研究显示，爆炸的恒星可能导致地球大灭绝

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟天文学和物理学教授布莱恩·菲尔兹斯（Brian Fields）本周发表的一篇论文，将遥远的超新星作为过去大规模灭绝事件的一个原因——特别是Hangenberg事件，它标志着泥盆纪和石炭纪之间的界限。菲尔兹以前提出过这种事情，而这和他的早期著作令人着迷的“假设”不谋而合。每个模型都模拟了超新星对地球生物圈的影响，以及我们如何寻找它发生的证据。

然而，重要的是要明白，这两篇论文都不应被视为有证据表明所引用的事件是由超新星引起的，或代表任何一般科学共识。它们只是耐人寻味的建议，它们表明我们应该寻找什么样的证据。

存在的威胁

如果您用同一句话说“大灭绝”和“空间”，那么大多数人的第一件事就是小行星对地球的影响——即使恐龙迷们想到了Chicxulub陨石坑，而流行文化迷们也想起了电影例如《深度冲击》或《世界末日》。

但是，小行星撞击并不是地球面对太空的唯一威胁，而白垩纪-古近纪并不是地球经历的唯一大规模灭绝事件。 3.59亿年前发生了更大的大规模灭绝事件，这称为Hangenberg事件，它标志着泥盆纪和石炭纪之间的界限。Hangenberg事件影响了海洋和陆地生物群落，消灭了97%脊椎动物物种。

大约一千万年前发生的克尔瓦瑟（Kellwasser）灭绝事件可能由小行星撞击引起。但是，尚未发现Hangenberg事件的正确时间。提出了其他几种潜在的机制，包括植物寿命的重大变化以及由于岩浆而大量在大气中注入二氧化碳和二氧化硫的后续影响。但到目前为止，还没有"烟枪"直接指向一个原因。

臭氧耗竭

我们对Hangenberg大灭绝的了解是，它们发生在数亿年前。在此事件中，我们还发现数千年来紫外线对花粉和孢子的破坏作用，进而表明臭氧层可能遭受长期破坏。

这一时期紫外线破坏的长度和严重程度可能排除了臭氧层破坏的多数当地原因。由于地面原因造成的臭氧消耗，例如由于地表温度升高而增加的平流层水蒸气，不太可能严重到足以导致在此期间出现大规模灭绝。

同时，臭氧层通常会在十年左右的时间内从更多的局部灾难性天体物理学事件中恢复，这些事件包括硼化物撞击、太阳耀斑和伽马射线爆发，这并没有说明Hangenberg大灭绝的严重性或持续时间。

菲尔兹的研究小组认为，一颗超新星可能解释了Hangenberg灭绝的严重程度和持续时间。

遥远超新星对生物圈的影响

人们通常将超新星事件想象为瞬时事件，即一颗超大质量的恒星爆炸，并且辐射波前沿在经过附近的任何物体时都会立即对其进行烹饪。在25光年左右（比我们的太阳系面临的任何超新星威胁都近得多），这个距离足够精确。

但是，可以感觉到超新星事件的影响（并可能导致灭绝事件）远远超出了相对狭窄的“杀灭半径”。在2018年，由菲尔兹（Fields）领导的另一个团队试图将250万年前生物多样性下降和灭绝率上升的时期与可能的超新星事件联系起来。这篇论文基于全球范围内铁-60含量的升高，推测了一颗超新星发生在163至326光年之间，这是超新星产生的放射性同位素。但是灭绝恰逢一个重大的气候变化时期，因此尚不清楚是否需要超新星来解释它们。

对于这项新工作，研究小组使用了全球气候、大气化学和辐射传输模型，来研究来自遥远超新星的宇宙射线通量将如何改变臭氧层。托马斯对《天体生物学》杂志说，遥远的超新星的影响不会一次全部到达。相反，星际介质使某些粒子比其他粒子减速得更慢，从而导致了“放射性铁雨”，这种现象可以持续数十万年。

证明在正确的时间框架内发生了超新星，以解释更古老且更具破坏性的汉恩贝格事件的关键，是在事件期间沉积的岩石和化石中发现放射性同位素钚-244和钐-146。两种同位素都不自然存在于地球上，菲尔兹斯将它们多彩地描述为“绿色香蕉”。

菲尔兹斯说：“当您在伊利诺伊州看到绿色香蕉时，您知道它们是新鲜的，而且您知道这里没有种植香蕉。”钚-244和钐-146的衰变期足够长，足以在3.6亿年后被探测到，但又足够短，以至于无法将它们包含在地球的原始形成中。