Çalışma, Dünya’nın atmosferinin yakındaki süpernovalara karşı en iyi savunmamız olduğunu ileri sürüyor

Dünyanın koruyucu atmosferi milyarlarca yıldır yaşamı barındırıyor ve evrimin bizim gibi karmaşık yaşam formları ürettiği bir sığınak yaratıyor. Ozon tabakası, biyosferin ölümcül UV radyasyonundan korunmasında kritik bir rol oynar. Güneşin güçlü UV çıkışının %99’unu engeller. Dünyanın manyetosferi de bizi barındırır.

Ancak güneş nispeten uysaldır. Ozon ve manyetosfer bizi güçlü süpernova patlamalarından korumada ne kadar etkilidir?

Her milyon yılda bir, yani Dünya’nın 4,5 milyar yıllık ömrünün küçük bir kısmı, Dünya’nın 100 parsek (326 ışıkyılı) yakınında büyük bir yıldız patlıyor. Bunu biliyoruz çünkü güneş sistemimiz, Yerel Kabarcık adı verilen uzayda devasa bir kabarcığın içinde yer alıyor.

Bu, hidrojen yoğunluğunun baloncuğun dışına göre çok daha düşük olduğu, uzayın mağaramsı bir bölgesidir. Önceki 10 ila 20 milyon yıldaki bir dizi süpernova patlaması baloncuğu şekillendirdi.

Süpernovalar tehlikelidir ve bir gezegen bir gezegene ne kadar yakınsa etkileri de o kadar ölümcül olur. Bilim insanları, süpernova patlamalarının Dünya üzerinde yarattığı etkiler hakkında spekülasyonlar yaparak bunların kitlesel yok oluşları mı yoksa en azından kısmi yok oluşları mı tetiklediğini merak ediyor.

Bir süpernovanın gama ışını patlaması ve kozmik ışınlar Dünya’nın ozonunu tüketebilir ve iyonlaştırıcı UV radyasyonunun gezegenin yüzeyine ulaşmasına izin verebilir. Etkiler ayrıca atmosferde daha fazla aerosol parçacığı oluşturarak bulut kapsamını artırabilir ve küresel soğumaya neden olabilir.

A yeni araştırma makalesi yayınlanan İletişim Dünya ve Çevre Süpernova patlamalarını ve bunların Dünya üzerindeki etkilerini inceliyor. Başlığı “Dünya’nın atmosferi biyosferi yakındaki süpernovalardan koruyor.” Baş yazar, Kıbrıs Enstitüsü, Lefkoşa, Kıbrıs İklim ve Atmosfer Araştırma Merkezi’nden Theodoros Christoudias’tır.

Yerel Kabarcık, son birkaç milyon yıldaki yakınlardaki çekirdek çöküşü süpernovalarının (SNe) tek kanıtı değil. Okyanus çökeltileri de içerir ⁶⁰Fe, yarı ömrü 2,6 milyon yıl olan demirin radyoaktif izotopu.

Sne sınırdışı ⁶⁰Fe’nin patladığında uzaya fırlaması, yakınlardaki bir süpernovanın yaklaşık 2 milyon yıl önce patladığını gösteriyor. ayrıca var ⁶⁰Yaklaşık 8 milyon yıl önce başka bir SN patlamasına işaret eden çökeltilerdeki Fe.

Araştırmacılar SN patlamasını yaklaşık 370 milyon yıl önceki Geç Devoniyen yok oluşuyla ilişkilendirdiler. Bir makalede araştırmacılar, güçlü bir şeyin Dünya’nın ozon tabakasını tükettiğinin bir göstergesi olan, UV ışığıyla yanmış bitki sporları buldular. Aslında, Dünya’nın biyolojik çeşitliliği Geç Devoniyen neslinin tükenmesinden yaklaşık 300.000 yıl önce azaldı; bu da birden fazla SNe’nin bir rol oynayabileceğini öne sürüyor.

Dünyanın ozon tabakası sürekli bir değişim halindedir. UV enerjisi ona ulaştıkça ozon moleküllerini (O₃) ayrı. Bu, UV enerjisini dağıtır ve oksijen atomları birleşerek O’ya dönüşür.₃ Tekrar. Döngü tekrarlanır.

Bu, ilgili atmosferik kimyanın basitleştirilmiş bir versiyonudur, ancak döngüyü açıklamaya hizmet eder. Yakındaki bir süpernova döngüyü bozabilir, ozon sütununun yoğunluğunu tüketebilir ve daha ölümcül UV’nin Dünya yüzeyine ulaşmasına neden olabilir.

Ancak yeni makalede Christoudias ve yazar arkadaşları, Dünya’nın ozon tabakasının sanıldığından çok daha dayanıklı olduğunu ve 100 parsek içinde SNe’ye karşı yeterli koruma sağladığını ileri sürüyor. Önceki araştırmacılar Dünya’nın atmosferini ve yakındaki bir SN’ye tepkisini modellemiş olsa da, yazarlar bu çalışmayı geliştirdiklerini söylüyorlar.

