Is 50 lichtjaar de veilige afstand tot een supernova?

De Krabnevel in het sterrenbeeld Taurus - Stier
De Krabnevel in het sterrenbeeld Taurus – Stier. Dit is het restant van een supernova explosie die plaatsvond in 1054 en die zo helder was dat de supernova gedurende enige tijd ook overdag zichtbaar was. (Credit: Hubble Telescope/NASA/ESA)

Er zijn veel verschillende manieren waarom het leven op Aarde aan zijn einde kan komen: een inslag van een asteroïde, een wereldwijde klimaatramp of een kernoorlog op grote schaal. Maar vermoedelijk het meest angstaanjagende scenario is de dood als gevolg van een supernova want dat is iets waar we zelf absoluut niets aan kunnen veranderen. Als er te dicht bij ons een supernova af gaat dan zijn we gewoonweg het haasje. Nieuw onderzoek laat zien dat de dodelijke zone van een supernova groter is dan voorheen werd aangenomen; ongeveer 25 lichtjaar groter om precies te zijn.

In 2016 bevestigden onderzoekers dat de Aarde in het verre verleden te maken heeft gehad met de effecten van meerdere supernovae. De aanwezigheid van het isotoop IJzer 60 in sedimenten in de zee duidt hier op. IJzer 60 is een isotoop van ijzer dat tijdens een supernova-explosie wordt geproduceerd en het werd aangetroffen in fossielen van bacteriën in sedimenten op de bodem van de oceaan. Deze overblijfselen van ijzer 60 suggereren dat er twee supernova-explosies in de buurt van ons zonnestelsel zijn geweest. Eentje ongeveer 6,5 tot 8,7 miljoen jaar geleden en de andere meer recent, ongeveer 2 miljoen jaar geleden.

IJzer 60 is extreem zeldzaam op Aarde omdat het een halfwaardetijd heeft van 2,6 miljoen jaar. Al het ijzer 60 dat werd gevormd tijdens het ontstaan van de Aarde is al lang vervallen in wat anders. Dus toen de onderzoekers ijzer 60 vonden op de bodem van de oceanen concludeerden ze dat dat een heel andere oorsprong moest hebben en de logische verklaring is dan een supernova.

Deze vondst is volgens de onderzoekers het onomstotelijke bewijs dat de Aarde in het verleden is getroffen door supernovae. Maar dan rijzen er meteen vragen als welk effect een supernova heeft op het leven op Aarde. En wat is dan de veilige afstand tot een supernova?

Volgens de onderzoekers moet er gezocht worden naar gebeurtenissen in het verleden van de Aarde die in verband gebracht kunnen worden met een supernova. De onderzoekers geven in hun onderzoek aan dat dergelijke gebeurtenissen in een niet al te ver verleden hebben plaatsgevonden. Als bekend is wanneer ze plaatsvonden en op welke afstand van ons dan kan het effect daarvan wellicht worden bepaald. Dan kan er ook mogelijk een relatie gelegd worden met gebeurtenissen op Aarde.

Eerdere studies suggereerden dan de dodenzone van een supernova ongeveer 25-30 lichtjaar bedraagt. Als een supernova te dicht bij de Aarde plaatsvindt kan dit leiden tot een massale sterfte op Aarde. Nieuw onderzoek toont aan dat die 25 lichtjaar afstand aan de krappe kant is en dat een supernova op een afstand van 50 jaar ook krachtig genoeg kan zijn om massale uitroeiing op Aarde te veroorzaken.

Uitroeiing is maar een van de effecten die een supernova op Aarde kan hebben. Er zijn ook andere effecten mogelijk en die effecten zijn niet allemaal negatief. Het is niet uitgesloten dat een supernova ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden de menselijke evolutie een duwtje in de rug heeft gegeven.

Onderzoekers proberen te achterhalen welke effecten er mogelijk optraden. De supernovae waren niet dicht genoeg bij om een massale uitroeiing van soorten of andere zware effecten te bewerkstelligen maar ze waren dicht genoeg bij om ze niet te negeren. De onderzoekers proberen te bepalen of er effecten op Aarde zichtbaar kunnen zijn.

Er zijn verschillende variabelen die een rol spelen bij het bepalen van de effecten van een supernova en een daarvan is het idee van de Lokale Bubbel. De Lokale Bubbel zelf is het resultaat van één of meerdere supernova explosies die ongeveer 20 miljoen jaar geleden hebben plaatsgevonden. De Lokale Bubbel is een grote bel met een diameter van ongeveer 300 lichtjaar van expanderend gas in de arm van ons sterrenstelsel waar ons zonnestelsel zich momentele bevindt. We bewegen er de laatste vijf tot tien miljoen jaar door heen. In deze bubbel is het magneetveld zwak en verstoord.

De onderzoekers richtten zich op een supernova die ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden plaatsvond. Ze deden dat vanuit verschillende invalshoeken: terwijl beiden zich in de Lokale Bubbel bevonden en wanneer beiden zich buiten de Lokale Bubbel bevonden.

Het verstoorde magnetische veld in de Lokale Bubbel kan in essentie de effecten van een supernova op Aarde versterken. Het kan zorgen voor een toename van de kosmische straling die de Aarde bereikt met een factor 100. Dit kan dan weer de ionisatie in de troposfeer van de Aarde verhogen waardoor het leven op Aarde meer straling krijgt te verduren.

Buiten de Lokale Bubbel is het magneetveld veel meer gestructureerd en hangen de effecten af van de oriëntatie van het magneetveld. Het geordende magneetveld kan meer straling richting de Aarde sturen maar kan het ook deflecteren zoals onze eigen magnetosfeer dat nu doet.

De onderzoekers keken naar de connectie tussen de supernova en de wereldwijde afkoeling die 2,6 miljoen jaar geleden tijdens het Pleistoceen plaatsvond. In die tijd was er geen sprake van massale uitroeiing van soorten maar was er wel een verhoogde sterfte.

Het is mogelijk dat een verhoogde straling van een supernova veranderingen veroorzaakte in het aantal wolken op Aarde en dat zou helpen bij het verklaren van een aantal dingen die aan het begin van het Pleistoceen plaatsvonden. Er vond toen een toename plaats in het aantal gletsjers, er verdwenen meer soorten en in Afrika werd het kouder en het veranderde van een voornamelijk bebost gebied in semi-droge graslanden.

De conclusie van de onderzoekers is dat het moeilijk te acherhalen is wat er 2,6 miljoen jaar geleden precies met de Aarde gebeurde toen er een supernova in de nabijheid explodeerde. Ook is het lastig om vast te stellen op welke afstand van een supernova het leven hier op Aarde in gevaar komt.

Grote hoeveelheden straling van een supernova zou kunnen leiden tot een toename van het aantal kankergevallen die kunnen bijdragen aan uitsterven. Grotere hoeveelheden straling kunnen ook leiden tot meer mutaties en ook die kunnen dan weer een bijdrage leveren aan uitsterven. De hoogste stralingsniveaus die in de modellen werden gebruikt lieten zien dat de straling tot een kilometer diep in de oceanen kon binnendringen.

In studies van fossielen is geen toename van kanker te constateren dus de studie heeft op dat gebied geen bewijs maar het is en blijft interessant om de samenhang tussen kosmische gebeurtenissen en hoe leven op Aarde evolueerde, te bestuderen.

 

Eerste publicatie: 16 mei 2017
Bron: diverse persberichten