Η προστατευτική ατμόσφαιρα της Γης έχει δώσει καταφύγιο στη ζωή για δισεκατομμύρια χρόνια, επιτρέποντας την εξέλιξη σύνθετων οργανισμών όπως εμείς. Η στρώση του όζοντος παίζει κρίσιμο ρόλο στην προστασία της βιόσφαιρας από τη θανατηφόρα υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου, φράζοντας το 99% της έντονης υπεριώδους ακτινοβολίας. Επίσης, η μαγνητόσφαιρα της Γης μας προστατεύει. Αλλά ο Ήλιος είναι σχετικά ήπιος. Πόσο αποτελεσματικές είναι η στρώση του όζοντος και η μαγνητόσφαιρα στην προστασία μας από ισχυρές εκρήξεις supernova;
Κάθε ένα εκατομμύριο χρόνια – ένα πολύ μικρό κομμάτι της διάρκειας ζωής των 4,5 δισεκατομμυρίων ετών της Γης – ένας μαζικός αστέρας εκρήγνυται εντός 100 παρσέκ (3.26 έτη φωτός) από τη Γη. Αυτό το γνωρίζουμε γιατί το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται μέσα σε μια τεράστια φυσική φούσκα στο διάστημα. Είναι μια σπηλαιώδης περιοχή του διαστήματος όπου η πυκνότητα του υδρογόνου είναι πολύ χαμηλότερη από ότι έξω. Μια σειρά από εκρήξεις supernova τα προηγούμενα 10 έως 20 εκατομμύρια χρόνια έχει χαράξει το κέλυφος.
Τα supernova είναι επικίνδυνα, και όσο πιο κοντά είναι ένας πλανήτης σε έναν τέτοιο αστέρα, τόσο πιο θανατηφόρες είναι οι επιπτώσεις του. Οι επιστήμονες έχουν υποθέσει τις επιπτώσεις που μπορεί να είχαν οι εκρήξεις supernova στη Γη. Η ακτινοβολία γάμμα ενός supernova και οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να μειώσουν το όζον της Γης και να επιτρέψουν την ιονίζουσα υπεριώδη ακτινοβολία να φτάσει στην επιφάνεια του πλανήτη. Οι επιπτώσεις μπορούν επίσης να δημιουργήσουν περισσότερα σωματίδια αερολύματος στην ατμόσφαιρα, αυξάνοντας την κάλυψη των νεφών και προκαλώντας παγκόσμια ψύξη.
Ο πρώτος συγγραφέας του σχετικού ερευνητικού άρθρου είναι ο Θεόδωρος Χριστουδίας από το Κέντρο Έρευνας Κλίματος και Ατμόσφαιρας, στο Ινστιτούτο Κύπρου, στη Λευκωσία. Όπως αναφέρει το άρθρο, η φούσκα ή κέλυφος δεν είναι το μόνο αποδεικτικό στοιχείο κοντινών εκρήξεων SNe τα τελευταία μερικά εκατομμύρια χρόνια. Τα ωκεάνια ιζήματα περιέχουν επίσης 60Fe, ένα ραδιενεργό ισότοπο του σιδήρου με ημιζωή 2,6 εκατομμύρια χρόνια. Οι SNe εκπέμπουν 60Fe στο διάστημα όταν εκρήγνυνται, υποδεικνύοντας ότι ένας κοντινό supernova εκρήγνυται περίπου πριν από 2 εκατομμύρια χρόνια. Υπάρχει επίσης 60Fe στα ωκεάνια ιζήματα που υποδεικνύει μια άλλη εκρήξη SN περίπου πριν από 8 εκατομμύρια χρόνια.
Οι ερευνητές έχουν συσχετίσει μια εκρηκτική SN με τη μαζική εξαφάνιση του ύστερου Δεβονίου περίπου πριν από 370 εκατομμύρια χρόνια. Βρήκαν σπόρους φυτών που είχαν καεί από το υπεριώδες φως, υποδεικνύοντας ότι κάτι ισχυρό είχε εξαντλήσει τη στρώση όζοντος της Γης. Πράγματι, η βιοποικιλότητα της Γης μειώθηκε για περίπου 300.000 χρόνια πριν από τη μαζική εξαφάνιση του ύστερου Δεβονίου, υποδεικνύοντας ότι πολλές SNe θα μπορούσαν να έπαιξαν ρόλο. Η στρώση όζοντος της Γης είναι σε συνεχή αλλαγή. Καθώς η ενέργεια UV φτάνει σε αυτήν, διασπά τα μόρια του όζοντος (O3). Αυτό διασπά την ενέργεια UV και τα άτομα του οξυγόνου συνδυάζονται ξανά σε O3. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται.
Αυτό είναι ένα απλοποιημένο παράδειγμα της ατμοσφαιρικής χημείας που εμπλέκεται, αλλά εξυπηρετεί για να εικονογραφήσει τον κύκλο. Ένα κοντινό supernova μπορεί να καταστρέψει τον κύκλο, εξαντλώντας τη στήλη του όζοντος και επιτρέποντας στην πιο θανατηφόρα UV να φτάσει στην επιφάνεια της Γης. Αλλά στο νέο άρθρο, ο Χριστουδίας και οι συν-συγγραφείς του υποδεικνύουν ότι η στρώση του όζοντος της Γης είναι πολύ πιο ανθεκτική απ’ ό,τι νομίζαμε και προσφέρει επαρκή προστασία από SNe εντός 100 παρσέκ. Ενώ προηγούμενοι ερευνητές έχουν μοντελοποιήσει την ατμόσφαιρα της Γης και την αντίδρασή της σε ένα κοντινό SN, οι συγγραφείς λένε ότι έχουν βελτιώσει αυτό το έργο.
