新的研究发现：我们附近的超新星活动，对地球上的生命至关重要

我们几乎不可能理解超新星爆炸的猛烈破坏力。 一颗爆炸的超新星可以在几周甚至几个月内比它的宿主星系更耀眼。考虑到一个星系可以包含数千亿颗恒星，这似乎几乎是不可能的。 任何离超新星太近的行星都会被释放的所有能量完全“消毒”，它的大气层会被剥离，甚至可能被撕成碎片。

但就像自然界的许多事物一样，这一切都取决于“剂量”。

因此，一定数量的超新星活动可能是生命存在的必要条件。

超新星的爆炸会锻造出生命所必需的重元素。超新星爆炸会产生铁等元素并将其扩散到太空中，以便在恒星和行星的形成过程中被吸收。 没有它们，我们就不会在这里。正如丹麦国家空间研究所的亨里克·斯文斯马克（Henrik Svensmark）教授所言：“地球上的生命似乎是在超新星活动的影响下进化出来的。”

但一篇新的研究文章揭示了超新星支持生命的另一种方式。地球附近的超新星活动可能导致了大气中更多的氧气。而氧气对于复杂生命来说是必不可少的。

氧气处于一长串因果关系的末端，这一切都始于超新星释放的银河宇宙射线（GCR）。

这篇研究文章的标题是“超新星的速率和有机质的埋藏”。作者正是亨里克·斯文斯马克教授，他是哥本哈根丹麦国家空间研究所太阳系物理系的物理学家和教授。这篇论文发表在《地球物理研究快报》杂志上。

文章的开头写道：“地球上的生命似乎是在邻近太阳的超新星活动的影响下进化的。”有证据表明，气候、云层和来自超新星的宇宙射线之间存在联系。

当重恒星爆炸时，它们会产生由具有巨大能量的基本粒子组成的宇宙射线。宇宙射线传播到我们的太阳系，有些射线会与地球的大气层相撞，从而结束它们的旅程。在这里，它们负责电离大气。

这些宇宙射线产生的电离能在地球上层大气中形成气溶胶。这会增加云层的形成。云层阻挡太阳辐射到达地球表面，使气候降温。气候越凉爽，极地地区和中纬度地区之间的温差就越大。这些差异造成了更强的风和洋流，进而推动了更强的营养循环。

上图：该图显示了超新星爆发率和海洋中微量元素或营养物质之间的关系。黄铁矿中含有营养物质，是海洋中营养物质的代表。图顶部的彩色带表示气候温暖期(橙色)，寒冷期(蓝色)，冰川期(白色和蓝色的孵化条)，以及最后的冰川峰值(黑色和白色孵化条)。地质时期的缩写有:Cm寒武系、O奥陶系、S志留系、D泥盆系、C石炭系、P二叠纪、Tr三叠纪、J侏罗系、K白垩纪、Pg古近系、Ng新近系。

更强的营养循环，意味着更多的生命所需的化学元素被输送到海洋上部200米，靠近大陆架，那里的生物生产力是最高的。当生物生产力提高时，会有更多的生物生存和死亡，当它们死亡时，它们会作为有机物落到海底，被包裹在沉积物中。因此，这篇研究论文的标题是“超新星的速率和有机质的埋藏”。

在地质时间尺度上，超新星活动可以剧烈波动，幅度高达几百倍。因此，对气候的影响可以在长时间尺度上显现出来。

上图：该图显示了随着时间的推移，超新星的活动和由超新星产生的有机物水平的增加。上面的面板显示了超新星的活动，下面的面板显示了海洋沉积物中的有机物含量。超新星爆炸的频率来自于星团数据和以前研究的开放星团数据。上面的面板显然与下面的面板相关联。作者表示，在过去的5亿年里，这种相关性更明显，但越往后看，就越不清楚了。

那么，增加的有机物是如何导致更多氧气的呢？我们继续。

海洋沉积物中的有机物以碳12的形式存在。生命倾向于较轻的C12同位素，而不是C13，沉积物中C12与C13的比值揭示了在地质时间尺度上存在生命。

所有这些活动都会对地球上的氧气产生影响。当有机物进入沉积物时，它就成为氧气的间接来源。如果所有的有机物质都暴露在大气中，那么它就会在分解的过程中与大气中的氧气发生反应，并将氧气从大气中抽出。相反，由于有机物被掩埋，氧气留在了大气中。而复杂的生命需要氧气。

如果，没有附近的超新星和它们产生的银河宇宙射线（GCR），这种情况是不会发生的。如果附近没有足够的超新星活动，气候就会变暖。风和洋流会变得更弱，也会使营养物质流动更少。将化学养分输送到海洋生物生产区所需的强劲上升流将不复存在。气候变暖的后果是生物生产力下降，因为洋流和大气风会变弱。生物生产力的降低，意味着海洋沉积物中有机物（C12）的减少。作者在文中写道：“海洋-大气系统中的有效动能，决定了海洋和大气中营养物质的混合和运输。”

上图：这张图片展示了现代地球的洋流。所有这些洋流结合在一起形成温盐环流，也被称为海洋传送带。这条带，加上风和河流的地表径流，驱动着地球的营养循环。

亨里克·斯文斯马克教授表示：“一个有趣的结果是，将有机物转移到沉积物中是氧气的间接来源。光合作用从光、水和二氧化碳中产生氧气和糖。然而，如果有机物质不进入沉积物，氧气和有机物质就会变成二氧化碳和水。有机物的掩埋，阻止了这种逆反应。因此，超新星间接地控制氧气的产生，而氧气是所有复杂生命的基础。”

含氧光合作用和有机物掩埋是氧气的主要来源，而氧气支撑着复杂生命的进化。新的证据表明，在宇宙射线对云层和气候的影响下，地球上的生命和超新星之间存在着非同寻常的联系。

很明显，超新星的活动和地球上的生命都取决于“剂量”。根据一些科学证据，一些超新星离地球太近，导致了地球的部分灭绝。超新星爆炸可能引发了奥陶纪大灭绝，这是地球历史上灭绝数量第二大的物种灭绝。如果，其中一个离地球太近，就会使地球彻底绝育。但根据这项研究，一些超新星活动通过刺激营养循环和增加大气中的氧气，帮助推动了地球上的生命。

我们习惯于认为，附近的超新星对地球上的生命具有潜在的毁灭性，事实也的确如此。但这项研究表明，就像自然界的许多事物一样，“剂量”才是关键。

如果我们周围没有超新星活动，地球上的生命可能看起来会和现在大不相同。

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