Známe konečně původ života na Zemi? Blízká supernova mohla podpořit rozmanitý život na naší planetě

Když masivní hvězda exploduje jako supernova, neuvolní jen mimořádné množství energie. Výbuchy supernov jsou zodpovědné za vznik některých těžkých prvků, včetně železa, které je explozí vyvrženo do vesmíru.

Na Zemi existují dvě akumulace izotopu železa Fe60 v sedimentech mořského dna, které vědci vysledovali zhruba před dvěma až třemi miliony let a před pěti až šesti miliony let. Exploze, při nichž železo vzniklo, zároveň Zemi nadávkovaly kosmickým zářením. V novém výzkumu předloženém časopisu Astrophysical Journal Letters vědci zkoumají, kolik energie se dostalo na Zemi z těchto explozí a jak toto záření mohlo ovlivnit život na Zemi.

Článek nese název „Life in the Bubble: How a nearby supernova left ephemeral footprints on cosmic-ray spectrum and indelible imprints on life“ (Život v bublině: Jak blízká supernova zanechala efemérní stopy ve spektru kosmického záření a nesmazatelné otisky na životě). Hlavní autorkou je Caitlyn Nojiri z Kalifornské univerzity v Santa Cruz.

„Život na Zemi se neustále vyvíjí pod neustálým působením ionizujícího záření pozemského i kosmického původu,“ píší autoři. Pozemské záření se v průběhu miliard let pomalu snižuje. Ne však kosmické záření. Množství kosmického záření, kterému je Země vystavena, se mění s tím, jak se naše sluneční soustava pohybuje galaxií. „Aktivita blízkých supernov (SN) má potenciál zvýšit úroveň záření na povrchu Země o několik řádů, což by mělo mít zásadní vliv na vývoj života,“ píší.

Autoři vysvětlují, že dva miliony let stará akumulace pochází přímo z výbuchu supernovy a starší akumulace je z doby, kdy Země procházela bublinou. Bublina v názvu studie pochází ze zvláštního typu hvězd, které se nazývají OB hvězdy. OB hvězdy jsou hmotné, horké a krátce žijící hvězdy, které obvykle vznikají ve skupinách. Tyto hvězdy vyzařují silný výtokový vítr, který vytváří „bubliny“ horkého plynu v mezihvězdném prostředí. Naše Sluneční soustava se nachází uvnitř jedné z těchto bublin, nazývané Místní bublina, která je široká téměř 1 000 světelných let a vznikla před několika miliony let.

Země vstoupila do lokální bubliny asi před pěti nebo šesti miliony let, což vysvětluje starší akumulaci Fe60. Podle autorů je mladší akumulace Fe60 z doby před dvěma nebo třemi miliony let přímo ze supernovy.

„Je pravděpodobné, že pík 60Fe v době přibližně 2-3 mil. let pochází ze supernovy, která se vyskytla v asociaci Horní Centaurus Lupus v souhvězdí Štíra (~140 pc) nebo v asociaci Tucana Horologium (~70 pc). Zatímco vrchol ~ 5-6 Myr lze pravděpodobně připsat vstupu Sluneční soustavy do bubliny,“ píší autoři. Místní bublina není klidné místo. K jejímu vzniku bylo zapotřebí několika supernov. Autoři píší, že k vytvoření LB bylo zapotřebí 15 explozí SN za posledních 15 milionů let. „Z rekonstrukce historie LB víme, že během posledních 6 mil. let explodovalo nejméně 9 SN,“ píší.

Vědci vzali všechna data a vypočítali množství záření z více SNe v LB. „Není jasné, jaké by byly biologické účinky takových dávek záření,“ píší, ale diskutují některé možnosti. Dávka záření mohla být dostatečně silná na to, aby se v DNA vytvořily dvouřetězcové zlomy. To je závažné poškození, které může vést k chromozomálním změnám a dokonce k odumření buněk. Existují však i další účinky z hlediska vývoje života na Zemi.

„Dvojvláknové zlomy v DNA mohou potenciálně vést k mutacím a skokům v diverzifikaci druhů,“ píší vědci. Článek z roku 2024 ukázal, že „rychlost diverzifikace virů v africkém jezeře Tanganika se zrychlila před 2-3 mil. let“. Mohlo by to souviset s radiací SN? „Bylo by lákavé lépe pochopit, zda to lze přičíst nárůstu dávky kosmického záření, který podle našich předpokladů v tomto období nastal,“ podotýkají autoři.

Záření SN nebylo dostatečně silné na to, aby vyvolalo vymírání. Mohlo však být dostatečně silné na to, aby vyvolalo více mutací, což by mohlo vést k větší diverzifikaci druhů. Záření je vždy součástí životního prostředí. Stoupá a klesá podle toho, jak se vyvíjejí události a jak se Země pohybuje v galaxii. Nějakým způsobem musí být součástí rovnice, která vytvořila rozmanitost života na naší planetě.

„Je tedy jisté, že kosmické záření je klíčovým faktorem prostředí při posuzování životaschopnosti a evoluce života na Zemi, a klíčová otázka se týká prahu, kdy je záření příznivým nebo škodlivým spouštěčem při zvažování evoluce druhů,“ píší autoři ve svém závěru. Bohužel zatím přesně nechápeme, jak záření ovlivňuje biologii, jaké prahové hodnoty mohou existovat a jak se mohou v průběhu času měnit.

„Přesnou hranici lze stanovit pouze na základě jasného pochopení biologických účinků kosmického záření (zejména mionů, které převládají v přízemní vrstvě), které zůstávají velmi neprozkoumané,“ píše Nojiri a její spoluautoři. Studie ukazuje, že ať už to v každodenním životě vidíme, nebo ne, nebo dokonce ať si to uvědomujeme, nebo ne, naše vesmírné prostředí působí na život na Zemi mocnou silou.

Záření SN mohlo v kritických obdobích historie Země ovlivňovat míru mutací a pomáhat tak formovat evoluci. Bez výbuchů supernov by život na Zemi mohl vypadat zcela jinak. Mnoho věcí muselo proběhnout přesně tak, jak má, abychom tu mohli být. Možná, že v dávné minulosti hrály výbuchy supernov určitou roli v evolučním řetězci, který vede až k nám.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: en.wikipedia.org, arxiv.org, cell.com