Μοντελοποίησαν την ατμόσφαιρα της Γης με ένα μοντέλο Earth Systems Model with Atmospheric Chemistry (EMAC) για να μελετήσουν την επίδραση κοντινών εκρήξεων SNe σε αυτή. Χρησιμοποίησαν το EMAC για να μοντελοποιήσουν “την πολύπλοκη δυναμική κυκλοφορία αέρα, τη χημεία και τις επιδράσεις διαδικασιών” της ατμόσφαιρας της Γης. Αυτό είναι απαραίτητο για “την προσομοίωση της απώλειας του στρώματος του όζοντος σε απάντηση σε υψηλή ιονισμό, οδηγώντας σε ιονισμένη πυρηνογέννεση και αύξηση των σωματιδίων στα νέφη (CCN).”
“Υποθέτουμε έναν αντιπροσωπευτικό κοντινό SN με ρυθμούς ιονισμού γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα που είναι 100 φορές υπάρχοντα επίπεδα,” γράφουν. Αυτός συμφωνεί με την έκρηξη ενός supernova περίπου 100 παρσέκ. “Η μέγιστη εξάντληση του στρώματος του όζοντος στους πόλους είναι λιγότερη από την υφιστάμενη τεχνητή τρύπα του όζοντος της ανθρώπινης δραστηριότητας στην Ανταρκτική, που ανέρχεται σε απώλεια στήλης του όζοντος 60–70%,” εξηγούν οι συγγραφείς. “Από την άλλη πλευρά, υπάρχει αύξηση του όζοντος στην τροπόσφαιρα, αλλά είναι καλά εντός των επιπέδων που προκύπτουν από πρόσφατη ανθρωπογενή ρύπανση.” Αλλά ας ασχοληθούμε με το βασικό ζήτημα. Θέλουμε να ξέρουμε αν η βιόσφαιρα της Γης είναι ασφαλής ή όχι.
Η μέγιστη μέση εξάντληση του στρώματος του όζοντος από 100 φορές περισσότερη ιονιστική ακτινοβολία από το κανονικό, αντιπροσωπευτική ενός κοντινού SN, είναι περίπου 10% παγκοσμίως. Είναι περίπου η ίδια μείωση που προκαλεί η ανθρωπογενής ρύπανση. Δεν θα επηρεάσει τη βιόσφαιρα πολύ. “Παρόλο που είναι σημαντική, είναι απίθανο ότι τέτοιες αλλαγές του όζοντος θα είχαν μείζονα αντίκτυπο στη βιόσφαιρα, ιδιαίτερα επειδή η πλειονότητα της απώλειας του όζοντος βρίσκεται στα υψηλά πλάτη,” εξηγούν οι συγγραφείς. Αλλά αυτό είναι για τη σύγχρονη Γη. Κατά το Προκάμβριο, πριν η ζωή εκραγεί σε πολλαπλά είδη, η ατμόσφαιρα είχε μόνο περίπου 2% οξυγόνο. Πώς θα μπορούσε να επηρεάσει ένας SN αυτό;
“Προσομοιώσαμε μια ατμόσφαιρα 2% οξυγόνου επειδή αυτό θα αντιπροσώπευε πιθανώς συνθήκες όπου η αναδυόμενη βιόσφαιρα στην ξηρά θα ήταν ακόμα ευαίσθητη στην εξάντληση του όζοντος. Η απώλεια του όζοντος είναι περίπου 10–25% στις μεσογειακές περιοχές και μια τάξη μεγέθους χαμηλότερη στις τροπικές περιοχές,” γράφουν οι συγγραφείς. Στα ελάχιστα επίπεδα του όζοντος στους πόλους, η ιονιστική ακτινοβολία από ένα SN μπορεί τελικά να αυξήσει τη στήλη του όζοντος. “Καταλήγουμε ότι αυτές οι αλλαγές του όζοντος της ατμόσφαιρας είναι απίθανο να είχαν μείζονα αντίκτυπο στην αναδυόμενη βιόσφαιρα στην ξηρά κατά το Προκάμβριο.” συμπερένουν οι ερευνητές.
Τι γίνεται με την παγκόσμια ψύξη; Η παγκόσμια ψύξη θα αυξηθεί, αλλά όχι σε επικίνδυνο βαθμό. Πάνω από τον Ειρηνικό και τον Νότιο ωκεανό, τα CCN μπορεί να αυξηθούν κατά έως και 100%, που ακούγεται πολύ. “Αυτές οι αλλαγές, ενώ κλιματικά σχετικές, είναι συγκρίσιμες με την αντίθεση μεταξύ της αγνής ατμόσφαιρας και της μολυσμένης παρούσας,” γράφουν οι συγγραφείς.
Πηγή: Techmaniacs
