Yakınlardaki Süpernova Patlamaları Dünyadaki Yaşamı Tehdit Edebilir mi?

Her milyon yılda bir - Dünya'nın 4,5 milyar yıllık ömrünün küçük bir kısmı - Dünya'nın 100 parsek (326 ışık yılı) yakınında büyük bir yıldız patlar. Bunu biliyoruz çünkü Güneş Sistemimiz uzayda Yerel Kabarcık adı verilen devasa bir baloncuğun içinde yer alıyor.

Bu, hidrojen yoğunluğunun kabarcığın dışından çok daha düşük olduğu mağaramsı bir uzay bölgesidir. Önceki 10 ila 20 milyon yıl içinde meydana gelen bir dizi süpernova patlaması baloncuğu oymuştur.

Süpernovalar tehlikelidir ve bir gezegen bunlardan birine ne kadar yakınsa, etkileri de o kadar ölümcül olur. Bilim insanları, süpernova patlamalarının Dünya üzerindeki etkileri üzerine spekülasyonlar yapmış ve bunun kitlesel yok oluşları ya da en azından kısmi yok oluşları tetikleyip tetiklemediğini merak etmişlerdir.

Bir süpernovanın gama ışını patlaması ve kozmik ışınlar Dünya'nın ozonunu tüketebilir ve iyonlaştırıcı UV radyasyonunun gezegenin yüzeyine ulaşmasına izin verebilir. Bu etkiler ayrıca atmosferde daha fazla aerosol parçacığı yaratarak bulut örtüsünü artırabilir ve küresel soğumaya neden olabilir.

Nature Communications Earth and Environment dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma makalesi süpernova patlamalarını ve bunların Dünya üzerindeki etkilerini inceliyor. Makalenin başlığı "Dünya'nın Atmosferi Biyosferi Yakındaki Süpernovalardan Korur."

Makalenin baş yazarı Kıbrıs Enstitüsü, İklim ve Atmosfer Araştırma Merkezi, Lefkoşa, Kıbrıs'tan Theodoros Christoudias'tır.

Yerel Kabarcık, son birkaç milyon yılda yakındaki çekirdek çökmesi süpernovalarının (SNe) tek kanıtı değildir. Okyanus çökeltileri de 2,6 milyon yıllık yarı ömre sahip radyoaktif bir demir izotopu olan 60Fe içerir.

SNe'ler patladıklarında uzaya 60Fe yayarlar, bu da yakındaki bir süpernovanın yaklaşık 2 milyon yıl önce patladığını göstermektedir. Ayrıca tortullarda bulunan 60Fe, yaklaşık 8 milyon yıl önce başka bir SN patlamasına işaret ediyor.

Araştırmacılar bir SN patlamasını yaklaşık 370 milyon yıl önceki Geç Devoniyen yok oluşu ile ilişkilendirmişlerdir. Bir makalede araştırmacılar, güçlü bir şeyin Dünya'nın ozon tabakasını tükettiğinin bir göstergesi olarak UV ışığı ile yanan bitki sporları buldular.

Aslında, Geç Devoniyen yok oluşundan önce Dünya'nın biyolojik çeşitliliğinin yaklaşık 300.000 yıl boyunca azalmış olması, birden fazla SNe'nin rol oynamış olabileceğini düşündürmektedir.

Dünya'nın ozon tabakası sürekli değişim halindedir. UV enerjisi ona ulaştığında, ozon moleküllerini (O3) parçalara ayırır. Bu UV enerjisini dağıtır ve oksijen atomları tekrar O3 olarak birleşir. Döngü tekrar eder.

Bu, ilgili atmosferik kimyanın basitleştirilmiş bir versiyonudur, ancak döngüyü göstermeye yarar. Yakınlardaki bir süpernova, ozon sütunu yoğunluğunu azaltarak ve daha ölümcül UV'nin Dünya yüzeyine ulaşmasına izin vererek döngüyü alt üst edebilir.

Ancak yeni makalede Christoudias ve yazar arkadaşları, Dünya'nın ozon tabakasının düşünülenden çok daha dayanıklı olduğunu ve 100 parsek içindeki SNe'lere karşı yeterli koruma sağladığını öne sürüyorlar.

Önceki araştırmacılar Dünya'nın atmosferini ve yakındaki bir SN'ye tepkisini modellemiş olsalar da, yazarlar bu çalışmayı geliştirdiklerini söylüyorlar.

Yakınlardaki SNe patlamalarının Dünya atmosferi üzerindeki etkisini incelemek için Dünya atmosferini Atmosferik Kimya ile Dünya Sistemleri Modeli (EMAC) modeliyle modellediler.

Yazarlar EMAC'ı kullanarak Dünya atmosferinin "karmaşık atmosferik dolaşım dinamiklerini, kimyasını ve süreç geri bildirimlerini" modellediklerini söylüyorlar.

