За всю историю существования жизни на Земле было много случаев вымирания, но топ-5 массовых вымираний – самые масштабные. К счастью, такие события происходят нечасто. Понимание того, что вызвало эти массовые вымирания, само по себе интересно, просто для того, чтобы мы лучше понимали мир, но также может дать некоторое представление о потенциальных угрозах в будущем. Недавнее исследование предполагает интересную потенциальную причину одного из этих массовых вымираний – наличие поблизости сверхновой.
Ниже приведены 5 событий массового вымирания.:
Ордовикско-силурийское вымирание – 444 миллиона лет назад – считается, что это было вызвано глобальным похолоданием, которое привело к увеличению количества полярных льдов, таянию океана, что привело к уменьшению мелководных местообитаний и изменению его химического состава, в результате чего стало больше токсичных минералов и меньше кислорода. Это вымирание привело к потере 85% видов.
Вымирание в позднем девоне – 383-359 миллионов лет назад – связано с резким снижением насыщения океана кислородом. Причина этого исчезновения до конца не изучена, но среди возможных причин можно назвать падение астероида, извержения вулканов и усиление выветривания почвы из-за эволюции наземных растений. Потеря видов в результате этого вымирания составила 70-80%.
Вымирание в пермо-триасовом периоде – 252 миллиона лет назад – это крупнейшее массовое вымирание на Земле за всю историю. Более 96% морских и 75% наземных видов вымерли примерно за 60 000 лет. Экосистемы не восстанавливались миллионы лет. Эти цифры на самом деле недооценивают масштаб разрушений, поскольку речь идет о потере видов. Но если посмотреть на отдельных существ, то на Земле погибло почти все, от чего остались лишь малейшие остатки жизни. Вероятно, это было вызвано мощной вулканической активностью, выбросом CO2, потеплением планеты и кислотными дождями.
Триасово-юрское вымирание – 201 миллион лет назад – также было вызвано глобальным потеплением, вызванным увеличением содержания CO2 в атмосфере в четыре раза. Это, в свою очередь, также было вызвано вулканической активностью – на этот раз из Центрально-Атлантической магматической провинции. В результате этого вымирания погибло около 80% видов.
Мелово-палеогеновое вымирание – 66 миллионов лет назад – это то, о котором все знают, потому что оно положило конец динозаврам, не относящимся к птицам. Это почти наверняка было вызвано сильным землетрясением, но существует мнение меньшинства относительно влияния вулканической активности в траппах Декана на территории современной Индии. Вместе с динозаврами, не относящимися к птицам, вымерло 76% видов на Земле.
В связи с этими массовыми вымираниями возникают некоторые проблемы. Во-первых, часто представляется, что существует множество потенциальных причин. Возможно, это связано с тем, что для того, чтобы произошло такое массовое вымирание, должны действовать многочисленные факторы, которые приводят к чрезмерному напряжению жизни. Четыре из пяти событий также были вызваны, по крайней мере частично, экстремальными изменениями климата: два из них привели к похолоданию, а два – к потеплению. Это, в свою очередь, повлекло за собой изменения в содержании CO2 в атмосфере, насыщении океанов кислородом и химическом составе. Одно массовое вымирание, K-Pg, было вызвано главным образом массовым воздействием. Но иногда последствия могут играть определенную роль в других случаях вымирания.
Новое исследование касается позднедевонского вымирания, причина которого изучена наименее хорошо. На самом деле, это серия вымираний, произошедших за 24 миллиона лет. Опять же, мы знаем, что эти события коррелируют со значительным снижением насыщения океана кислородом. Существует множество теорий относительно того, что вызвало это падение. Например, увеличение притока питательных веществ с суши в море может вызвать цветение водорослей, что, в свою очередь, приводит к появлению мертвых зон с пониженным насыщением кислородом. Это также может быть связано с периодом изменения климата, возможно, с глобальным похолоданием, но также и с потеплением в другие периоды.
Еще одним фактором, который, по-видимому, играет определенную роль, является уменьшение озонового слоя. Озоновый слой блокирует определенные виды излучения (в том числе вредное ультрафиолетовое излучение), и резкое снижение его уровня, безусловно, стало бы фактором стресса для жизни. Доказательством этого является пыльца растений того периода времени, которая свидетельствует об увеличении числа пороков развития, которые, как известно, вызваны ионизирующим излучением. В таком случае возникает вопрос о том, что стало причиной разрушения озонового слоя. Именно здесь появляется новая статья – авторы выдвигают гипотезу о том, что разрушение озонового слоя могло быть вызвано взрывом близлежащей сверхновой. Это сделало бы вымирания в позднем девоне единственными, которые, как известно, были вызваны подобными астрономическими явлениями.
