藝術家對超新星的印象
多年來，科學家一直在研究超新星如何影響地球上的生命。超新星是非常強大的事件，並且取決於它們與地球的接近程度，它們可能會產生從災難到無關緊要的後果。但是現在，一篇新論文背後的科學家們說，他們有一些具體證據表明一個或多個超新星與260萬年前的滅絕事件有關。
大約260萬年前，一個或多個超新星爆發了大約50秒差距，或大約160光年遠離地球。與此同時，地球上也發生了一次滅絕事件，稱為 上新世海洋巨型動物滅絕。當時地球上多達三分之一的大型海洋物種被消滅，其中大多數生活在淺海岸水域。
“這次，情況有所不同。我們在特定時間有附近事件的證據。“ - 堪薩斯大學的Adrian Melott博士。
在新的論文繪製超新星和滅絕之間的聯繫，並建議粒子稱為 介子 是有罪者。證據不僅存在於化石記錄中，而且還存在於大約260萬年前沉積在地球上的一層放射性鐵中，稱為 鐵60。證據也在太空中，以一個或多個超新星創造的膨脹氣泡特徵的形式出現。
該論文來自堪薩斯大學物理學和天文學名譽教授Adrian Melott，以及巴西聯邦聖保羅大學的共同作者。梅洛特在一份新聞稿中說，15年來他一直在研究超新星對地球的影響。但是這篇論文更具體，並將上新世的滅絕與特定的超新星聯繫起來。“這次，情況有所不同。我們在特定時間有附近事件的證據，“Melott說。“我們知道他們離我們有多遠，所以我們實際上可以計算出它會如何影響地球並將其與我們對當時發生的事情進行比較 - 它更為具體。”
那麼這些細節告訴我們什麼呢？
首先，讓我們談談鐵，特別是鐵60.鐵60是 元素鐵的 同位素。同位素只是原子核中具有不同數量中子的原子。所有的鐵都具有相同數量的質子-26-和相同數量的電子，也就是26個。但是它的中子數可以變化。宇宙中的大部分鐵，包括地球上的鐵，都是鐵56.鐵56具有26個質子和30箇中子的穩定核。鐵56是穩定的，這意味著它不具有放射性並且不會腐爛。
但是在地球上，還有一些鐵60，其中一個不穩定的核包含26個質子和34箇中子。它是放射性的，並且衰變到最終變成鎳。在整個地質記錄的不同時間都有鐵60殘留物，在大約260萬年前出現大幅飆升。但事情就是這樣：當地球形成時，任何鐵60都是地球的一部分，很久以前就會衰變成鎳。沒有留下任何痕跡。
“早在20世紀90年代中期，人們就說，'嘿，尋找鐵-60。這是一個告密者，因為沒有其他辦法可以通過超新星進入地球。'“ - 堪薩斯大學的Adrian Melott。
因此，如果260萬年前有60億鐵，那就必須來自某個地方。那個地方只能是空間。由於超新星是唯一可以製造鐵60並通過太空擴散出來的東西，它必須來自超新星。
但鐵60並沒有殺死大型海洋動物。當然，它具有放射性，但它並不是滅絕背後的罪魁禍首。這只是滅絕同時超新星的證據。
還有另一個證據支持“超新星死亡”理論：一個巨大的太空泡泡。
該特徵稱為 局部氣泡，是星際介質中的挖空腔 。星際介質是存在於恆星系統之間，星系內的空間中的物質和輻射。它基本上是氣體，塵埃和宇宙射線，它填補了太陽系之間的空間。
局部氣泡是由一個或多個超新星從星際介質中挖空的形狀。我們的太陽系就在其內部，像Antares和Beta Canis Majoris這樣的明星也是如此。
局部氣泡基本上是由一個或多個超新星創造的星際介質的挖空區域
沒有其他事件可以掏空本地泡泡。當超新星爆炸時，衝擊波會清除其區域內的氣體和灰塵，從而產生氣泡。氣泡並非完全是空的，其中留有一些非常熱和非常低密度的氣體。但是大部分的氣體雲已經消失了。
“我們在星際媒體中有局部泡沫，”梅洛特說。“我們是正確的。這是一個長約300光年的巨大地區。它基本上是非常熱的，非常低密度的氣體 - 幾乎所有的氣體雲都被掃除了。製造像這樣的泡沫的最好方法是一大堆超新星吹得越來越大，這看起來很符合鏈條的想法。“
