Due supernove vicine esplose circa 2,5 e otto milioni di anni fa avrebbero potuto provocare un impoverimento scaglionato dello strato di ozono terrestre, portando a una serie di ripercussioni per la vita sulla Terra.

In particolare, due milioni e mezzo di anni fa la Terra stava cambiando radicalmente. Il Pliocene, che fu un'epoca calda e mite, stava finendo e il Pleistocene, un'era di glaciazioni ripetute conosciuta come l'era glaciale, stava cominciando. Le variazioni naturali nell'orbita e nell'oscillazione della Terra probabilmente hanno spiegato il cambiamento del clima, ma l'evento simultaneo di una supernova potrebbe fornire informazioni sulla diversificazione della vita durante quest'epoca.

Si pensa che questa supernova si sia verificata tra 163 e 326 anni luce di distanza (50-100 parsec) dalla Terra. Per prospettiva, il nostro vicino stellare più prossimo, Prossima Centauri, dista 4,2 anni luce.

Conseguenze per la Terra

Le supernovae possono sterilizzare tutti i pianeti abitati vicini che si trovano sulla traiettoria delle loro dannose radiazioni ionizzanti. Le supernove vicine potrebbero devastare la biologia esistente del nostro pianeta? Un ricercatore voleva scoprirlo. Dottor Brian Thomas, un astrofisico della Washburn University in Kansas, STATI UNITI D'AMERICA, ha modellato gli impatti biologici sulla superficie terrestre, sulla base di prove geologiche di supernove vicine 2,5 milioni e 8 milioni di anni fa. Nel suo ultimo articolo, Thomas ha studiato i raggi cosmici dalle supernove mentre si propagavano attraverso la nostra atmosfera fino alla superficie, per capire il loro effetto sugli organismi viventi.

Guardando i reperti fossili durante il confine Pliocene-Pleistocene (2,5 milioni di anni fa), assistiamo a un drammatico cambiamento nella documentazione fossile e nella copertura del suolo a livello globale. Thomas dice a Astrobiology Magazine che "ci sono stati dei cambiamenti, soprattutto in Africa, che è passato dall'essere più boscoso a più prateria." Durante questo periodo il record geologico mostra un'elevata concentrazione globale di ferro-60 (60Fe), che è un isotopo radioattivo prodotto durante una supernova.

"Siamo interessati a come le stelle che esplodono influenzano la vita sulla Terra, e si scopre che alcuni milioni di anni fa ci sono stati cambiamenti nelle cose che vivevano in quel momento, " dice Thomas. "Potrebbe essere stato collegato a questa supernova."

Per esempio, c'è stato un cambiamento nell'abbondanza di specie durante il confine Pliocene-Pleistocene. Sebbene non siano avvenute grandi estinzioni di massa, c'era un più alto tasso di estinzione in generale, più speciazione e un cambiamento nella vegetazione.

Non proprio così mortale

In che modo una supernova vicina influenzerebbe la vita sulla Terra? Thomas si lamenta che le supernovae sono spesso esemplificate come "la supernova si spegne e tutto muore", ma non è proprio così. La risposta sta nell'atmosfera. Oltre la protezione solare, lo strato di ozono protegge tutta la biologia da dannosi, radiazioni ultraviolette (UV) che alterano geneticamente. Thomas ha utilizzato modelli climatici globali, recenti modelli di chimica atmosferica e trasferimento radiativo (la propagazione della radiazione attraverso gli strati dell'atmosfera) per comprendere meglio come il flusso di raggi cosmici dalle supernove altererebbe l'atmosfera terrestre, in particolare lo strato di ozono.

Una cosa da notare è che i raggi cosmici delle supernove non farebbero esplodere tutto in una volta sul loro cammino. Il mezzo intergalattico agisce come una specie di setaccio, rallentando l'arrivo dei raggi cosmici e della "pioggia di ferro radioattivo" (60Fe) per centinaia di migliaia di anni, Rivista di astrobiologia di Thomastell. Le particelle a più alta energia raggiungeranno prima la Terra e interagiranno con la nostra atmosfera in modo diverso rispetto alle particelle a più bassa energia che arriveranno dopo. Lo studio di Thomas ha modellato l'esaurimento dell'ozono 100, 300, e 1, 000 anni dopo che le particelle iniziali di una supernova iniziarono a penetrare nella nostra atmosfera. interessante, l'esaurimento ha raggiunto il picco (a circa il 26%) per il caso di 300 anni, battendo il caso di 100 anni.

I raggi cosmici ad alta energia nel caso di 100 anni sfreccerebbero attraverso la stratosfera e depositerebbero la loro energia sotto lo strato di ozono, esaurirlo di meno, mentre i raggi cosmici meno energetici che arrivano durante l'intervallo di 300 anni depositerebbero più energia nella stratosfera, impoverimento significativo dell'ozono.

Una diminuzione dell'ozono potrebbe essere una preoccupazione per la vita in superficie. "Questo lavoro è un passo importante verso la comprensione dell'impatto delle supernove vicine sulla nostra biosfera, "dice la dottoressa Dimitra Atri, un fisico computazionale presso il Blue Marble Space Institute of Science di Seattle, STATI UNITI D'AMERICA.

Effetti misti

Thomas ha esaminato diversi possibili effetti biologicamente dannosi (eritema, cancro della pelle, cataratta, inibizione della fotosintesi del fitoplancton marino e danni alle piante) a diverse latitudini a causa dell'aumento della radiazione UV derivante da uno strato di ozono impoverito. Hanno mostrato danni maggiori su tutta la linea, generalmente crescente con la latitudine, il che ha senso visti i cambiamenti che vediamo nei reperti fossili. Però, gli effetti non sono ugualmente dannosi per tutti gli organismi. Plancton, i principali produttori di ossigeno, sembrava essere minimamente influenzato. I risultati hanno anche suggerito un piccolo aumento del rischio di scottature solari e cancro della pelle tra gli esseri umani.

Così, le supernove vicine provocano estinzioni di massa? Dipende, dice Tommaso. "C'è un cambiamento più sottile; invece di un 'cancellare tutto', alcuni [organismi] stanno meglio e altri stanno peggio." Ad esempio alcune piante hanno mostrato un aumento della resa, come la soia e il grano, mentre altri impianti hanno mostrato una produttività ridotta. "Calza, " Tommaso afferma, riferendosi al cambiamento di specie nei reperti fossili.

Nel futuro, Thomas spera di espandere questo lavoro ed esaminare i possibili collegamenti tra l'evoluzione umana e le supernove.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.