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一項(xiàng)新研究對(duì)史前大型動(dòng)物的滅絕提出了新的解釋：超新星噴射出大量的 μ 子，它們進(jìn)入地球大氣層，對(duì)生物產(chǎn)生了致命的輻射，并且體形越大的生物受到的輻射越多。 超新星爆發(fā)的遺跡 Simeis 147 標(biāo)記了一次距離我們 3000 光年遠(yuǎn)的恒星爆炸事件。而另一次距離我們僅 325 光年的超新星爆發(fā)在地球的地殼中留下了重要的痕跡，這可能導(dǎo)致了 260 萬年前的大規(guī)模滅絕。圖片來源：Rogelio Bernal Andreo 來源 Quanta Magazine 撰文 Rebecca Boyle 翻譯 LYM 審校 戚譯引 雖然地球漂浮在太空中，但它周圍并不是真空的。這個(gè)星球不斷受到太空中物質(zhì)的轟擊，例如每天大量的微小隕石，還有來自太陽或更遙遠(yuǎn)的恒星的輻射。有時(shí)，來自太空的物體可能會(huì)傷害或殺死我們，就像龐大的小行星使恐龍滅絕一樣。而更常見的是，恒星的碎片飛向地球和月球，然后安靜地留在那里，除非科學(xué)家把它挖出來。 暗物質(zhì)如果存在的話，很可能就屬于無聲無息的那一類。如果假想的大質(zhì)量弱相互作用粒子（weakly interacting massive particles，WIMPs）是真實(shí)存在的，那么它們與常規(guī)物質(zhì)的碰撞可能會(huì)在地球上的巖石深處留下化石痕跡。一個(gè)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)提出了一種通過尋找這種化石痕跡來搜尋暗物質(zhì)的新方法，Quanta Magazine 在 1 月初對(duì)此進(jìn)行過報(bào)道。 不過，在地球上尋找宇宙碎片有著悠久的歷史。其他研究人員已經(jīng)證明，有可能在地殼中發(fā)現(xiàn)天體物理粒子的化石證據(jù)。一些研究人員正在思考這些宇宙事件對(duì)地球造成了怎樣的影響，甚至它們是否改變了演化的進(jìn)程。一項(xiàng)新研究表明，來自一顆爆炸恒星的高能粒子可能導(dǎo)致了一些大型動(dòng)物的滅絕，包括史前巨獸巨齒鯊。 “這是一個(gè)有趣的巧合，”堪薩斯大學(xué)（University of Kansas）的天體物理學(xué)家、該研究作者阿德里安·梅洛特（Adrian Melott）說。 當(dāng)一顆恒星死亡的時(shí)候，它的內(nèi)部殘骸會(huì)向宇宙空間中噴射。這些恒星殘骸中有鐵等元素的同位素或其他形式。其中一種同位素就是鐵-60，它在地球上很罕見，但在超新星中卻很豐富。在 2016 年和 2017 年，天體物理學(xué)家將在地球海床和月球上發(fā)現(xiàn)的鐵-60 追溯到兩顆古老的超新星，它們是地球在銀河系中的鄰居。研究人員說，這兩次超新星爆發(fā)事件一次發(fā)生在大約 260 萬年前，另一次發(fā)生在 650 萬到 870 萬年前。 “很多事件發(fā)生之后不會(huì)留下明確的殘留物，”梅洛特在采訪中指出，但鐵-60會(huì)，“它就是發(fā)生了什么事情的確鑿證據(jù)，就像還在冒煙的槍那樣。” 有了這把“冒煙的槍”，梅洛特轉(zhuǎn)向了一個(gè)科學(xué)家們至少從 20 世紀(jì) 50 年代就開始思考的問題：這些超新星會(huì)如何影響地球和地球上的生命？在這篇新論文中，他描述了超新星如何產(chǎn)生大量叫做 μ 子的亞原子粒子，它們可以破壞 DNA，從而導(dǎo)致生物體內(nèi)的廣泛突變，甚至造成物種的滅絕。 μ 子有點(diǎn)像超重的電子，它們比質(zhì)子和電子更容易在地球大氣層中穿行。梅洛特說：“它們到了地面，擊中了你，并且其中的一些會(huì)與你發(fā)生相互作用，損害你的 DNA。它們非常容易影響地面上的生物。” 梅洛特假設(shè)，大約 260 萬年前的一次超新星爆發(fā)使 μ 子在大氣中的流量增加了幾百倍。他和合作者估計(jì)，像人類一樣大的動(dòng)物的癌癥發(fā)病率可能會(huì)增加 50%。梅洛特說，對(duì)于一頭猛犸象或一只像校車那么大的巨蜥來說，它們承受的輻射劑量會(huì)更大。 超新星可能影響地球生命的觀點(diǎn)并不完全是新的。古生物學(xué)家奧托·辛德沃爾夫（Otto Schindewolf）在 20 世紀(jì) 50 年代提出，超新星可能會(huì)誘發(fā)大型動(dòng)物的突變。但是他的理論沒有流行起來。