平流層中的臭氧層阻擋有害紫外輻射到達(dá)地球表面,伽馬射線暴將消耗臭氧層,讓紫外線輻射通過。來源:NASA

大規(guī)模滅絕總是與“厄運(yùn)”和“陰暗”相聯(lián)系,它總能牽動(dòng)我們的思緒,拓展我們的想象空間。畢竟,“恐龍的滅絕或許由小行星撞擊引起”這樣的猜測,聽起來是那么地具有傳奇色彩。

但并非所有大規(guī)模滅絕都如此富有戲劇性,也不是所有罪魁禍?zhǔn)锥既绱巳菀鬃R別。發(fā)生在4.5億年前的奧陶紀(jì)大滅絕是地球五大歷史事件之一,導(dǎo)致海洋物種數(shù)量急劇下降。證據(jù)表明,這一巨變發(fā)生在冰河時(shí)代,而伽馬射線爆發(fā)是最有可能觸發(fā)此次大規(guī)模滅絕事件的原因之一。

 

毀掉臭氧層,紫外線肆虐

伽馬射線暴究竟怎樣對地球生物產(chǎn)生致命威脅?

要弄清這一點(diǎn),我們需要先來了解一下伽馬射線暴。伽馬射線暴是已知發(fā)生在宇宙中的最亮的電磁爆炸,它可以源于大質(zhì)量恒星瓦解崩潰,也可以是兩個(gè)中子星的碰撞。超新星則是由能向地球發(fā)出有害輻射的恒星爆炸形成的。

伽馬射線暴和超新星通?？梢栽谶b遠(yuǎn)的星系中觀察到,但如果它們發(fā)生在離地球更近的地方,將有可能對地球生物造成巨大威脅。因?yàn)樗鼈儠茐牡厍虼髿馍喜康某粞鯇?使地球生命受到來自太陽的有害紫外線輻射的傷害。

根據(jù)美國華盛頓大學(xué)天體物理學(xué)家布萊恩·托馬斯的說法,紫外線能穿透地球表面,我們在炎熱或污染嚴(yán)重的日子里,通常被要求為了健康要待在室內(nèi),就是由于這個(gè)原因。

 

選擇南極洲,構(gòu)建新模型

地球大氣上部的臭氧是保護(hù)層。那么,被認(rèn)為對生物有害的低層地表臭氧,是否會因伽馬射線暴而急劇增加呢?伽馬射線暴對之后產(chǎn)生的地表臭氧會造成長期的威脅嗎?

一篇發(fā)表在《太空生物學(xué)》雜志上的題為《與天體物理電離輻射相關(guān)聯(lián)的地表臭氧事件帶來額外的生物危害?》的文章,探討了附近伽馬射線暴或超新星對地球生命的影響。這項(xiàng)研究由美國國家航空航天局(NASA)天體生物學(xué)計(jì)劃的生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)分部資助完成,參與該研究的托馬斯和同事用大氣模型來研究這種地表臭氧的狀況及對生命的潛在影響,以模擬在南極發(fā)生伽馬射線暴的特定情況。

為何選擇南極作為研究對象?托馬斯解釋說,伽馬射線暴可能在任何維度或時(shí)間發(fā)生,選擇在南極,主要是為了考察消耗臭氧層較集中地區(qū)的情況。事實(shí)也是如此,輻射進(jìn)入地球后會先集中到那里,而非全球均勻分布。

由于輻射在大氣層中會產(chǎn)生化學(xué)變化,而大氣傳輸?shù)穆窂揭话阒赶驑O地,導(dǎo)致這一地區(qū)受伽馬射線暴的影響最大。其在南極的爆發(fā)與奧陶紀(jì)滅絕理論相符合。因?yàn)橛纱藴y量的滅絕率,與依賴緯度造成生物損傷的預(yù)測模型相匹配。

 

地表臭氧少,并非真威脅

托馬斯和他的研究團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)模型,確定較低大氣層中伽馬射線暴輻射過的臭氧量大概在10ppb,這一含量會隨季節(jié)變換。然而,至少30ppb臭氧量才會增加人類因呼吸衰竭帶來的死亡風(fēng)險(xiǎn);地表臭氧可能通過減少生成葉綠素或殺死細(xì)胞的方式損害植被。但研究人員再一次強(qiáng)調(diào),至少30ppb臭氧量才能對植物產(chǎn)生威脅。

臭氧是水溶性的,這與奧陶紀(jì)大滅絕特別相關(guān)。因?yàn)槟菚r(shí)的生物多是海洋生物,如果由伽馬射線暴產(chǎn)生的所有10ppb臭氧都溶解在海洋中,它對一些細(xì)菌、魚及水生生物的幼蟲影響非常小,不會成為奧陶紀(jì)大規(guī)模滅絕的主要原因。因此,很顯然,單獨(dú)的伽馬射線暴事件,不會導(dǎo)致因地表臭氧變化帶來的致命威脅。即便如此,這種研究結(jié)果對理解地球大氣層和地球生物是否因伽馬射線暴或超新星而發(fā)生變化仍然至關(guān)重要——伽馬射線暴會消耗大氣層上部的臭氧層,使有害紫外線達(dá)到地面,從而對生命造成可怕的后果;但是,由它引起的地表臭氧不會對生命造成額外的傷害。

到底什么能導(dǎo)致大規(guī)模滅絕?了解其原因?qū)τ趯ふ矣钪嬷械纳兄匾饬x。如果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可宜居的行星,但其附近若發(fā)生了伽馬射線暴或超新星爆發(fā),其宜居程度就會降低。同樣,尋找宇宙生命也要考慮遙遠(yuǎn)星球是否有因這個(gè)因素帶來的生物滅絕的可能性。

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伽馬射線暴：你會傷害地球生物嗎？

圖文簡介

平流層中的臭氧層阻擋有害紫外輻射到達(dá)地球表面,伽馬射線暴將消耗臭氧層,讓紫外線輻射通過。