Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mempelajari bagaimana supernova dapat memengaruhi kehidupan di Bumi. Supernova adalah peristiwa yang sangat kuat, dan tergantung pada seberapa dekat mereka dengan Bumi, mereka dapat memiliki konsekuensi mulai dari bencana besar hingga yang tidak penting. Tapi sekarang, para ilmuwan di balik makalah baru mengatakan mereka memiliki bukti spesifik yang menghubungkan satu atau lebih supernova dengan peristiwa kepunahan 2,6 juta tahun yang lalu.
Sekitar 2,6 juta tahun yang lalu, satu atau lebih supernova meledak sekitar 50 parsec, atau sekitar 160 tahun cahaya, jauh dari Bumi. Pada saat yang sama, ada juga peristiwa kepunahan di Bumi, yang disebut kepunahan megafauna laut Pliosen. Hingga sepertiga dari spesies laut besar di Bumi musnah pada saat itu, kebanyakan dari mereka hidup di perairan pantai yang dangkal.
“Kali ini berbeda. Kami memiliki bukti kejadian terdekat pada waktu tertentu. " - Dr. Adrian Melott, Universitas Kansas.
Makalah baru ini menarik hubungan antara supernova dan kepunahan, dan menunjukkan bahwa partikel yang disebut muon adalah pihak yang bersalah. Buktinya tidak hanya dalam catatan fosil, tetapi dalam lapisan jenis radioaktif dari Besi yang tersimpan di Bumi sekitar 2,6 juta tahun yang lalu, yang disebut Besi 60. Buktinya juga keluar di luar angkasa, dalam bentuk fitur gelembung yang diperluas yang diciptakan oleh satu atau lebih supernova.
Makalah ini dari penulis utama Adrian Melott, profesor emeritus fisika dan astronomi di University of Kansas, dan rekan penulis di Universidade Federal de São Carlos, di Brasil. Melott mengatakan dalam siaran pers bahwa selama 15 tahun ia telah mempelajari efek supernova terhadap Bumi. Tetapi makalah ini jauh lebih spesifik, dan menghubungkan kepunahan Pliosen dengan supernova spesifik. “Kali ini berbeda. Kami memiliki bukti kejadian terdekat pada waktu tertentu, ”kata Melott. "Kami tahu tentang seberapa jauh mereka, sehingga kami benar-benar dapat menghitung bagaimana itu akan mempengaruhi Bumi dan membandingkannya dengan apa yang kami ketahui tentang apa yang terjadi pada saat itu - itu jauh lebih spesifik."
Jadi, apa yang dikatakan spesifik ini kepada kita?
Pertama-tama, mari kita bicara besi, khususnya besi 60. Besi 60 adalah isotop besi elemen. Isotop hanyalah sebuah atom dengan jumlah neutron yang berbeda di nukleusnya. Semua besi memiliki jumlah proton yang sama — 26 — dan jumlah elektron yang sama, juga 26. Tetapi jumlah neutronnya dapat bervariasi. Sebagian besar besi di alam semesta, termasuk di Bumi, adalah besi 56. Besi 56 memiliki nukleus stabil terdiri dari 26 proton dan 30 neutron. Besi 56 stabil, artinya tidak radioaktif dan tidak membusuk.
Namun di Bumi ini, ada juga sejumlah Besi 60, dengan nukleus tidak stabil yang mengandung 26 proton dan 34 neutron. Itu radioaktif, dan meluruh hingga akhirnya menjadi nikel. Ada residu Iron 60 pada waktu yang berbeda di seluruh catatan geologis, dengan lonjakan besar sekitar 2,6 juta tahun yang lalu. Tapi inilah masalahnya: besi apa pun yang merupakan bagian dari Bumi ketika Bumi terbentuk akan lama membusuk menjadi nikel. Tidak akan ada jejak yang tersisa.
"Sejauh pertengahan 1990-an, orang-orang berkata," Hei, cari besi-60. Ini adalah tanda karena tidak ada cara lain untuk sampai ke bumi selain dari supernova. '"- Adrian Melott, University of Kansas.
Jadi jika ada lonjakan besi 60 2,6 juta tahun yang lalu, itu harus datang dari suatu tempat. Dan di suatu tempat itu hanya ruang. Dan karena supernova adalah satu-satunya hal yang dapat membuat besi dan menyebarkannya melalui ruang angkasa, itu harus dari supernova.