因此，如果局部氣泡和鐵60的證據支持導致上新世海洋巨型動物滅絕的多個超新星的出現，那滅絕的機制到底是什麼？鐵60不能做到，也不能在太空中冒泡。所以發生了什麼事？
梅洛特和他的團隊說這一切都歸結為稱為μ子的亞原子粒子。
“對μ子的最佳描述將是一個非常重的電子 - 但μ子的質量是電子的幾百倍。” - Adas Melott，Kanasas大學的第一作者。
當超新星在地球上傳播鐵60時，它不是唯一從太空降下來的東西。還有μ子。根據Melott的說法，μons最好被描述為“重電子”。雖然我們經常從太空接收到μ子，但是大多數都是無害地穿過我們，只有奇怪的人與我們互動並構成了我們不斷受到轟炸的輻射的一部分。
“對μ子的最佳描述將是一個非常重的電子 - 但μ子的質量比電子大幾百倍，”Melott說。“他們非常具有穿透力。即便如此，也有很多人經過我們。幾乎所有這些都無害地通過，但我們的輻射劑量的五分之一來自μ介子。“
但是當超新星爆炸時，情況發生了變化。μ比普通背景數量多出數百倍。對於具有較大表面積的較大動物，這意味著更大的輻射暴露。
“但是，當這波宇宙射線襲擊時，將這些μ子倍增，”梅洛特說。“它們中只有一小部分會以任何方式相互作用，但當數量如此之大且能量如此之高時，你會得到更多的突變和癌症 - 這些將是主要的生物學效應。我們估計，對於像人類這麼大的東西，癌症發病率會上升50％左右 - 你越大，就越糟糕。對於大象或鯨魚，輻射劑量會增加。“
因此，遙遠的超新星導致地球上的μ子數量大幅增加，從而提高了癌症的發病率，特別是在大型海洋動物中。而且，由於動物在水中的深度越深，它就越受到保護，在較淺的沿海水域中較大的海洋動物的滅絕是副產品。
在上新世海洋巨型動物滅絕期間，一種特別大型和臭名昭著的海洋動物滅絕了：巨齒鯊（Megalodon），是地球上有史以來最大，最強大的捕食者之一。
Megalodon是一種公共汽車大小的鯊魚，也是有史以來最大的掠食者之一
巨齒鯊是一條古老的鯊魚，與260萬年前滅絕的校車一樣大。“260萬年前發生的滅絕之一是Megalodon，”Melott說。“想象一下'大白鯊中的大白鯊'，這是巨大的 - 那是Megalodon，但它大約相當於一輛校車的大小。他們剛剛消失了。因此，我們可以推測它可能與μ子有關。基本上，生物越大，輻射的增加就越大。“
正如梅洛特所承認的，這裡有一些猜測。滅絕可能還有其他原因，包括冰河時期海洋的降溫。在冰河時期海平面也會降低，這意味著該物種失去了良好的護理區域。
巨齒鯊不是唯一在那段時間滅絕的物種。在 2017年的一篇論文中，研究人員記錄了其他海洋巨型動物的滅絕，包括哺乳動物，海鳥和海龜。但是一個或多個超新星能造成這一切嗎？
當時地球處於氣候變化的時期，因此很難理解超新星和氣候變化對滅絕的個別影響。另一項研究表明，與上新世 - 更新世滅絕的超新星有不同的聯繫。
在2002年的一項研究中，研究人員研究了地方氣泡和地球的鐵60，並得出結論，兩者都是滅絕的一個因素。但他們提出了不同的機制。他們說，超新星引起紫外線的激增，撞擊地球，殺死食物鏈底部的小生物，這反過來導致更大的海洋巨型動物死亡。
對於Melott和他的團隊來說，超新星μ子理論就是它的一部分。堪薩斯大學的研究人員表示，超新星或其中一系列超新星的證據是“另一個難題”，以澄清上新世 - 更新世邊界滅絕的可能原因。
“對於海洋巨型動物物種滅絕，確實沒有任何好的解釋，”梅洛特說。“這可能是一個。正是這種範式的改變 - 我們知道發生了什麼事情，什麼時候發生了，所以我們第一次能夠真正地挖掘並以明確的方式尋找事物。我們現在可以非常明確地確定輻射的影響將是以前無法實現的方式。“
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