Взрывы сверхновых: космическая угроза климату Земли?

Взрывы звезд, известные как сверхновые, высвобождают колоссальные потоки высокоэнергетических частиц, разлетающихся во все стороны. Эти энергетические всплески способны преодолевать тысячи световых лет, пересекая звездные системы и даже целые галактики, неся с собой потенциал для значительных изменений.

Старший научный сотрудник INSTAAR Роберт Брейкенридж в своей недавней публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society выдвигает гипотезу о том, что именно сверхновые могут быть ключом к разгадке серии резких климатических сдвигов в недавней геологической истории Земли. Его анализ моделирует, как излучение от таких космических катаклизмов способно взаимодействовать с атмосферой нашей планеты, изменяя ее состав. Брейкенридж также сопоставляет ряд известных сверхновых с климатическими изменениями, зафиксированными в геологических летописях.

Брейкенридж утверждает, что в истории Земли наблюдаются резкие изменения окружающей среды, и это является неоспоримым фактом. Он задается вопросом, что именно могло послужить их причиной.

Ученый предполагает, что если близкие сверхновые действительно вызывали подобные изменения, дальнейшие исследования помогут не только предсказывать аналогичные события в будущем, но и подготовиться к ним. Он подчеркивает, что излучение от будущих близких сверхновых может оказать «довольно драматическое влияние» на человеческое общество, и поэтому необходимо выяснить, становились ли они причиной экологических сдвигов в прошлом.

Текущая работа Брейкенриджа – далеко не первая в этой области; как он сам, так и другие ученые публиковали материалы на эту тему еще с 1980-х годов. Однако ранее эта концепция оставалась преимущественно в сфере теоретической физики. Новая публикация представляет собой попытку связать теорию с эмпирическими наблюдениями, как космическими, так и земными.

Благодаря современным мощным орбитальным телескопам ученые получили беспрецедентные данные о составе и характеристиках излучения сверхновых. Используя эти наблюдения, Брейкенридж смог создать более точную, чем когда-либо прежде, модель взаимодействия этого излучения с атмосферой Земли.

Согласно этой модели, внезапный приток высокоэнергетических фотонов от сверхновой привел бы к истончению озонового слоя, защищающего Землю от солнечных лучей. Одновременно излучение разрушало бы метан в стратосфере – важный парниковый газ, способствующий удержанию тепла. В совокупности эти процессы ослабили бы парниковый эффект и увеличили бы количество ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности планеты. Брейкенридж прогнозирует, что косвенными последствиями могли бы стать выборочные вымирания животных, учащение лесных пожаров и глобальное похолодание.

Поскольку сегодня Земля не подвергается воздействию излучения от недавних сверхновых, проверить модель непосредственно невозможно. Вместо этого Брейкенридж обратился к архивам прошлого в поисках косвенных доказательств, в частности, к годичным кольцам деревьев. Деревья в процессе роста поглощают атмосферный углерод, «записывая» его в своей древесине, что позволяет ученым получить представление об атмосферных условиях древности.

В своем исследовании Брейкенридж анализирует данные годичных колец за последние 15 000 лет и выявляет 11 всплесков содержания радиоактивного углерода. Он предполагает, что эти всплески могли быть вызваны 11 соответствующими сверхновыми. Ученый отмечает, что известные на Земле события «произошли в нужное время и с нужной интенсивностью», чтобы соответствовать этой гипотезе.

На данный момент сверхновые – лишь одно из возможных объяснений этих явлений; солнечные вспышки считаются наиболее вероятной альтернативой. Однако Брейкенридж считает, что доказательств в пользу его аргументации становится все больше. Он надеется, что дальнейшие усилия позволят усовершенствовать модели воздействия на окружающую среду и соотнести их с геологическими данными, полученными из ледяных кернов, морских отложений и годичных колец.

Более глубокое понимание излучения сверхновых может не только удовлетворить научное любопытство, но и помочь человечеству подготовиться к резким климатическим изменениям, которые могут произойти в любой момент. Например, астрономы предсказывают, что Бетельгейзе, близкая звезда-красный сверхгигант в созвездии Ориона, в скором времени взорвется как сверхновая – это может случиться завтра или в любой момент в течение следующих 100 000 лет.

Брейкенридж говорит, что по мере того, как мы узнаем больше о наших ближайших звездных соседях, «возможность прогнозирования действительно появляется». Он добавляет, что для полного понимания подверженности Земли таким событиям потребуется дополнительное моделирование и наблюдения со стороны астрофизиков.