Tetapi besi 60 tidak membunuh hewan laut besar. Tentu, ini radioaktif, tetapi bukan penyebab di balik kepunahan. Itu hanya bukti supernova sekaligus kepunahan.
Ada bukti lain yang mendukung teori "kematian oleh supernova": gelembung raksasa di luar angkasa.
Fitur ini disebut Local Bubble, rongga berlubang di media antarbintang. Media antarbintang adalah materi dan radiasi yang ada di ruang antara sistem bintang, dalam sebuah galaksi. Ini pada dasarnya adalah gas, debu, dan sinar kosmik, dan mengisi ruang antara sistem tata surya.
Bubble Lokal adalah bentuk yang telah dilubangi dari media antarbintang oleh satu atau lebih supernova. Tata Surya kita ada di dalamnya, seperti bintang-bintang seperti Antares dan Beta Canis Majoris.
Tidak ada acara lain yang bisa melubangi Gelembung Lokal. Ketika sebuah supernova meledak, gelombang kejut membersihkan gas dan debu di daerahnya, menciptakan gelembung. Gelembung itu tidak sepenuhnya kosong, ada beberapa gas yang sangat panas dan sangat rendah kerapatan di dalamnya. Tetapi sebagian besar awan gas hilang.
"Kami memiliki Gelembung Lokal di media antarbintang," kata Melott. "Kami tepat di ujung tanduknya. Itu adalah wilayah raksasa sekitar 300 tahun cahaya. Ini pada dasarnya sangat panas, gas dengan densitas sangat rendah — hampir semua awan gas telah tersapu keluar darinya. Cara terbaik untuk membuat gelembung seperti itu adalah banyak supernova yang meniupnya lebih besar dan lebih besar, dan itu sepertinya cocok dengan ide rantai. ”
Jadi jika bukti, baik Gelembung Lokal dan Besi 60, mendukung terjadinya beberapa supernova yang menyebabkan kepunahan megafauna laut Pliosen, apa sebenarnya mekanisme kepunahan itu? Iron 60 tidak bisa melakukannya, dan gelembung juga tidak bisa keluar di luar angkasa. Jadi apa yang terjadi?
Melott dan timnya mengatakan itu semua bermuara pada partikel sub-atom yang disebut muon.
"Deskripsi terbaik tentang muon adalah elektron yang sangat berat — tetapi muon beberapa ratus kali lebih masif daripada elektron." - Adrian Melott, penulis utama, Universitas Kanasas.
Ketika supernova menyebarkan Iron 60 di Bumi, itu bukan satu-satunya yang turun dari angkasa. Ada juga muon. Muon dapat digambarkan sebagai "elektron berat" menurut Melott. Dan meskipun kami terus-menerus menerima muon dari luar angkasa, sebagian besar dari mereka melewati kami tanpa bahaya, dengan hanya yang aneh berinteraksi dengan kami dan membentuk bagian dari radiasi yang terus-menerus kami bombardir.
"Deskripsi terbaik tentang muon adalah elektron yang sangat berat - tetapi muon adalah beberapa ratus kali lebih masif daripada sebuah elektron," kata Melott. "Mereka sangat menembus. Bahkan biasanya, ada banyak dari mereka yang melewati kita. Hampir semuanya lewat tanpa berbahaya, namun sekitar seperlima dari dosis radiasi kita berasal dari muon. ”
Tapi itu berubah ketika supernova meledak. Akan ada ratusan kali muon lebih banyak dari jumlah latar belakang normal. Dan untuk hewan yang lebih besar dengan area permukaan yang lebih besar, itu berarti paparan radiasi yang jauh lebih besar.
