Milyen hatásuk van a kozmikus halálsugaraknak?

A kozmikus sugarak folyamatosan záporoznak a Földre, és bár nem igazán érzékeljük ezeknek a nagy energiájú részecskéknek a hatását, nagy szerepet játszhattak az élet fejlődésében, vonta le a következtetést a SPACE.com riportja.

A fossziliákból azonosított tömeges kipusztulások többsége összefüggésbe hozható egy-egy aszteroida becsapódással vagy a vulkanikus tevékenység fokozódásával, számos eset azonban mind a mai napig vita tárgyát képzi. "Lehet, hogy közeli csillagászati események növelték meg drasztikusan a Földet érő sugárzást" - mondta Brian Fields, az Illinois Egyetem munkatársa.

Egy 30 fényévnyire bekövetkezett szupernóva robbanás könnyedén megugraszthatja a bolygónkra eső sugárzás szintjét, ami közvetlenül, vagy közvetve számos faj pusztulását eredményezheti. Jelenleg a kutatók az effajta kozmikus gyilkosságok bizonyítékait keresik.

A kozmikus sugarak főként nagy energiájú protonok, amik a szupernóva lökéshullámokból származnak. Eredetüket nem tudjuk pontosan behatárolni, mivel pályájukat mágneses mezők hajlítják meg. Valójában egy kozmikus sugár évmilliókon keresztül pattog egy galaxis mágneses mezői között, mielőtt eltalálna valamit, például a Földet. "A légkör tetejének minden egyes négyzetcentiméterét számos kozmikus sugár éri el minden másodpercben" - tette hozzá Fields. "Ez egy örökös folyamat"

Ezen "elsődleges" kozmikus sugarak egyike sem ér el minket a felszínen, viszont a felső légkör atomjaival ütközve alacsonyabb energiájú "másodlagos" részecskék özönét zúdítja ránk. Tengerszinten a másodlagos sugarak főként muonokból tevődnek össze, percenként átlagosan 10000 muon halad át a testünkön. Némelyikük ionizálhatja molekuláinkat, ami időnként akár ártalmas genetikai mutációkhoz is vezethet. Jelenleg egy átlagos embert 10 mellkasröntgennek megfelelő kozmikus sugárzás ér évente. Ettől nem kell pánikba esni, mivel ez része a természetes háttérsugárzásnak, melynek az ember és ősei eonok óta ki vannak téve. Valójában a kozmikus sugarak olyan mutációkat is kiválthattak, ami előnyünkre válhatott az idők során.

"Egyértelmű, hogy bizonyos mértékben a kozmikus sugarak alakították a földi organizmusok evolúcióját" - mondta Franco Ferrari a lengyel Szczecin Egyetem kutatója, aki az Astrobiology szaklap legutóbbi számában Ewa Szuszkiewicz-cel közösen írt egy összegzést a kozmikus sugarakról szerzett ismereteinkről, kihangsúlyozva, hogy a részecskék jelenlegi biológiai összefüggései nem feltétlenül vetíthetők le a múltra. "Nagyon valószínű, hogy a korai Föld organizmusai olyan DNS-eket birtokoltak, amik instabilak voltak és könnyedén mutálódtak a külső tényezők hatására, valószínűleg sokkal könnyebben, mint a jelenkor baktériumainak DNS-e" - olvasható a publikációban.

Régen nem csupán a biológia lehetett érzékenyebb a mutációra, de a kozmikus sugarak is erősebbek lehettek, befolyásolva mind a Föld légkörét, mind az alatta meghúzódó életet. Az egyik sokat vitatott elmélet szerint a kozmikus sugarak növelhetik a felhők kialakulását. A felhősebb ég több napfényt ver vissza az űrbe, ami újabb változásokat eredményez az ökorendszerekben. Ezt cáfolja egy másik elmélet, ami szerint a fokozott kozmikus sugárzás szinte pontosan egy ellentétes hatást idéz elő, elsöpörve a védelmet nyújtó ózon réteget a bolygót nagyobb UV sugárzásnak teszi ki, ami kedvezőtlen az élet számára.

Az ózonkiürülés egy közeli gamma sugarú kitörés miatt is végbemehet, bár ebben az esetben a sugárzás mindössze egyetlen másodpercig tart és az ózon néhány év alatt újratermelődik. Ezzel szemben egy közeli szupernóva kozmikus sugárzása legalább 1000 éven át bombázza a bolygót, állítja Fields. "Egy organizmus képes lehet kivárni egy gamma kitörés hatásainak az elmúlását, egy szupernóva kozmikus sugarai azonban számos generációra hatással lesznek" - magyarázta.

Az egyik módja, hogy megállapítsuk vajon egy kihalás a kozmikus sugarak műve-e, azon radioaktív izotópok keresése, amik egy szupernóva robbanás során keletkeznek. 1999-ben a Müncheni Műszaki Egyetem kutatócsoportja vas-60 izotópot észlelt egy óceán mélyéről származó kőzetmintában. Ez egy rendkívül ritka vas izotóp, ami a szupernóvák kohójában kovácsolódik. Radioaktivitás szempontjából instabil, felezési ideje 1,5 millió év, ami azt jelenti, hogy egy egészen új keletű szupernóvából származik.

A vas-60 elhelyezkedéséből és koncentrációjából a német csoport kikalkulálta, hogy a szupernóva robbanás 2,8 millió évvel ezelőtt ment végbe körülbelül 100 fényévnyire. Fields szerint ez túl nagy távolság, hogy egy kihalás szintű eseményt idézzen elő. A szupernóvának hatása lehetett az éghajlatra, de nem okozott súlyos biológiai károkat, utóbbihoz 30 fényéven belül kellene felrobbannia Fields eszmefuttatása szerint. Bár 30 fényév galaktikus mércével nézve szinte semmi, Fields úgy véli, a Föld 4,5 milliárd éves történelme során legalább egy tucatszor bele esett ebbe a "gyilkos hatótávolságba".

Hogy tovább fokozzuk a dolgot, a szupernóvákon kívül más is növelheti a kozmikus sugárzás intenzitását. Ahogy a Nap kering a galaktikus középpont körül, rendszeresen áthalad a galaxis egyik spirális karján, ahol az átlagosnál magasabb a kozmikus sugárzás, tette hozzá Ferrari. Több kutató is úgy véli, hogy minden egyes áthaladás egy jégkorszakot hozott el a Föld számára a kozmikus sugárzás által keltett felhőtermelődéssel, ami persze egy vitatott folyamat. A Nap galaktikus utazásával összefüggésben a tudósok egy 63 millió éves ciklust figyeltek meg a fossziliák biológiai sokszínűségében, ami ugyancsak arra utal, hogy a kozmikus sugárzás megnő, amikor a Nap a galaxis egy bizonyos oldalára ér, bár ugyanez geológiai eseményekkel is magyarázható, így nem egyértelmű az összefüggés.

A kozmikus sugarak és a kihalások összekapcsolásához további kutatásokra van szükség, ami elsősorban újabb radioaktív izotópok keresését jelenti, illetve készül egy szimuláció is a kozmikus sugarak bombázásáról, ami talán kimutat majd valamilyen felismerhető sémát a biológiai pusztítások és a kozmikus események között.