Bunlar, "yüksek iyonizasyona tepki olarak stratosferik ozon kaybını simüle etmek, iyon kaynaklı çekirdeklenmeye ve CCN'ye (bulut yoğunlaşma çekirdekleri) parçacık büyümesine yol açmak" için gereklidir.

"Atmosferdeki GCR (galaktik kozmik ışın) iyonizasyon oranlarının mevcut seviyelerin 100 katı olduğu temsili bir yakın SN varsayıyoruz" diye yazıyorlar. Bu, yaklaşık 100 parsek veya 326 ışık yılı uzaklıktaki bir süpernova patlamasıyla ilişkilidir.

Yazarlar, "Kutuplar üzerindeki maksimum ozon incelmesi, Antarktika üzerindeki günümüz antropojenik ozon deliğinden daha azdır ve bu da %60-70'lik bir ozon sütunu kaybına denk gelmektedir" diye açıklıyor.

"Öte yandan, troposferde ozonda bir artış var, ancak bu artış yakın zamandaki antropojenik kirlilikten kaynaklanan seviyelerin oldukça altında."

Ama sadede gelelim. Dünya'nın biyosferinin güvenli olup olmadığını bilmek istiyoruz.

Normalden 100 kat daha fazla iyonlaştırıcı radyasyondan kaynaklanan maksimum ortalama stratosferik ozon incelmesi, yakındaki bir SN'yi temsilen, küresel olarak yaklaşık %10'dur. Bu da bizim insan kaynaklı kirliliğimizin neden olduğu azalmayla hemen hemen aynıdır. Biyosferi çok fazla etkilemez.

Yazarlar, "Önemli olmasına rağmen, bu tür ozon değişikliklerinin biyosfer üzerinde büyük bir etkisi olması olası değildir, özellikle de ozon kaybının çoğunun yüksek enlemlerde meydana geldiği tespit edildiğinden," diye açıklıyorlar.

Ancak bu modern Dünya için geçerli. Kambriyen öncesi dönemde, yaşam formlarının çoğalmasından önce, atmosferde sadece yaklaşık %2 oksijen vardı. Bir SN bunu nasıl etkileyebilir?

Yazarlar, "%2'lik bir oksijen atmosferini simüle ettik, çünkü bu muhtemelen karada ortaya çıkan biyosferin ozon tükenmesine karşı özellikle hassas olacağı koşulları temsil edecektir" diye yazıyor.

Yazarlar, "Ozon kaybı orta enlemlerde yaklaşık %10-25 ve tropik bölgelerde büyüklük sırasına göre daha düşüktür" diye yazıyor. Kutuplardaki minimum ozon seviyelerinde, bir SN'den gelen iyonlaştırıcı radyasyon aslında ozon sütununu artırabilir.

"Atmosferik ozonda meydana gelen bu değişikliklerin Kambriyen döneminde karada ortaya çıkan biyosfer üzerinde büyük bir etkiye sahip olmasının muhtemel olmadığı sonucuna varıyoruz."

 

Peki ya Küresel Soğuma?

Küresel soğuma artacak, ancak tehlikeli bir boyuta ulaşmayacaktır. Pasifik ve Güney okyanusları üzerinde, CCN %100'e kadar artabilir ki bu kulağa çok fazla geliyor. "Bu değişiklikler, iklimsel açıdan önemli olmakla birlikte, sanayi öncesi bozulmamış atmosfer ile günümüzün kirli atmosferi arasındaki zıtlıkla karşılaştırılabilir."

Atmosferi şu anda ısıttığımız miktar kadar soğutacağını söylüyorlar.

Araştırmacılar, çalışmalarının bireyleri değil tüm biyosferi ilgilendirdiğine dikkat çekiyor. "Çalışmamız, yüksek iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmanın insanlar ve hayvanlar üzerindeki doğrudan sağlık risklerini dikkate almamaktadır" diye yazıyorlar.

Bireysel koşullara bağlı olarak, bireyler zaman içinde tehlikeli seviyelerde radyasyona maruz kalabilir. Ancak genel olarak biyosfer, UV radyasyonundaki 100 kat artışa rağmen yoluna devam edecektir. Atmosferimiz ve manyetosferimiz bunu kaldırabilir.

Yazarlar, "Genel olarak, yakındaki SNe'lerin Dünya'da kitlesel yok oluşlara neden olma ihtimalinin düşük olduğunu görüyoruz" diye yazıyor.

"Gezegenimizin atmosferi ve jeomanyetik alanının biyosferi yakındaki SNe'lerin etkilerinden etkili bir şekilde koruduğu ve bunun da son yüzlerce milyon yıl boyunca karada yaşamın evrimleşmesine olanak sağladığı sonucuna varıyoruz."

Bu çalışma, süpernova patlamaları mesafelerini korudukları sürece Dünya'nın biyosferinin büyük zarar görmeyeceğini göstermektedir.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.