Обнаружена косвенная связь между взрывом сверхновой и эволюции жизни на Земле

Сегодня Солнце и мы с ним находимся в так называемом Местном пузыре Вселенной, где мало других звёзд. Тут тихо и уютно, и мало что может произойти такого, что угрожало бы жизни на Земле. Но так было не всегда. Несколько миллионов лет назад недалеко от нас взрывались сверхновые, что грозило жизни на планете ионизированным излучением, разрушающим ДНК и ведущим к мутациям.

Дзета Змееносца, убегающая звезда, выброшенная взрывом сверхновой в группе Скорпиона-Центавра. Источник изображения: NASA

За свою жизнь Солнце и Солнечная система не раз пролетали сквозь облака пыли и газа, оставленные после себя вспышками сверхновых. Эти следы обнаруживаются в земных отложениях, например, на дне водоёмов. В частности, там можно найти такой радиоактивный изотоп, как железо-60. Период его полураспада известен, и это даёт возможность вычислить время, когда Земля подвергалась радиоактивному воздействию со стороны сверхновых.

Эволюция биологической жизни происходит и без ионизированного излучения. Но радиация, как известно, приводит к быстрым мутациям и многократно разнообразит и ускоряет изменения в ДНК и выше по цепочке. Прямой связи между вспышками сверхновых и эволюцией биологической жизни на Земле нет, хотя косвенные тому подтверждения недавно удалось обнаружить.

Ещё в 2016 году была опубликована статья, в которой группа физиков описала обнаружение двух всплесков содержания железа-60 в отложениях на морском дне. Эти всплески были датированы с высокой точностью: один — примерно 6,5–8,7 млн лет назад, другой — примерно 1,5–3,2 млн лет назад. Команда учёных из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (UCSC) попыталась вычислить, где могли произойти вспышки сверхновых, которые могли оставить свой след на Земле в те времена.

Они «отмотали» развитие Вселенной назад и определили, что виновниками событий могли быть две сверхновые. Кроме того, более ранний всплеск появления железа-60 на Земле произошёл, когда наша система пересекала границы Местного пузыря. Эти условные границы содержали изотопы, возникшие при более ранних взрывах сверхновых, вещество из которых буквально выдуло из центра пузыря к его тогдашним границам.

Более свежая концентрация железа-60 на нашей планете могла образоваться от одной из двух сверхновых: либо в группе молодых звёзд Скорпион-Центавра на расстоянии около 460 световых лет, либо в группе Тукана-Часы на расстоянии 230 световых лет. Как показывает исследование, наиболее вероятен первый вариант. После вспышки Земля могла подвергаться облучению в течение примерно 100 000 лет. И всё это время на планете шли бы ускоренные мутации, что наверняка отразилось бы на эволюции живых организмов.

Если взрыв произошёл в группе Скорпиона-Центавра, доза могла бы составить дополнительно 30 мЗв в год в течение первых 10 000 лет; для группы Тукана-Часы доза составила бы 100 мЗв. При этом порог радиации, при котором происходит разрушение ДНК, может составлять около 5 мЗв в год, что примерно в два раза выше естественного радиационного фона на планете. Так что доза 30 мЗв в год определённо выглядит достаточной, чтобы вспышка сверхновой могла оказать влияние на биоразнообразие Земли.

Сделанное открытие перекликается с ещё одной работой. Учёные обнаружили, что в озере Танганьика на высокогорье в Восточной Африке в период от 2 до 3 миллионов лет назад произошёл всплеск разнообразия вирусов, поражающих рыб. Это именно тот отрезок времени, когда Земля в последний раз была под воздействием излучения, исходящего от места взрыва сверхновой. Прямой связи между этими событиями не обнаружено, но совпадение может быть не случайным.