1968 年，天文學(xué)家 K.D.特里（K.D. Terry）和 W.H.塔克（W.H. Tucker）提出，大滅絕可能是由在附近爆炸的恒星引起的，自那以后，這個(gè)假設(shè)已經(jīng)被重新提起了好幾次。 然而，大多數(shù)理論將生物滅絕歸咎于廣泛發(fā)生的氣候變化，而不是突變的直接影響。例如，超新星爆發(fā)可能會(huì)毀滅地球的臭氧層，這將對(duì)海洋浮游生物和珊瑚礁造成嚴(yán)重傷害。丹麥理工大學(xué)（Technical University of Denmark）的亨里克·斯文斯馬克（Henrik Svensmark）在一封電子郵件中寫道，超新星爆發(fā)也可能產(chǎn)生過多的宇宙射線，從而促進(jìn)云的形成，進(jìn)而導(dǎo)致“宇宙射線的冬天”。 斯文斯馬克的研究表明地球的地質(zhì)記錄在某些情況下與超新星相關(guān)的宇宙射線的預(yù)期通量相吻合。物理學(xué)家約翰·埃利斯（John Ellis）和大衛(wèi)·施拉姆（David Schramm）在 1995 年發(fā)表了一篇論文，他們認(rèn)為每隔幾億年就會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性的超新星爆發(fā)，這與大規(guī)模物種滅絕的速度是一致的。 至于梅洛特的假設(shè)，即 260 萬年前的單一超新星爆發(fā)事件直接導(dǎo)致滅絕，他提出了一些證據(jù)。在 260 萬年前的上新世-更新世邊界，大約 36％ 的海洋生物屬已經(jīng)滅絕，且大部分在沿海水域。梅洛特指出，在這些地區(qū)體形較大的動(dòng)物會(huì)承受更高的 μ 子劑量。 但與鐵-60 和 WIMP 不同，μ 子不會(huì)在化石記錄中留下痕跡，這使得 μ 子和滅絕之間的直接聯(lián)系幾乎無法證明。梅洛特說：“這些 μ 子真的不會(huì)留下任何痕跡。” 即使來自死亡恒星的 μ子流和鐵-60 與物種滅絕沒有直接的關(guān)系，它們的存在也證明了一個(gè)深刻的真理：地球及其上的一切都是宇宙的一部分，而非置身其外。星星可能確實(shí)掌握著我們命運(yùn)的一些答案。 論文信息 【標(biāo)題】Hypothesis: Muon Radiation Dose and Marine Megafaunal Extinction at the End-Pliocene Supernova 【作者】Adrian L. Melott, Franciole Marinho, and Laura Paulucci 【期刊】Astrobiology 【時(shí)間】27 Nov 2018 【DOI】10.1089/ast.2018.1902 【摘要】Considerable data and analysis support the detection of one or more supernovae (SNe) at a distance of about 50?pc, ～2.6 million years ago. This is possibly related to the extinction event around that time and is a member of a series of explosions that formed the Local Bubble in the interstellar medium. We build on previous work, and propagate the muon flux from SN-initiated cosmic rays from the surface to the depths of the ocean. We find that the radiation dose from the muons will exceed the total present surface dose from all sources at depths up to 1?km and will persist for at least the lifetime of marine megafauna. It is reasonable to hypothesize that this increase in radiation load may have contributed to a newly documented marine megafaunal extinction at that time. |
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