Una ricerca pubblicata nel mese di aprile ha fornito la prova dell'esplosione di due supernovae in preistoria, a circa 300 anni luce dalla Terra. Ora, un esame del follow-up sulla base di modelli al computer mostra che le supernovae probabilmente hanno esposto la biologia del nostro pianeta ad una raffica di lunga durata di radiazione cosmica, che ha interessato anche l'atmosfera.
"Sono rimasto sorpreso di vedere un effetto più forte di quanto mi aspettassi", ha detto Adrian Melott, professore di fisica presso l'Università del Kansas, che è co-autore del nuovo documento che figura su The Astrophysical Journal Letters, una rivista scientifica peer-reviewed che permette agli astrofisici di pubblicare rapidamente brevi comunicazioni riguardanti ricerche originali.
"Mi aspettavo che ci fosse stato un piccolo effetto," ha detto. "Le supernove erano abbastanza lontane - più di 300 anni luce - che non è esattamente a due passi."
Secondo Melott, inizialmente le due stelle, che sono esplose tra 1,7 e 3,2 milioni di anni fa e tra 6,5 e 8,7 milioni di anni fa ciascuna, avrebbero causato un esplosione di luce blu nel cielo notturno, abbastanza brillante per disturbare il sonno degli animali per un paio di settimane.
Ma il loro effetto principale sarebbe venuto dalle radiazioni, che, dice l'astrofisico, avrebbero esposto a dosi di radiazioni equivalenti a una TAC all'anno ogni creatura che abitava la Terra o le parti poco profonde del mare.
"Le cose più importanti risultano essere i raggi cosmici", ha detto Melott. "Quelli ad alta energia in natura normalmente sono piuttosto rari. Qui raggiungono alti livelli. Per la durata di poche centinaia o migliaia di anni aumentano di un fattore di alcune centinaia. I raggi cosmici ad alta energia sono quelli che possono penetrare l'atmosfera. Possono scomporre le molecole, possono strappare gli elettroni fuori dagli atomi, e questo succede fino al livello del suolo. Normalmente questo accade solo ad alta quota."
I collaboratori di Melott alla ricerca sono Brian Thomas e Emily Engler della Washburn University, Michael Kachelrieß del Institutt for fysikk in Norvegia, Andrew Overholt della MidAmerica Nazarene University e Dimitry Semikoz dell'Observatoire de Paris e Moscow Engineering Physics Institute.
L'esposizione ai raggi cosmici potenziati derivati da supernove avrebbe potuto avere "effetti sostanziali sull'atmosfera terrestre e il biota," scrivono gli autori.
Ad esempio, la ricerca ha suggerito che le supernove potrebbero aver causato un aumento di 20 volte dell'irradiazione da muoni a livello del suolo sulla Terra.
"Un muone è un cugino dell'elettrone, un paio di centinaia di volte più pesante di esso - che penetra centinaia di metri di roccia", ha detto Melott. "Normalmente ci sono un sacco di loro che colpiscono la Terra. Generalmente ci passano attraverso, ma a causa del loro grande numero contribuiscono per circa 1/6 alla nostra dose di radiazione normale. Quindi, se ce ne sono stati 20 volte di più, aprossimativamente si triplica la dose di radiazioni ricevute."
Melott ha detto che il piccolo aumento della radiazione da muoni sarebbe stato abbastanza alto per aumentare il tasso delle mutazioni genetiche e la frequenza della comparsa del cancro, "ma non enormemente. Eppure, se si aumenta il tasso di mutazione si potrebbe accelerare l'evoluzione."
In effetti, una estinzione di massa minore è avvenuta intorno a 2,59 milioni di anni fa, e può essere collegata in parte ai raggi cosmici potenziati che potrebbero aver contribuito a raffreddare il clima della Terra. I nuovi risultati della ricerca mostrano che i raggi cosmici ionizzano l'atmosfera terrestre nella troposfera - il livello più basso dell'atmosfera - ad un livello otto volte superiore al normale. Ciò avrebbe causato un aumento della frequenza dei fulmini.
"C'è stato un cambiamento climatico in questo periodo", ha detto Melott. "Siccità in Africa, e un sacco di foresta si trasformò in savana. In questo periodo e successivamente, abbiamo cominciato ad avere delle glaciazioni che si sono ripetute più e più volte, e non è chiaro il motivo per cui hanno iniziato ad accadere. E' discutibile, ma forse i raggi cosmici hanno qualcosa a che fare con questo".
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