Depuis de nombreuses années, les scientifiques étudient comment les supernovae pourraient affecter la vie sur Terre. Les supernovae sont des événements extrêmement puissants, et selon leur proximité avec la Terre, elles pourraient avoir des conséquences allant du cataclysmique à l'inconséquent. Mais maintenant, les scientifiques derrière un nouveau document disent qu'ils ont des preuves spécifiques reliant une ou plusieurs supernova à un événement d'extinction il y a 2,6 millions d'années.
Il y a environ 2,6 millions d'années, une ou plusieurs supernovae ont explosé à environ 50 parsecs, soit environ 160 années-lumière, de la Terre. À la même époque, il y avait également un événement d'extinction sur Terre, appelé l'extinction de la mégafaune marine du Pliocène. Jusqu'à un tiers des grandes espèces marines sur Terre ont été anéanties à l'époque, la plupart d'entre elles vivant dans des eaux côtières peu profondes.
"Cette fois, c'est différent. Nous avons des preuves d'événements à proximité à un moment précis. » - Dr Adrian Melott, Université du Kansas.
Le nouveau document établit un lien entre les supernovae et l'extinction, et suggère que les particules appelées muons étaient les coupables. Les preuves ne se trouvent pas seulement dans les archives fossiles, mais dans une couche d'un type radioactif de fer déposé sur Terre il y a environ 2,6 millions d'années, appelé Iron 60. Les preuves sont également présentes dans l'espace, sous la forme d'une bulle en expansion créée par une ou plusieurs supernovae.
L'article provient de l'auteur principal Adrian Melott, professeur émérite de physique et d'astronomie à l'Université du Kansas, et co-auteurs de l'Universidade Federal de São Carlos, au Brésil. Melott a déclaré dans un communiqué de presse qu'il étudie depuis 15 ans les effets que les supernovae pourraient avoir sur Terre. Mais cet article est beaucoup plus spécifique et lie l'extinction du Pliocène à des supernovae spécifiques. "Cette fois, c'est différent. Nous avons des preuves d'événements à proximité à un moment précis », a déclaré Melott. "Nous savons à quelle distance ils étaient, donc nous pouvons réellement calculer comment cela aurait affecté la Terre et le comparer à ce que nous savons de ce qui s'est passé à ce moment-là - c'est beaucoup plus spécifique."
Que nous disent ces détails?
Tout d'abord, parlons de fer, plus précisément de fer 60. Le fer 60 est un isotope de l'élément fer. Un isotope est simplement un atome avec un nombre différent de neutrons dans son noyau. Tout le fer a le même nombre de protons - 26 - et un nombre égal d'électrons, également 26. Mais son nombre de neutrons peut varier. La majeure partie du fer dans l'univers, y compris ici sur Terre, est le fer 56. Le fer 56 possède un noyau stable de 26 protons et 30 neutrons. Le fer 56 est stable, ce qui signifie qu'il n'est pas radioactif et qu'il ne se désintègre pas.
Mais ici sur Terre, il y a aussi du fer 60, avec un noyau instable contenant 26 protons et 34 neutrons. Il est radioactif et se désintègre pour devenir éventuellement du nickel. Il y a des résidus de fer 60 à différents moments de l'histoire géologique, avec un pic important il y a environ 2,6 millions d'années. Mais voici le problème: tout fer 60 qui faisait partie de la Terre lors de sa formation se serait depuis longtemps décomposé en nickel. Il n'en resterait aucune trace.
«Dès le milieu des années 90, les gens disaient:« Hé, cherchez du fer-60. C'est révélateur car il n'y a pas d'autre moyen pour lui de se rendre sur Terre que par une supernova. »- Adrian Melott, Université du Kansas.
Donc, s'il y a une pointe de fer 60 il y a 2,6 millions d'années, elle devait venir de quelque part. Et que quelque part ne pouvait être que de l'espace. Et puisque les supernovae sont la seule chose qui peut créer du fer 60 et le diffuser dans l'espace, il doit provenir d'une supernova.
Mais le fer 60 n'a pas tué les gros animaux marins. Bien sûr, c'est radioactif, mais ce n'est pas le coupable derrière l'extinction. C’est juste la preuve d’une supernova en même temps que l’extinction.
Il existe un autre élément de preuve soutenant la théorie de la «mort par supernova»: une bulle géante dans l'espace.
La caractéristique est appelée la bulle locale, une cavité évidée dans le milieu interstellaire. Le milieu interstellaire est la matière et le rayonnement qui existent dans l'espace entre les systèmes stellaires, au sein d'une galaxie. C'est essentiellement du gaz, de la poussière et des rayons cosmiques, et il remplit l'espace entre les systèmes solaires.
La bulle locale est une forme creusée dans le milieu interstellaire par une ou plusieurs supernovae. Notre système solaire est à l'intérieur, tout comme des étoiles comme Antares et Beta Canis Majoris.
Aucun autre événement n'aurait pu creuser la bulle locale. Lorsqu'une supernova explose, l'onde de choc élimine le gaz et la poussière dans sa zone, créant une bulle. La bulle n'est pas complètement vide, il reste du gaz très chaud et de très faible densité. Mais la plupart des nuages de gaz ont disparu.
"Nous avons la bulle locale dans le milieu interstellaire", a déclaré Melott. "Nous sommes juste à son bord. C'est une région géante d'environ 300 années-lumière. Il s'agit essentiellement d'un gaz très chaud et de très faible densité - presque tous les nuages de gaz en ont été balayés. La meilleure façon de fabriquer une bulle comme ça est tout un tas de supernovae qui la souffle de plus en plus, et cela semble bien correspondre à l'idée d'une chaîne. »
Donc, si les preuves, à la fois la bulle locale et le fer 60, soutiennent la survenue de plusieurs supernovae provoquant l'extinction de la mégafaune marine du Pliocène, quel était exactement le mécanisme de cette extinction? Le fer 60 ne peut pas le faire, pas plus qu’une bulle dans l’espace. Alors, qu'est-ce-qu'il s'est passé?
