Atmosfera mbrojtëse e Tokës ka mbrojtur jetën për miliarda vite, duke krijuar një strehë ku evolucioni ka prodhuar forma komplekse jetësore si ne. Shtresa e ozonit luan një rol kritik në mbrojtjen e biosferës nga rrezatimi vdekjeprurës UV. Ajo bllokon 99% të prodhimit të fuqishëm UV të diellit. Magnetosfera e Tokës gjithashtu na mbron.
Por dielli është relativisht i qetë. Sa efektive janë ozoni dhe magnetosfera në mbrojtjen tonë nga shpërthimet e fuqishme të supernovave?
Çdo një milion vite—një fraksion i vogël i jetës 4.5 miliardë vjeçare të Tokës—një yll masiv shpërthen brenda 100 parsekëve (326 vite dritë) nga Toka. E dimë këtë sepse sistemi ynë diellor ndodhet brenda një flluskë masive në hapësirë të quajtur Flluska Lokale.
Është një rajon kavernoz i hapësirës ku dendësia e hidrogjenit është shumë më e ulët se jashtë flluskës. Një seri shpërthimesh supernovash në 10 deri 20 milionë vitet e fundit kanë gdhendur flluskën.
Supernovat janë të rrezikshme dhe sa më afër një planeti të jetë një supernova, aq më vdekjeprurëse janë efektet e saj. Shkencëtarët kanë spekuluar mbi efektet që shpërthimet e supernovave kanë pasur mbi Tokën, duke pyetur nëse kanë shkaktuar zhdukje masive apo të paktën zhdukje të pjesshme.
Shpërthimet e rrezeve gama dhe rrezet kozmike të një supernove mund të shterojnë ozonin e Tokës dhe të lejojnë rrezatimin jonizues UV të arrijë në sipërfaqen e planetit. Efektet gjithashtu mund të krijojnë më shumë grimca aerosoli në atmosferë, duke rritur mbulimin me re dhe duke shkaktuar ftohje globale.
Një artikull i ri kërkimor i botuar në Communications Earth & Environment shqyrton shpërthimet e supernovave dhe efektet e tyre mbi Tokën. Titullohet “Atmosfera e Tokës mbron biosferën nga supernovat e afërta.” Autori kryesor është Theodoros Christoudias nga Qendra e Kërkimeve të Klimës dhe Atmosferës, Instituti i Qipros, Nikosia, Qipro.
Flluska Lokale nuk është prova e vetme e supernovave të afërta me kolaps bërthamor (SNe) në disa milionë vitet e fundit. Sedimentet oqeanike gjithashtu përmbajnë 60Fe, një izotop radioaktiv i hekurit me një gjysmëjetë prej 2.6 milionë vitesh.
SNe nxjerr 60Fe në hapësirë kur shpërthen, duke treguar se një supernova e afërt shpërtheu rreth 2 milionë vite më parë. Ka gjithashtu 60Fe në sedimente që tregojnë një tjetër shpërthim SN rreth 8 milionë vite më parë.
Studiuesit kanë lidhur një shpërthim SN me zhdukjen e vonshme Devoniane rreth 370 milionë vite më parë. Në një dokument, studiuesit gjetën spore bimore të djegura nga drita UV, një tregues se diçka e fuqishme kishte shteruar shtresën e ozonit të Tokës. Në fakt, biodiversiteti i Tokës u ul për rreth 300,000 vite para zhdukjes Devoniane, duke sugjeruar se supernovat e shumta mund të kenë luajtur një rol.
Shtresa e ozonit e Tokës është në fluks të vazhdueshëm. Ndërsa energjia UV e arrin atë, ajo ndan molekulat e ozonit (O3). Kjo shpërndan energjinë UV dhe atomet e oksigjenit ribashkohen në O3. Cikli përsëritet.
Ky është një version i thjeshtuar i kimisë atmosferike të përfshirë, por shërben për të ilustruar ciklin. Një supernova e afërt mund të mbingarkojë ciklin, duke shteruar densitetin e kolonës së ozonit dhe duke lejuar më shumë rrezatim vdekjeprurës UV të arrijë në sipërfaqen e Tokës.
Por në artikullin e ri, Christoudias dhe autorët e tij sugjerojnë se shtresa e ozonit të Tokës është shumë më e qëndrueshme sesa mendohej dhe ofron mbrojtje të mjaftueshme kundër supernovave brenda 100 parsekëve. Ndërsa studiuesit e mëparshëm kanë modeluar atmosferën e Tokës dhe reagimin e saj ndaj një supernove të afërt, autorët thonë se ata kanë përmirësuar atë punë.
Ata modeluan atmosferën e Tokës me një Model të Sistemeve të Tokës me Modelin e Kimisë Atmosferike (EMAC) për të studiuar ndikimin e shpërthimeve të supernovave të afërta mbi atmosferën e Tokës. Duke përdorur EMAC, autorët thonë se kanë modeluar “dinamikën komplekse të qarkullimit atmosferik, kimisë dhe reagimeve të proceseve” të atmosferës së Tokës.
