿利坎特大学工作。
地球上未被解释的物种大灭绝
在这项研究中,研究人员没有提供超新星导致物种大灭绝的证据。相反,该团队假设恒星爆炸可能是3.72亿年前泥盆纪晚期灭绝事件和4.45亿年前奥陶纪晚期灭绝事件的一个潜在因素。该团队认为,超新星可能剥夺了保护地球免受有害辐射的臭氧层,从而导致了一系列可能导致物种大灭绝的事件。
在泥盆纪地质时期,生命首次在陆地上繁荣起来,但早期的陆地植物和动物,以及装甲鱼类和其他海洋物种都被消灭了。奥陶纪末期的一次灾难性转变导致大约85%的物种消失,而当时生命主要局限于海洋中。
英国布里斯托尔大学的脊椎动物古生物学教授迈克·本顿(未参与这项研究)说:“他们(研究团队)将超新星爆发与物种大灭绝联系起来,特别是奥陶纪晚期,是因为有人提出,靠近地球的超新星爆发的一个可能后果是冰川作用,我们知道当时确实发生了冰川作用。因此,这是一个开放的假设,但缺乏证据。”
本顿通过电子邮件表示:“我希望看到对这些历史事件的校准,以表明其中一个事件实际上与相关的物种大灭绝同时发生——我们对这些地质事件进行了相当好的测年,但我们需要某种方法来确定遥远过去的超新星爆炸的年代。” 他是《灭绝:生命如何生存、适应和进化》一书的作者。
英国利兹大学古环境学教授保罗·维格纳尔称这项研究很有趣,并表示这并不是第一次提出超新星驱动灭绝的概念。他说,现在需要的是切实的证据表明灭绝与超新星爆发同时发生。
“这可能来自于爆炸产生的奇异元素,这些元素以微量存在于沉积记录中。”
恐龙灭绝的罪魁祸首:小行星撞击
根据科学证据,天体事件至少引发了一次物种大灭绝。在6600万年前的某一天,一颗城市大小的小行星撞击了地球,地点位于今天墨西哥海岸附近,这注定了恐龙和许多其他物种的灭绝。
研究人员通过发现“铱异常”首次确定了白垩纪末期灭绝的原因。“铱异常”是一种富含铱的沉积岩层,厚度为1厘米(0.4英寸)。铱是地球表面上罕见的元素,但在陨石中很常见。一篇描述这一发现的研究报告于1980年6月发表。
最初受到质疑的“铱异常”最终在世界各地越来越多的地方被发现。十年后,研究人员在墨西哥尤卡坦半岛海岸附近发现了一个直径200公里(125英里)的陨石坑。
维格纳尔通过电子邮件说:“当这个想法在1980年首次发表时,白垩纪/古近纪边界沉积物中铱的富集是恐龙灭绝极具说服力的‘确凿证据’。超新星的想法需要与之等价的铱,也许是铁-60或钚?” 他指的是可以作为超新星标志的元素。
铁-60是铁的一种放射性变体,在地球上并不丰富,但在超新星爆炸中会大量产生。赖特还表示,测量岩石和沉积物中的臭氧消耗量也是有可能的。