"Tapi ketika gelombang sinar kosmik ini menghantam, gandakan beberapa muon itu dengan beberapa ratus," kata Melott. “Hanya sebagian kecil dari mereka yang akan berinteraksi dengan cara apa pun, tetapi ketika jumlahnya sangat besar dan energinya sangat tinggi, Anda mendapatkan peningkatan mutasi dan kanker - ini akan menjadi efek biologis utama. Kami memperkirakan tingkat kanker akan naik sekitar 50 persen untuk ukuran manusia - dan semakin besar Anda, semakin buruk itu. Untuk gajah atau ikan paus, dosis radiasi meningkat. "
Jadi, supernova jauh menyebabkan lonjakan besar-besaran dalam jumlah muon yang menyerang Bumi, meningkatkan timbulnya kanker, terutama pada hewan laut besar. Dan karena semakin dalam seekor hewan di dalam air, semakin terlindunginya, kepunahan untuk hewan laut yang lebih besar di perairan pantai yang dangkal adalah produk sampingan.
Satu hewan laut yang sangat besar — dan terkenal — punah selama kepunahan megafauna laut Pliosen: Megalodon, salah satu pemangsa terbesar dan paling kuat yang pernah hidup di Bumi.
Megalodon adalah hiu kuno sebesar bus sekolah yang punah 2,6 juta tahun yang lalu. "Salah satu kepunahan yang terjadi 2,6 juta tahun yang lalu adalah Megalodon," kata Melott. "Bayangkan Hiu Putih Besar di 'Rahang,' yang sangat besar - dan itu Megalodon, tapi itu seukuran bus sekolah. Mereka menghilang begitu saja pada waktu itu. Jadi, kita bisa berspekulasi itu mungkin ada hubungannya dengan muon. Pada dasarnya, semakin besar makhluk itu semakin besar pula peningkatan radiasi. ”
Seperti yang diakui Melott, ada beberapa spekulasi yang terjadi di sini. Mungkin ada alasan lain untuk kepunahannya, termasuk pendinginan lautan sebagai akibat dari zaman es. Permukaan laut juga akan turun selama zaman es, yang berarti bahwa spesies tersebut kehilangan area perawatan yang baik.
Megalodon bukan satu-satunya spesies yang punah selama waktu itu. Dalam sebuah makalah 2017, para peneliti mendokumentasikan kepunahan megafauna laut lainnya termasuk mamalia, burung laut, dan kura-kura. Tetapi bisakah satu atau lebih supernova menyebabkan semua ini?
Bumi berada dalam periode variabilitas iklim pada saat itu, sehingga sulit untuk menghilangkan efek individual yang dimiliki oleh supernova dan perubahan iklim pada kepunahan. Dan penelitian lain menunjukkan hubungan supernova yang berbeda dengan kepunahan Pliocene-Pleistocene.
Dalam sebuah studi tahun 2002, para peneliti melihat Gelembung Lokal, dan pada Besi Bumi 60, dan menyimpulkan bahwa keduanya merupakan faktor dalam kepunahan. Tetapi mereka mengemukakan mekanisme yang berbeda. Mereka mengatakan bahwa supernova menyebabkan gelombang sinar ultraviolet untuk menyerang Bumi, membunuh makhluk kecil di dasar rantai makanan, dan pada gilirannya menyebabkan megafauna laut yang lebih besar sekarat.
Bagi Melott dan timnya, teori supernova muon adalah bagian darinya. Peneliti University of Kansas mengatakan bukti supernova, atau serangkaian dari mereka, adalah "potongan puzzle lain" untuk mengklarifikasi kemungkinan alasan kepunahan batas Pliocene-Pleistocene.
"Benar-benar belum ada penjelasan yang bagus untuk kepunahan megafaunal laut," kata Melott. “Ini bisa jadi satu. Ini adalah perubahan paradigma ini - kami tahu sesuatu terjadi dan kapan itu terjadi, jadi untuk pertama kalinya kami benar-benar dapat menggali dan mencari sesuatu dengan cara yang pasti. Kita sekarang dapat benar-benar yakin tentang apa efek radiasi dengan cara yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. "
- Makalah Ilmiah: Kepunahan megafauna laut Pliosen dan dampaknya terhadap keanekaragaman fungsional.
- Siaran Pers: Para peneliti mempertimbangkan apakah supernova membunuh hewan lautan besar saat fajar Pleistocene
- Makalah Ilmiah: Hipotesis: Dosis Radiasi Muon dan Kepunahan Megafaunal Laut di akhir-Pliosen Supernova
- Makalah Ilmiah: BUKTI UNTUK PENGECUALIAN DI SEKITAR SUPERNOVA