Yakındaki SNe patlamalarının Dünya atmosferi üzerindeki etkisini incelemek için Dünya atmosferini, Atmosfer Kimyası (EMAC) modeliyle Dünya Sistemleri Modeli ile modellediler. Yazarlar, EMAC’ı kullanarak Dünya atmosferinin “karmaşık atmosferik dolaşım dinamiklerini, kimyasını ve süreç geri bildirimlerini” modellediklerini söylüyorlar.

Bunlar, “yüksek iyonizasyona yanıt olarak stratosferik ozon kaybını simüle etmek, iyonun indüklediği çekirdekleşmeye ve CCN’ye (bulut yoğunlaşma çekirdekleri) parçacık büyümesine yol açmak” için gereklidir.

“Atmosferdeki mevcut seviyelerin 100 katı olan GCR (galaktik kozmik ışın) iyonizasyon oranlarına sahip SN yakınında bir temsilci olduğunu varsayıyoruz” diye yazıyorlar. Bu, yaklaşık 100 parsek veya 326 ışıkyılı uzaklıktaki bir süpernova patlamasıyla ilişkilidir.

Yazarlar, “Kutuplardaki maksimum ozon tabakasının incelmesi, Antarktika üzerindeki günümüzün insan kaynaklı ozon deliğinden daha azdır, bu da %60-70’lik bir ozon sütunu kaybına tekabül etmektedir” diye açıklıyor. “Öte yandan, troposferde ozonda bir artış var, ancak bu, son zamanlardaki antropojenik kirlilikten kaynaklanan seviyeler içerisinde.”

Ama hadi kovalamayı keselim. Dünyanın biyosferinin güvenli olup olmadığını bilmek istiyoruz.

Yakındaki bir SN’yi temsil eden, normalden 100 kat daha fazla iyonlaştırıcı radyasyondan kaynaklanan maksimum ortalama stratosferik ozon tabakası küresel olarak yaklaşık %10’dur. Bu, antropojenik kirliliğin neden olduğu azalmayla hemen hemen aynı. Biyosferi pek etkilemez.

Yazarlar şöyle açıklıyor: “Önemli olmasına rağmen, bu tür ozon değişikliklerinin biyosfer üzerinde büyük bir etkiye sahip olması pek mümkün değil, özellikle de ozon kaybının çoğunun yüksek enlemlerde meydana geldiği tespit edildiğinden.”

Ama bu modern Dünya için geçerli. Kambriyen öncesi dönemde, yaşamın çeşitli formlarda patlamasından önce, atmosferde yalnızca %2 civarında oksijen vardı. Bir SN bunu nasıl etkiler? Yazarlar şöyle yazıyor: “%2’lik bir oksijen atmosferini simüle ettik çünkü bu muhtemelen karada ortaya çıkan biyosferin ozon tabakasının incelmesine karşı özellikle hassas olacağı koşulları temsil ediyor.”

Yazarlar, “Ozon kaybı orta enlemlerde yaklaşık %10-25 civarındadır ve tropik bölgelerde bu oran daha da düşüktür” diye yazıyor. Kutuplardaki minimum ozon seviyelerinde, SN’den gelen iyonlaştırıcı radyasyon aslında ozon sütununun artmasına neden olabilir. Sonuç olarak, “Atmosferik ozondaki bu değişikliklerin, Kambriyen döneminde karada ortaya çıkan biyosfer üzerinde büyük bir etkiye sahip olmasının pek mümkün olmadığı sonucuna vardık.”

Peki ya küresel soğutma?

Küresel soğuma artacak, ancak tehlikeli bir boyuta ulaşmayacak. Pasifik ve Güney okyanuslarında CCN %100’e kadar artabilir ki bu çok fazla gibi görünüyor. “Bu değişiklikler, iklim açısından önemli olsa da, sanayi öncesi bozulmamış atmosfer ile günümüzün kirli atmosferi arasındaki kontrastla karşılaştırılabilir.” Bunun da atmosferi bizim şimdi ısıttığımız miktar kadar soğutacağını söylüyorlar.

Araştırmacılar, çalışmalarının bireyleri değil biyosferin tamamını ilgilendirdiğine dikkat çekiyor. “Çalışmamız, yüksek iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmanın insan ve hayvanlara yönelik doğrudan sağlık risklerini dikkate almıyor” diye yazıyorlar.

Bireysel koşullara bağlı olarak bireyler zaman içinde tehlikeli düzeyde radyasyona maruz kalabilir. Ancak genel olarak, UV radyasyonundaki 100 kat artışa rağmen biyosfer mırıldanmaya devam edecek. Atmosferimiz ve manyetosferimiz bununla başa çıkabilir.

Yazarlar, “Genel olarak, yakınlardaki SNe’nin Dünya’da kitlesel yok oluşlara neden olma ihtimalinin düşük olduğunu bulduk” diye yazıyor. “Gezegenimizin atmosferinin ve jeomanyetik alanının, biyosferi yakınlardaki SNe’nin etkilerinden etkili bir şekilde koruduğu ve bunun da son yüz milyon yıl boyunca karada yaşamın gelişmesine olanak sağladığı sonucuna vardık.”

Bu çalışma, süpernova patlamaları mesafeyi koruduğu sürece Dünya’nın biyosferinin büyük zarar görmeyeceğini gösteriyor.