超新星是否有助于推动生命变得更加多样化？

地球上的生命已经存在了很长一段时间 —— 至少38亿年。在那段时间里，它发生了显著的进化。为什么这里的生物多样性发生了这么大的变化？一项新的研究提出了一个惊人的想法。一些主要的多样性变化与超新星（大质量恒星的爆炸）有关。如果是真的，这表明宇宙过程和天体物理事件，可以影响我们星球上生命的进化。

上图：宇宙射线粒子，可能将遥远的超新星与地球上的气候变化和生物多样性的变化联系起来。

其实，宇宙大灾难对生命产生影响的观点并不新鲜。通常，人们认为这类事件发生在现代社会。但是，地球受到过去宇宙事件影响的历史很长。例如，超新星爆炸产生的冲击波很可能推动了太阳的诞生过程。我们经历过太阳耀斑和爆发，以及它们如何干扰我们的技术。我们还知道，撞击也在整个历史上塑造了地球。那么，为什么超新星不能在生命进化中发挥作用呢？关于这个问题有很多观点，包括天文学和生物学研究。

超新星与生命变化的联系

丹麦最大的空间研究机构 DTU Space 的一组科学家认为，过去5亿年来，海洋生物多样性的变化与附近超新星爆炸的发生之间存在很强的相关性。亨里克·斯文斯马克（Henrik Svensmark）在一篇描述该团队研究的论文中表示，超新星的影响之一可能是地球气候的变化。他说：“大量的超新星导致了赤道和极地之间温差很大的寒冷气候。这导致了更强的风、海洋混合，以及沿大陆架向表层水域运输生命必需的营养物质。”

该团队的论文指出了一些有趣的细节。它写道:“根据宇宙射线理论，当本地超新星频率高时，地球经历了寒冷的冰川期，即高宇宙射线，当通量低时，气候温暖。这些结果表明，超新星频率的变化以及宇宙射线的变化显著影响了显生宙的气候。”

这种超新星爆炸的影响延伸到生命存在的条件。例如，这篇论文提出了过去的超新星速率与过去5亿年间海洋沉积物中有机物的埋藏之间的相关性。其顺序是这样的：超新星速率影响气候。气候影响大气-海洋环流。这种循环为海洋生物带来了营养物质。养分浓度控制着生物生产力（生物体如何茁壮成长）。然后，随着它们的死亡，它们的遗骸沉淀在海洋沉积物中，这些沉积物将过去生物活动的记录变成化石并保存下来。

所有这些，似乎都与超新星速率的变化有关。如果这种联系被证明是可靠的，那么超新星很可能会影响气候和生物系统可用的能量。所有这些，都对海洋生物产生了影响。

搜寻化石记录寻找超新星的证据

那么，亨里克·斯文斯马克的团队提供了什么证据呢？他们研究了古代浅海地区的化石记录。它们是地球地质历史显生宙时期海洋和其他水体的边缘。这就是我们现在所处的时期。它始于大约5.42亿年前。这些浅海陆架是相关的，因为大多数海洋生物都在这些地区茁壮成长。通过研究生命物种的变化速度，他们发现了生物多样性爆炸的明确证据。

上图：与属级多样性曲线相比，相对超新星历史的变化（黑色曲线）与浅海边缘区域（海岸沿线的浅水区域）归一化的多样性曲线。棕色和浅绿色曲线是主要海洋动物属级多样性。橙色是海洋无脊椎动物属水平的多样性。最后，深绿色曲线是所有海洋动物属级的多样性。地质时期的缩写为Cm寒武纪、O奥陶纪、S志留纪、D泥盆纪、C石炭纪、P二叠纪、Tr三叠纪、J侏罗纪、K白垩纪、Pg古近系、Ng新近系。

研究小组随后研究了超新星的天体物理化石记录。他们研究了在太阳附近的三个开放星团数据集中记录的超新星频率。这些目录包含了距离太阳850秒差距内的星团的数据，年龄在5.2亿年或更小。然后，研究小组将两组数据相互关联，将过去超新星爆炸的高速率与浅海环境中受气候影响的生物多样性变化联系起来。

超新星是如何做到这一点的？

这种提出的气候变化和超新星之间的联系是如何起作用的呢？让我们来看看从恒星死亡到地球生物多样性变化的一连串事件。一开始的恒星质量至少是太阳的8倍。当这颗巨大的祖先恒星到达它生命的尽头时，它会自我坍缩。坠落的物质从恒星核心反弹，冲向太空。碎片云分散了超新星爆炸前和爆炸期间恒星产生的所有元素。这一事件还会释放出大量的宇宙射线。这些高能粒子最终会到达太阳系。一些撞击地球大气层，使离子束穿过大气层。在那里，它们帮助产生形成云的气溶胶。

云层通过控制到达地球表面的阳光量来帮助调节太阳能。阳光的温暖是“水-温暖-营养”三位一体的一部分，它使生命能够在地球上形成和茁壮成长。所以，在非常真实的意义上，超新星的影响是重大气候变化周期的一部分，这要归功于宇宙射线的强度。根据亨里克·斯文斯马克的说法，在数百万年的时间里，这些变化可能高达几百%。他说：“新的证据指出了地球上的生命和超新星之间的联系，这是由宇宙射线对云层和气候的影响所介导的。”

如果亨里克·斯文斯马克团队提出的这个想法成立，那么这是遥远的天体物理活动和我们星球上生命进化之间的另一个联系。

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