Këto janë të nevojshme për të “simuluar humbjen e ozonit stratosferik në përgjigje të jonizimit të lartë, duke çuar në bërjen dhe rritjen e grimcave të induktuara nga jonet në CCN” (bërthamat e kondensimit të reve).
“Ne supozojmë një supernova përfaqësuese të afërt me norma jonizimi të rrezeve kozmike galaktike (GCR) në atmosferë që janë 100 herë nivelet aktuale,” shkruajnë ata. Kjo korrespondon me një shpërthim supernove rreth 100 parsekë ose 326 vite dritë larg.
“Shterimi maksimal i ozonit mbi polet është më pak se vrima e ozonit aktuale antropogjenike mbi Antarktidë, e cila arrin një humbje kolone ozoni prej 60-70%,” shpjegojnë autorët. “Nga ana tjetër, ka një rritje të ozonit në troposferë, por është brenda niveleve që rezultojnë nga ndotja antropogjenike e fundit.”
Por le të kalojmë në thelbin e çështjes. Ne duam të dimë nëse biosfera e Tokës është e sigurt apo jo.
Shterimi maksimal i ozonit stratosferik mesatar nga 100 herë më shumë rrezatim jonizues se normalja, përfaqësuese e një supernove të afërt, është rreth 10% globalisht. Kjo është afërsisht e njëjta ulje si ndotja jonë antropogjenike. Nuk do të ndikonte shumë në biosferë.
“Edhe pse e rëndësishme, është e pamundur që ndryshime të tilla të ozonit të kenë një ndikim të madh në biosferë, veçanërisht sepse shumica e humbjes së ozonit gjendet të ndodhë në gjerësitë e larta,” shpjegojnë autorët.
Por kjo është për Tokën moderne. Gjatë periudhës para-kambrike, para se jeta të shpërthente në një shumëfishim formash, atmosfera kishte vetëm rreth 2% oksigjen. Si do të ndikohej kjo nga një supernova? “Ne simuluam një atmosferë me 2% oksigjen pasi kjo do të përfaqësonte kushtet ku biosfera në zhvillim në tokë do të ishte ende veçanërisht e ndjeshme ndaj shterimit të ozonit,” shkruajnë autorët.
“Humbja e ozonit është rreth 10-25% në gjerësitë mesme dhe një rend më i ulët në tropikët,” shkruajnë autorët. Në nivelet minimale të ozonit në polet, rrezatimi jonizues nga një supernova mund të përfundojë duke rritur kolonën e ozonit. “Ne konkludojmë se këto ndryshime të ozonit atmosferik janë të pamundur të kenë pasur një ndikim të madh në biosferën në zhvillim në tokë gjatë Kambrikës,” përfundojnë ata.
Çfarë ndodh me ftohjen globale?
Ftohja globale do të rritet, por jo në një shkallë të rrezikshme. Mbi Oqeanin Paqësor dhe atë Jugor, CCN mund të rritet deri në 100%, që tingëllon si shumë. “Këto ndryshime, ndonëse klimatikisht relevante, janë të krahasueshme me kontrastin midis atmosferës së pastër para-industriale dhe atmosferës së ndotur të sotme.” Ata thonë se kjo do të ftohë atmosferën afërsisht në të njëjtën masë siç po e ngrohim tani.
Studiuesit theksojnë se studimi i tyre ka të bëjë me të gjithë biosferën, jo individët. “Studimi ynë nuk shqyrton rreziqet e drejtpërdrejta për shëndetin e njerëzve dhe kafshëve që rrjedhin nga ekspozimi ndaj rrezatimit jonizues të rritur,” shkruajnë ata.
Në varësi të rrethanave individuale, individët mund të ekspozohen ndaj niveleve të rrezikshme të rrezatimit me kalimin e kohës. Por në përgjithësi, biosfera do të vazhdojë të funksionojë pavarësisht një rritje 100-fish të rrezatimit UV. Atmosfera dhe magnetosfera jonë mund ta përballojnë këtë.
“Në përgjithësi, ne gjejmë se supernovat e afërta janë të pamundura të kenë shkaktuar zhdukje masive në Tokë,” shkruajnë autorët. “Ne konkludojmë se atmosfera dhe fusha gjeomagnetike e planetit tonë mbrojnë në mënyrë efektive biosferën nga efektet e supernovave të afërta, gjë që ka lejuar jetën të evoluojë në tokë gjatë qindra miliona viteve të fundit.”
Ky studim tregon se biosfera e Tokës nuk do të vuajë shumë për aq kohë sa shpërthimet e supernovave mbeten në distancë.
Më shumë informacione: Theodoros Christoudias et al, Earth’s atmosphere protects the biosphere from nearby supernovae, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01490-9