Melott et son équipe disent que tout se résume à des particules sub-atomiques appelées muons.
«La meilleure description d'un muon serait un électron très lourd, mais un muon est deux cent fois plus massif qu'un électron.» - Adrian Melott, auteur principal, Université de Kanasas.
Lorsque les supernovae ont propagé le fer 60 sur Terre, ce n’était pas la seule chose qui soit tombée de l’espace. Il y avait aussi des muons. Selon Melott, les muons peuvent être décrits comme des «électrons lourds». Et bien que nous recevions constamment des muons de l'espace, la plupart d'entre eux nous traversent sans danger, seul l'intrus interagissant avec nous et constituant une partie du rayonnement avec lequel nous sommes constamment bombardés.
"La meilleure description d'un muon serait un électron très lourd - mais un muon est deux cent fois plus massif qu'un électron", a déclaré Melott. "Ils sont très pénétrants. Même normalement, il y en a beaucoup qui passent par nous. Presque tous passent inoffensivement, mais environ un cinquième de notre dose de rayonnement provient de muons. »
Mais cela a changé lorsque les supernovae ont explosé. Il y aurait eu des centaines de fois plus de muons que le nombre de fond normal. Et pour les animaux plus gros avec des surfaces plus grandes, cela signifie une exposition beaucoup plus grande aux radiations.
"Mais lorsque cette vague de rayons cosmiques frappe, multipliez ces muons par quelques centaines", a déclaré Melott. «Seule une petite fraction d'entre eux interagira de quelque façon que ce soit, mais lorsque le nombre est si grand et leur énergie si élevée, vous obtenez des mutations et un cancer accrus - ce seraient les principaux effets biologiques. Nous avons estimé que le taux de cancer augmenterait d'environ 50% pour quelque chose de la taille d'un être humain - et plus vous êtes gros, pire c'est. Pour un éléphant ou une baleine, la dose de rayonnement augmente considérablement. »
Ainsi, les supernovae éloignées ont provoqué une augmentation massive du nombre de muons frappant la Terre, augmentant l'incidence du cancer, en particulier chez les grands animaux marins. Et comme plus un animal est profond dans l'eau, plus il est protégé, l'extinction des grands animaux marins dans les eaux côtières peu profondes était un sous-produit.
Un animal marin particulièrement grand et tristement célèbre s'est éteint pendant l'extinction de la mégafaune marine du Pliocène: le Mégalodon, l'un des prédateurs les plus grands et les plus puissants à avoir jamais vécu sur Terre.
Le Megalodon était un ancien requin aussi gros qu'un autobus scolaire qui a disparu il y a 2,6 millions d'années. «L'une des extinctions survenues il y a 2,6 millions d'années a été Megalodon», a déclaré Melott. "Imaginez le grand requin blanc dans" Jaws ", qui était énorme - et c'est Megalodon, mais il avait à peu près la taille d'un autobus scolaire. Ils ont juste disparu à cette époque. Donc, nous pouvons spéculer que cela pourrait avoir quelque chose à voir avec les muons. Fondamentalement, plus la créature est grande, plus l'augmentation du rayonnement aurait été importante. »
Comme le reconnaît Melott, il y a des spéculations en cours ici. Il peut y avoir d'autres raisons à son extinction, notamment le refroidissement des océans à la suite d'une période glaciaire. Le niveau de la mer aurait également baissé pendant une période glaciaire, ce qui signifie que l'espèce a perdu de bonnes zones de soins.
Le Megalodon n'était pas la seule espèce à avoir disparu pendant cette période. Dans un article de 2017, les chercheurs ont documenté l'extinction d'autres mégafaunes marines, notamment les mammifères, les oiseaux de mer et les tortues. Mais une ou plusieurs supernovae auraient-elles pu causer tout cela?
La Terre était à une époque de variabilité climatique à l'époque, il est donc difficile de démêler les effets individuels que les supernovae et le changement climatique auraient eu sur l'extinction. Et une autre étude a suggéré un lien supernova différent avec l'extinction Pliocène-Pléistocène.
Dans une étude de 2002, les chercheurs ont examiné la bulle locale et le fer 60 de la Terre et ont conclu que les deux étaient un facteur d'extinction. Mais ils ont proposé un mécanisme différent. Ils ont dit que les supernovae avaient provoqué une vague de lumière ultraviolette pour frapper la Terre, tuant de petites créatures à la base de la chaîne alimentaire, et que, à son tour, une plus grande mégafaune marine mourait.
Pour Melott et son équipe, la théorie des muons des supernovae en fait partie. Le chercheur de l'Université du Kansas a déclaré que la preuve d'une supernova, ou d'une série d'entre elles, est «une autre pièce du puzzle» pour clarifier les raisons possibles de l'extinction de la frontière Pliocène-Pléistocène.
"Il n'y a vraiment eu aucune bonne explication de l'extinction de la mégafaune marine", a déclaré Melott. «Cela pourrait en être un. C'est ce changement de paradigme - nous savons que quelque chose s'est produit et quand cela s'est produit, donc pour la première fois, nous pouvons vraiment creuser et chercher les choses de manière définitive. Nous pouvons maintenant vraiment déterminer quels seraient les effets du rayonnement d'une manière qui n'était pas possible auparavant. "
- Article scientifique: L'extinction de la mégafaune marine du Pliocène et son impact sur la diversité fonctionnelle.
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