Výbuchy supernov změnily zemské klima a ovlivnily dějiny lidstva

Pozůstatek supernovy Vela v souhvězdí Plachet je jedním z nejbližších pozůstatků supernovy vzhledem k Zemi. Supernova se nachází ve vzdálenosti asi 900 světelných let a explodovala přibližně před 11 000 lety. To je právě v době mladšího dryasu a vědci se ptají, zda spolu tyto dvě události souvisejí a zda jiné supernovy vyvolaly rovněž ochlazení klimatu.

Většina vědců se shoduje na tom, že výbuchy supernov ovlivnily zemské klima, i když podrobnosti nejsou zcela jasné. V posledních několika tisících let pravděpodobně několikrát ochladily klima, a to právě v době, kdy se lidstvo začalo usazovat po celém světě. Důkazy najdeme při pozorování vesmíru teleskopy a v letokruzích stromů.

Žijeme v období čtvrtohor, které trvá od doby před 2,58 milionu let do současnosti. Čtvrtohory jsou charakteristické klimatickými a environmentálními změnami, z nichž nejvýznamnější jsou doby ledové. Do čtvrtohor spadá také existence a vývoj člověka od prvních hominidů až po náš druh.

Nový výzkum publikovaný v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zkoumá, jakou roli hrály výbuchy supernov ve čtvrtohorách při klimatických změnách. Má název „Late Quaternary supernovae in Earth history“ (Supernovy v pozdních čtvrtohorách v historii Země) a jeho autorem je Robert Brakenridge. Je vedoucím vědeckým pracovníkem Ústavu arktického a alpského výzkumu na University of Colorado.

Pozdní čtvrtohory jsou volně definovány jako období od doby před 50 000 lety do současnosti. V tomto období došlo k několika náhlým a dramatickým změnám zemského klimatu. Patří mezi ně starší dryas a mladší dryas, náhlé změny klimatu směrem k chladnějšímu, zatímco Země po poslední době ledové, na konci pleistocénu, zažívala trend oteplování.

Existuje několik způsobů, jak mohou supernovy (SN) ochlazovat zemské klima. Mohou oslabit nebo zničit ozónovou vrstvu Země, což by umožnilo pronikání většího množství UV záření na povrch. To vede k řetězovým efektům, které mohou způsobit ochlazení. SN také přispívají k ochlazování tím, že rozkládají atmosférický skleníkový plyn metan. Hlavním způsobem, jak mohou SN ochlazovat zemské klima, je zvyšování oblačnosti.

Myšlenku, že supernovy mohou být zodpovědné za náhlé změny klimatu, podporují důkazy z letokruhů stromů. Stromy absorbují tři izotopy uhlíku, uhlík-12 (12C), uhlík-13 (13C) a uhlík-14 (14C). Když vědci zkoumají letokruhy starých stromů, nacházejí v různých letokruzích různé poměry izotopů uhlíku. Izotopy 12C a 13C jsou stabilní, zatímco izotop 14C stabilní není, vzniká v horních vrstvách atmosféry nepřetržitě po celou dobu.

Při výbuchu supernovy se vysokorychlostní energetické částice rozletí do všech směrů. Když některé z nich doletí k Zemi, srazí se s dusíkem v atmosféře a vytvoří 14C. Z tohoto důvodu se při výbuchu blízké supernovy (z astronomického hlediska) zvýší hladina 14C v atmosféře. Letokruhy stromů lze datovat, a když vědci datují letokruhy stromů se zvýšenou hladinou 14C, znamená to, že někde poblíž došlo v určitém čase k výbuchu supernovy.

Není to však tak jednoznačné a ne všichni vědci souhlasí s tím, že můžeme spojit letokruhy stromů se supernovami. Při Miyakiho událostech také vzniká nárůst 14C, který lze identifikovat v letokruzích stromů, ale je způsoben Sluncem. Nicméně myšlenka, že supernovy mohou být zodpovědné za 14C a klimatické změny, nezmizí.

„V historii Země jsme zaznamenali náhlé změny životního prostředí. To je pevné, tyto změny vidíme,“ řekl autor studie Brakenridge. „Co je tedy způsobilo?“ Tato otázka vyvstává, když se snažíme pochopit naši vlastní historii a to, co by mohlo Zemi čekat v budoucnosti. „Až se v budoucnu objeví blízké supernovy, záření by mohlo mít na lidskou společnost docela dramatický dopad,“ dodal. „Musíme zjistit, zda skutečně v minulosti způsobily změny životního prostředí.“

Letokruhy stromů a uhlík-14 jsou jen částí příběhu. Druhou část vyprávějí naše výkonné teleskopy, které prohledávají oblohu. Když hvězdy explodují jako supernovy, nezmizí jen tak. Zanechávají po sobě pozůstatky, rozpínající se rázovou vlnu materiálu mrtvé hvězdy a mezihvězdné prostředí, které je osvětleno výbuchem v závislosti na typu supernovy.

