离地球最近的超新星会导致大规模物种灭绝吗？

在大约250万~800万年前爆炸的两个附近超新星可能导致地球臭氧层的交错损耗，从而对地球上的生命产生各种各样的影响。特别是250万年前，地球发生了巨大的变化。上新世是一个炎热和温暖的时代，它的结束和更新世，一个被称为冰河时代的重复冰川时代开始了。地球轨道和摆动的自然变化可能解释了气候的变化，但超新星同时发生的事件可以提供关于这一时期生活多样化的见解。

来自附近超新星的紫外线可能导致地球上生命改变，图片：David Aguilar (CfA)

这颗超新星被认为是在距离地球163到326光年(50-100秒)之间发生的。从长远来看，我们最近的恒星邻居，比邻星(Proxima Centauri)，距离我们4.2光年。超新星可以对附近的有人居住的行星进行辐射覆盖，而这些行星恰好处在有害的电离辐射的轨道上。附近的超新星会对我们星球上现存的生物造成严重破坏吗？一位研究人员想找出答案。美国堪萨斯州沃什伯恩大学的天体物理学家布莱恩·托马斯博士对地球表面的生物影响进行了建模，这是根据附近的超新星250万到800万年前的地质证据。

在他的最新论文中，托马斯研究了超新星的宇宙射线，它们通过我们的大气层传播到地表，以了解它们对生物体的影响。看看上新世-更新世边界(250万年前)的化石记录，我们看到了化石记录和全球陆地覆盖的巨大变化。托马斯告诉《天体生物学》杂志，“有一些变化，特别是在非洲，从更多的森林变成了更多的草原。”在此期间，地质记录显示全球铁60 (60Fe)的浓度升高，这是一颗超新星爆炸产生的放射性同位素。

托马斯说：我们感兴趣的是，恒星爆炸如何影响地球上的生命，而几百万年前，地球上的生物也发生了变化，它可能与这颗超新星有关。例如，上新世-更新世边界的物种丰富度发生了变化。虽然没有发生大规模的物种灭绝，但总体上来说，物种灭绝的几率更高，物种的种类更多，植被也发生了变化。

不那么致命

附近的超新星会如何影响地球上的生命？超新星经常被证明为“超新星爆炸，一切都消失了”，但事实并非如此。答案就在大气中。除了防晒霜，臭氧层保护所有的生物免受有害的，基因改造的紫外线辐射。Thomas使用了全球气候模型，最近的大气化学模型和辐射传输(通过大气层的辐射传播)来更好地了解超新星的宇宙射线是如何改变地球大气的，特别是臭氧层。值得注意的一点是超新星的宇宙射线不会一次爆炸所有的路径。星系间介质作为一种筛子，使宇宙射线和“放射性铁雨”(60Fe)在数十万年的时间里慢下来。

更高的高能粒子将首先到达地球并与我们的大气相互作用，而不是更低的能量粒子。托马斯的研究模拟了100、300和1000年的臭氧消耗，这是在超新星爆发后的1000年。有趣的是，在300年的案例中，损耗达到了顶峰(大约26%)，超过了100年的情况。百年一遇的高能宇宙射线将会穿过平流层，将其能量储存在臭氧层下，减少损耗，而在300年时间内到达的能量较弱的宇宙射线将会在平流层中储存更多的能量，从而极大地消耗臭氧层。美国西雅图的Blue Marble Space科学研究所的计算物理学家Dimitra Atri博士说：臭氧的减少可能是对表面生命的关注，这项工作是了解附近超新星对我们生物圈影响的重要一步。

混合的影响

托马斯研究了几种可能的生物危害效应(红斑、皮肤癌、白内障、海洋浮游植物的光合作用抑制和植物损伤)，这些都是由于臭氧层耗竭而导致的紫外线辐射增加所致。它们在整个棋盘上显示出了更高的伤害，通常随着纬度的增加而增加，这对我们在化石记录中看到的变化是有意义的。然而，这些影响对所有生物都不是同样有害的。浮游生物，主要的氧气生产者，似乎受到最小的影响。研究结果还表明，在人类中，晒伤和皮肤癌的风险会小幅增加。

那么，附近的超新星会导致大规模灭绝吗？这取决于一个微妙的转变，而不是“所有的一切”，有些(有机体)反而更好，有些则更糟。例如，一些植物的产量增加，如大豆和小麦，而其他的植物则表现出生产力的下降。这很合适，化石记录中物种的变化。在未来，托马斯希望扩大这项工作，并研究人类进化与超新星之间可能的联系。

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