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一项新研究对史前大型动物的灭绝提出了新的解释：超新星喷射出大量的 μ 子，它们进入地球大气层，对生物产生了致命的辐射，并且体形越大的生物受到的辐射越多。 超新星爆发的遗迹 Simeis 147 标记了一次距离我们 3000 光年远的恒星爆炸事件。而另一次距离我们仅 325 光年的超新星爆发在地球的地壳中留下了重要的痕迹，这可能导致了 260 万年前的大规模灭绝。图片来源：Rogelio Bernal Andreo 来源 Quanta Magazine 撰文 Rebecca Boyle 翻译 LYM 审校 戚译引 虽然地球漂浮在太空中，但它周围并不是真空的。这个星球不断受到太空中物质的轰击，例如每天大量的微小陨石，还有来自太阳或更遥远的恒星的辐射。有时，来自太空的物体可能会伤害或杀死我们，就像庞大的小行星使恐龙灭绝一样。而更常见的是，恒星的碎片飞向地球和月球，然后安静地留在那里，除非科学家把它挖出来。 暗物质如果存在的话，很可能就属于无声无息的那一类。如果假想的大质量弱相互作用粒子（weakly interacting massive particles，WIMPs）是真实存在的，那么它们与常规物质的碰撞可能会在地球上的岩石深处留下化石痕迹。一个物理学家团队已经提出了一种通过寻找这种化石痕迹来搜寻暗物质的新方法，Quanta Magazine 在 1 月初对此进行过报道。 不过，在地球上寻找宇宙碎片有着悠久的历史。其他研究人员已经证明，有可能在地壳中发现天体物理粒子的化石证据。一些研究人员正在思考这些宇宙事件对地球造成了怎样的影响，甚至它们是否改变了演化的进程。一项新研究表明，来自一颗爆炸恒星的高能粒子可能导致了一些大型动物的灭绝，包括史前巨兽巨齿鲨。 “这是一个有趣的巧合，”堪萨斯大学（University of Kansas）的天体物理学家、该研究作者阿德里安·梅洛特（Adrian Melott）说。 当一颗恒星死亡的时候，它的内部残骸会向宇宙空间中喷射。这些恒星残骸中有铁等元素的同位素或其他形式。其中一种同位素就是铁-60，它在地球上很罕见，但在超新星中却很丰富。在 2016 年和 2017 年，天体物理学家将在地球海床和月球上发现的铁-60 追溯到两颗古老的超新星，它们是地球在银河系中的邻居。研究人员说，这两次超新星爆发事件一次发生在大约 260 万年前，另一次发生在 650 万到 870 万年前。 “很多事件发生之后不会留下明确的残留物，”梅洛特在采访中指出，但铁-60会，“它就是发生了什么事情的确凿证据，就像还在冒烟的枪那样。” 有了这把“冒烟的枪”，梅洛特转向了一个科学家们至少从 20 世纪 50 年代就开始思考的问题：这些超新星会如何影响地球和地球上的生命？在这篇新论文中，他描述了超新星如何产生大量叫做 μ 子的亚原子粒子，它们可以破坏 DNA，从而导致生物体内的广泛突变，甚至造成物种的灭绝。 μ 子有点像超重的电子，它们比质子和电子更容易在地球大气层中穿行。梅洛特说：“它们到了地面，击中了你，并且其中的一些会与你发生相互作用，损害你的 DNA。它们非常容易影响地面上的生物。” 梅洛特假设，大约 260 万年前的一次超新星爆发使 μ 子在大气中的流量增加了几百倍。他和合作者估计，像人类一样大的动物的癌症发病率可能会增加 50%。梅洛特说，对于一头猛犸象或一只像校车那么大的巨蜥来说，它们承受的辐射剂量会更大。 超新星可能影响地球生命的观点并不完全是新的。古生物学家奥托·辛德沃尔夫（Otto Schindewolf）在 20 世纪 50 年代提出，超新星可能会诱发大型动物的突变。但是他的理论没有流行起来。1968 年，天文学家 K.D.特里（K.D. Terry）和 W.H.塔克（W.H. Tucker）提出，大灭绝可能是由在附近爆炸的恒星引起的，自那以后，这个假设已经被重新提起了好几次。 然而，大多数理论将生物灭绝归咎于广泛发生的气候变化，而不是突变的直接影响。例如，超新星爆发可能会毁灭地球的臭氧层，这将对海洋浮游生物和珊瑚礁造成严重伤害。丹麦理工大学（Technical University of Denmark）的亨里克·斯文斯马克（Henrik Svensmark）在一封电子邮件中写道，超新星爆发也可能产生过多的宇宙射线，从而促进云的形成，进而导致“宇宙射线的冬天”。 斯文斯马克的研究表明地球的地质记录在某些情况下与超新星相关的宇宙射线的预期通量相吻合。物理学家约翰·埃利斯（John Ellis）和大卫·施拉姆（David Schramm）在 1995 年发表了一篇论文，他们认为每隔几亿年就会出现灾难性的超新星爆发，这与大规模物种灭绝的速度是一致的。 至于梅洛特的假设，即 260 万年前的单一超新星爆发事件直接导致灭绝，他提出了一些证据。在 260 万年前的上新世-更新世边界，大约 36％ 的海洋生物属已经灭绝，且大部分在沿海水域。梅洛特指出，在这些地区体形较大的动物会承受更高的 μ 子剂量。 但与铁-60 和 WIMP 不同，μ 子不会在化石记录中留下痕迹，这使得 μ 子和灭绝之间的直接联系几乎无法证明。梅洛特说：“这些 μ 子真的不会留下任何痕迹。” 即使来自死亡恒星的 μ子流和铁-60 与物种灭绝没有直接的关系，它们的存在也证明了一个深刻的真理：地球及其上的一切都是宇宙的一部分，而非置身其外。星星可能确实掌握着我们命运的一些答案。 论文信息 【标题】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 【时间】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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