Pozůstatky supernov (SNR – Supernova remnants) patří k nejoslnivějším projevům přírody. Nejznámější z nich je pravděpodobně Krabí mlhovina, pozůstatek po supernově z roku 1054. Krabí mlhovina byla prvním astronomickým objektem úspěšně spojeným s historickou supernovou. Starověcí astronomové v Číně a na dalších místech tehdy výbuch pozorovali a zaznamenali.

S rostoucím výkonem našich teleskopů se vědci dozvěděli mnoho nového o záření, které pochází ze supernov. Snahou je pochopit, jak přesně toto záření interagovalo se Zemí a ovlivnilo její klima. Neexistuje jasná představa o tom, jak daleko může být SN a přesto ovlivnit Zemi.

„Všechny známé pozdně čtvrtohorní SNR jsou mnohem dále než okolí Sluneční soustavy,“ píše autor ve svém výzkumu. „SNe ve vzdálenostech >0,1 kpc byly někdy považovány za příliš vzdálené na to, aby mohly ovlivnit zemskou biosféru a atmosféru.“ Brakenridge vysvětluje, že tento závěr je založen spíše na katastrofických než významných účincích. „Takové kritérium není pro pozdní čtvrtohory vhodné, protože není známo žádné globální vymírání srovnatelné například s vymíráním na konci ordoviku a na rozhraní křídy a třetihor,“ vysvětluje a zmiňuje dvě největší vymírání na Zemi. „Místo toho existuje mnoho důkazů o globálních změnách klimatu menšího rozsahu, a také o velkých vymíráních savců,“ vysvětluje Brakenridge. „Se současnými znalostmi tedy není možné vyloučit, že SNe na vzdálenost několika desetin kpc způsobily významné účinky pozorovatelné v pozdně čtvrtohorních záznamech.“

V rámci tohoto výzkumu vytvořil Brakenridge nový model vlivu záření SN na atmosféru planety.
V současné době na Zemi žádné SN nepůsobí, a tak Brakenridge testoval model jediným možným způsobem: pomocí letokruhů stromů. Zkoumal letokruhy stromů za posledních 15 000 let a našel 11 uhlíkových „špiček“. Nakonec zjistil, že čtyři supernovy mohly ovlivnit zemské klima během pozdních čtvrtohor. „Události, o kterých víme, se zde na Zemi odehrály ve správný čas a se správnou intenzitou,“ řekl Brakenridge.

Pozůstatek supernovy Hoinga SNR úzce souvisí s náhlým ochlazením v období staršího dryasu před přibližně 14 000 lety. SNR Vela souvisí s ochlazením v období mladšího dryasu před přibližně 12 000 lety. Dvě další události C14, největší v holocénu, přibližně před 9 000 a 7 000 lety, jsou také těsně spojeny s blízkou SNR.

Starší a mladší dryas ovlivnily naše lidské předky, kteří se snažili přežít. Mladší dryas byl pro lidi obzvláště obtížný, neboť v tomto období došlo k výraznému poklesu populace. Před podobnými klimatickými změnami nás možná chrání technologie, ale tyto typy rychlých klimatických změn by mohly mít pro civilizaci katastrofální následky.

Letokruhy stromů a teleskopy nejsou jediným důkazem, který ukazuje, jak mohla SN ovlivnit Zemi. Existují také sedimenty, ledová jádra a další důkazy. Náročné je poskládat je všechny dohromady a pochopit, jak se odehrávaly v minulosti.

Druhou výzvou je rozhlédnout se kolem sebe a určit, jaké blízké hvězdy se mohou chystat k výbuchu a jakou hrozbu mohou představovat pro klima. Je možné, že budeme opět vrženi do obtížné situace přežití, jako tomu bylo u našich předků.

„S tím, jak se dozvídáme více o našich blízkých sousedních hvězdách, je tu možnost předpovědí,“ řekl Brakenridge. „Bude zapotřebí více modelování a pozorování ze strany astrofyziků, abychom plně pochopili vystavení Země takovým událostem.“

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/supernova-explosions-changed-earths-climate-and-shaped-humanitys-history

autor: František Martinek