Они пишут:
“Здесь мы изучаем альтернативную возможную причину предполагаемого падения уровня озона: взрыв близлежащей сверхновой, который может нанести ущерб за счет ускорения космических лучей, способных доставлять ионизирующее излучение на расстояние до
∼ 100 “>100 тыс. лет. Поэтому мы предполагаем, что вымирания в конце девона были вызваны взрывами сверхновых в∼ 20 pc “>≈20 особей, что несколько превышает “дистанцию поражения”, которая привела бы к полному массовому вымиранию.” (100 тысяч лет назад = 100 000 лет; 20 ПК = 20 парсеков или около 67 световых лет).
Логично предположить, что где-то за последние несколько миллиардов лет наше солнце было относительно близко к вспышке сверхновой. На данный момент в пределах нашего “смертельного расстояния” нет звезд, которые в ближайшее время станут сверхновыми. Возможно, ближайшей такой звездой является Бетельгейзе, которая находится на расстоянии 600 световых лет – безопасное расстояние. Излучение одной или нескольких сверхновых, по их мнению, могло привести к разрушению озонового слоя, что привело к серии вымираний, пока озоновый слой не был восстановлен.
Если вы хотите вникнуть в детали того, как ионизирующее излучение близлежащей сверхновой разрушает озоновый слой, прочтите оригинальную статью. Она на удивление доступна. В основном они предполагают, что повышение температуры поверхности земли привело к увеличению количества водяного пара в стратосфере, что привело к увеличению образования свободных радикалов, которые химически разрушают озон.
На данный момент это следует рассматривать как гипотезу, но правдоподобную и имеющую некоторые доказательства. Но вымирание в позднем девоне остается, пожалуй, самым сложным и наименее изученным из всех событий вымирания.
Эта идея также поднимает более широкий вопрос: как это влияет на возможность существования жизни во Вселенной? Чем плотнее локальная область звездной системы заполнена другими звездами, тем больше вероятность того, что они будут поражены ближайшей сверхновой. Или взглянем с другой стороны – тем чаще это будет происходить. Если сверхновая находится достаточно близко, на “смертельном расстоянии”, то любая жизнь на планетах этой системы может быть уничтожена на 100% – полностью стерилизована. То же самое произошло бы, если бы относительно близкий гамма-всплеск был направлен в вашу сторону. С этой точки зрения, безусловно, безопаснее жить в системе, которая находится относительно далеко от других звезд.
Однако на окраинах галактик условия для формирования жизни могут быть не самыми благоприятными. “Материальность” звезд зависит от их местоположения в галактике. Высокая металличность (содержащая много тяжелых элементов, оставшихся от предыдущих звезд) благоприятна для формирования жизни. Звезды с более высокой металличностью, как правило, существуют в более плотных частях галактики, потому что металличность коррелирует с газовыми облаками, образующими сверхновые, которые позже образуют звездные системы. Таким образом, сверхновые и нужны, и угрожают жизни. Но есть и хорошее место, где достаточно металла для формирования жизни, но достаточно расстояния, чтобы не подвергаться регулярной стерилизации. И, конечно, наша система находится в галактической зоне Златовласка. Но мы на самом деле не знаем наверняка, каковы перспективы для жизни в других областях галактики.
Интересно отметить, что около 50% всех звезд во Вселенной находятся даже не в галактиках. Они дрейфуют между галактиками. Тем не менее, вполне вероятно, что они сформировались в галактиках, но затем были выброшены за пределы своих галактик гравитационными взаимодействиями. Это может быть наилучшим сценарием для возникновения жизни – звезда, которая образуется в зоне с высокой металличностью, а затем выбрасывается в бескрайнюю пустоту межгалактического пространства, защищенная от любых близлежащих вспышек сверхновых или гамма–излучения. Таким образом, большая часть жизни во Вселенной может существовать скорее в межгалактических, чем в галактических системах. Мы можем быть редким исключением.
На самом деле, можно многое сказать о том, что мы находимся далеко от плотных галактических колец. Стало меньше межзвездных объектов, которые могли бы воздействовать на вашу планету или нарушить движение облака Оорта и направить кометы во внутреннюю звездную систему, вызывая новые столкновения. Планета-изгой может пролететь мимо и изменить орбиты планет в вашей системе. Кроме того, уменьшается вероятность близкого столкновения с другой звездой, что также приведет к гравитационному хаосу. При выборе подходящего местоположения вы можете даже получить прекрасный вид на спиральную галактику.
Недостатком является то, что ваши соседи будут находиться далеко, поэтому межзвездные путешествия станут еще сложнее. Но, учитывая законы физики, в конечном счете это может не иметь значения.
Учитывая, что мы живем на краю безопасной зоны нашей галактики, вполне логично предположить, что в прошлом мы были на волосок от гибели. Я действительно удивляюсь, насколько нам повезло. Какова вероятность того, что жизнь на Земле сохранялась почти 4 миллиарда лет? 252 миллиона лет назад мы были очень близки к полному вымиранию. Неужели большинство систем в нашей ситуации не выживут так же долго, как мы?
