Взрывающиеся звезды могли вызвать массовые вымирания на Земле

По данным нового исследования, взорвавшиеся на расстоянии 65 световых лет от Земли сверхновые звезды могут оказаться виновниками как минимум одного массового вымирания на нашей планете. Для подтверждения этой теории нужны определенные радиоактивные изотопы в геологической истории Земли.

Около 374 и 359 млн лет назад за два этапа произошло так называемое девонское вымирание — массовое вымирание флоры и фауны на Земле. Оно произошло в конце девона, одного из периодов палеозойской эры. С лица Земли исчезло около половины всех существовавших родов. Например, из бесчелюстных до наших дней дожили только миноги и миксины.

Обычно считается, что такие глобальные вымирания вызваны исключительно земными причинами: например, извержением вулкана или столкновением с астероидом (так в свое время были уничтожены динозавры). Но теперь ученые считают, что виновников девонского вымирания нужно искать не здесь, на Земле, и даже не в этой Солнечной системе. Брайан Филдс, астрофизик из Иллинойсского университета, вместе с коллегами провел исследование, которое предполагает, что виновата в этом взорвавшаяся звезда.

Так выглядят остатки взорвавшейся сверхновой звезды Кассиопея А, расположенной на расстоянии 11 тыс. световых лет от Земли. Изображение: NASA / JPL-Caltech

В своей работе исследователи решили рассмотреть резкое снижение уровня озона, совпадающее по времени с девонским вымиранием, как следствие астрофизических явлений, а не  извержения вулкана или эпизода глобального потепления. Например, радиационные эффекты от взрыва сверхновой звезды или даже нескольких звезд, которые находились на удалении примерно в 65 световых лет от Земли, вполне могли оказаться причиной истощения озонового слоя и, в конечном итоге, привести к катастрофе. А такие явления, как удары метеоритов, солнечные извержения и гамма-всплески — краткосрочные события и вряд ли способны вызвать длительное разрушение озонового слоя, из-за котjрого и произошло вымирание.

Сверхновые звезды являются источником ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. После взрыва осколки сталкиваются с окружающим газом, что вызывает ускорение фотонов. Таким образом, сверхновые звезды после взрыва генерируют ускоренное космическое излучение, которое некоторое время удерживается магнитным полем внутри остатков звезды. Но оно способно достигать Земли и разрушать ее озоновый слой, вызывая радиационные повреждения различных форм жизни на протяжении примерно 100 тыс. лет.

Найденные окаменелости, например, деформированные споры древних растений, указывают на сокращение биоразнообразия в девонском периоде, которое продолжалось около 300 тыс. лет и привело к глобальному вымиранию. Такая продолжительность предполагает возможность множественных взрывов сверхновых звезд, тем более что гигантские звезды обычно образуются в скоплениях с другими гигантами.

Расширяющееся облако остатков взрыва сверхновой звезды из созвездия Волка. Изображение: NASA / ESA / Zolt Levay (STScI)

Сейчас авторы исследования считают, что ключом к доказательству взрыва сверхновой послужат радиоактивные изотопы плутония-244 и самария-146 (Pu-244 и Sm-146) в породах и окаменелостях, сформировавшихся во время девонского вымирания. Они вообще не встречаются на Земле и могли попасть сюда исключительно через космические взрывы. Теперь исследователям предстоит найти эти изотопы в окаменелых породах, образовавшихся на стыке девона и карбона.

Также в своей работе ученые предполагают, что в будущем взрывающиеся звезды могут быть опасны для жизни на Земле за счет возможной комбинации как мгновенных, так и отложенных эффектов. Если гипотеза верна, одна из наиболее вероятных угроз сейчас исходит от звезды Бетельгейзе, которая, правда, находится на расстоянии более 600 световых лет от Земли.