地球将大降温？新研究：参宿四爆发可能导致地球气候突变

当宇宙中的那些大质量恒星“寿终正寝”之时，通常会发生威力极为巨大的超新星爆发，在短时间之内，其亮度足以照亮其所在的整个星系，释放出的能量可以相当于太阳终其一生释放出的总能量之和，甚至更高，正因为如此，超新星爆发也被称为已知宇宙中威力最大的爆炸。

引人注目的是，在猎户座方向，距离我们大约640光年的位置上，就有一颗“垂垂老矣”的大质量恒星——参宿四，根据科学家的观测，这颗恒星已经演化到其“生命末期”的红超巨星阶段，而这也就意味着，在不远的未来，它就会发生超新星爆发。

在过去的日子里，科学家普遍认为，参宿四即使发生超新星爆发，也不会对地球构成实质性威胁。

这种观点主要基于两个原因：一是超新星爆发中最具破坏性的伽马射线暴通常沿恒星的自转轴方向释放，而参宿四的自转轴并未指向地球；二是超新星爆发释放出的高能光子和粒子流，其影响范围是有限的（一般认为是100光年左右），而参宿四与地球之间的距离远超这个范围。

（↑参宿四实拍图）

然而一项近日发表在《皇家天文学会月刊》上的新研究，却对此给出不同的观点。根据此次研究的结果，参宿四的爆发，可能会导致地球气候突变，而如果真是这样，就意味着未来地球将大降温。

研究人员表示，碳14是这项研究中至关重要的“信使”，它们的生成与宇宙射线密切相关。

当高能宇宙射线进入地球大气层时，会与大气中的氮14发生核反应，生成碳14，在此之后，它们会与氧结合形成二氧化碳，其中的一部分会被植物通过光合作用吸收，由于树木每年都会形成一个年轮，因此这些年轮就像天然的“时间胶囊”，将每年大气中碳14的浓度忠实地记录下来。

如果某段时间，地球遭受了异常强大的宇宙射线轰击（例如来自超新星爆发），大气中生成的碳14会显著增加，从而在当年的树木年轮中留下碳14含量激增的“指纹”。

通过对全球大量古树样本的精确年代测定和碳14分析，研究人员在地球历史上识别出了多起显著的碳14激增事件，这些事件的时间点，被认为是可能对应着遥远超新星爆发的证据。

在此之后，研究人员将其与已知的地质气候事件和天文观测数据进行对比，发现了两个令人瞩目的“巧合”。

1、大约在12760年前，地球经历了一次被称为“新仙女木冰期”（Younger Dryas ）的气候突变事件，导致北半球气温骤降，巧合的是，距离地球约900光年的船帆座超新星在大约13000年前爆发。

（船帆座超新星遗迹）

2、另一次被称为“旧仙女木冰期”（Older Dryas）的全球性降温事件，发生在大约14320年前，巧合的是，距离地球约1140光年的霍因加（Hoinga）超新星在大约15000年前爆发。

研究人员指出，考虑到地球气候系统响应所需的时间以及测量的误差，我们可以认为，它们在时间上高度吻合，而这也就意味着，在这两起地球气候突变事件中，超新星爆发很可能扮演了关键的“角色”。

那么，这其中的原理是什么呢？此次研究给出的答案是，超新星爆发释放出的高能光子，其影响范围可能比之前估算的大得多，在这种情况下，它们就能够大量分解地球大气层中的两种温室气体——臭氧和甲烷。

是的，臭氧其实也是一种温室气体，另一方面，甲烷虽然在大气层中的浓度远低于二氧化碳，但其单位质量所产生的温室效应却是二氧化碳数十倍。

根据研究人员的估算，从整体上来讲，地球大气层中的臭氧和甲烷对地球温室效应的“贡献”可以超过10%，所以这两种气体被大量分解，就会让地球的“保温能力”出现明显下降，温度也会随之降低。

在此基础上，再加上极地冰盖对地球温度下降的正反馈过程（温度降低会使冰盖面积增加，这会使地球表面将更多的太阳光反射回太空，从而造成温度进一步下降，这又会造成冰盖面积继续增加），如此一来，就导致了地球的大降温。

所以根据这项研究，一个合理的推测就是：既然船帆座超新星和霍因加超新星能导致地球气候突变，那距离更近的参宿四爆发，同样也可能会导致地球气候突变。

不过就目前的情况来看，这并不是确定的结论，该研究团队也表示，在后续的研究会探索其他可能的解释。期待在未来的日子里，科学家能有更多的发现，然后将其否定，毕竟如果参宿四的爆发真的会导致地球大降温，那对于我们人类来讲，就显然不是一个好消息……

参考资料：Late Quaternary supernovae in Earth history，Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 539, Issue 4, June 2025, Pages 3201–3219，doi.org/10.1093/mnras/staf554