Ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden, een vreemd helder licht arriveerde in de prehistorische hemel en bleef daar weken of maanden hangen. Het was een supernova op zo'n 150 lichtjaar van de aarde. Binnen een paar honderd jaar lang nadat het vreemde licht aan de hemel was geslonken, een tsunami van kosmische energie van diezelfde verpletterende sterexplosie had onze planeet kunnen bereiken en de atmosfeer kunnen verwoesten, klimaatverandering aan te pakken en massale uitsterving van grote oceaandieren te veroorzaken, waaronder een haaiensoort die zo groot was als een schoolbus.

De effecten van zo'n supernova - en mogelijk meer dan één - op het leven in de grote oceaan worden gedetailleerd beschreven in een artikel dat zojuist is gepubliceerd in Astrobiologie .

"Ik doe al zo'n 15 jaar onderzoek op deze manier, en in het verleden is het altijd gebaseerd geweest op wat we over het algemeen weten over het universum - dat deze supernova's op een of ander moment de aarde zouden moeten hebben beïnvloed, " zei hoofdauteur Adrian Melott, emeritus hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde aan de Universiteit van Kansas. "Deze keer, het is anders. We hebben bewijs van gebeurtenissen in de buurt op een bepaald tijdstip. We weten hoe ver ze waren, dus we kunnen berekenen hoe dat de aarde zou hebben beïnvloed en het vergelijken met wat we weten over wat er op dat moment gebeurde - het is veel specifieker."

Melott zei dat recente documenten die oude zeebodemafzettingen van ijzer-60-isotopen onthullen, het "slam-dunk" bewijs leveren van de timing en afstand van supernova's.

"Al in het midden van de jaren negentig mensen zeiden, 'Hallo, zoek naar ijzer-60. Het is een veelbetekenend verhaal, want er is geen andere manier om de aarde te bereiken dan via een supernova.' Omdat ijzer-60 radioactief is, als het met de aarde was gevormd, zou het nu al lang voorbij zijn. Dus, het moet op ons hebben geregend. Er is enige discussie over de vraag of er slechts één supernova echt in de buurt was of een hele keten van hen. Ik geef de voorkeur aan een combinatie van de twee - een grote ketting met een die ongewoon krachtig en dichtbij was. Als je kijkt naar ijzer-60 residu, er is een enorme piek 2,6 miljoen jaar geleden, maar er is een overmaat verspreid duidelijk terug 10 miljoen jaar."

Melott's co-auteurs waren Franciole Marinho van Universidade Federal de Sa?o Carlos in Brazilië en Laura Paulucci van Universidade Federal do ABC, ook in Brazilië.

Volgens de ploeg ander bewijs voor een reeks supernova's is te vinden in de architectuur van het plaatselijk universum.

"We hebben de Lokale Bubbel in het interstellaire medium, "Zei Melott. "We zitten precies op het randje. Het is een gigantisch gebied van ongeveer 300 lichtjaar lang. Het is eigenlijk heel heet, gas met een zeer lage dichtheid - bijna alle gaswolken zijn eruit geveegd. De beste manier om zo'n bel te maken, is dat een hele reeks supernova's hem steeds groter blaast, en dat lijkt goed te passen bij het idee van een ketting. Als we berekeningen maken, ze zijn gebaseerd op het idee dat een supernova die afgaat, en zijn energie veegt door de aarde, en het is voorbij. Maar met de Lokale Bubbel, de kosmische stralen weerkaatsen een beetje van de zijkanten, en het kosmische stralingsbad zou 10 duren, 000 tot 100, 000 jaar. Op deze manier, je kunt je voorstellen dat een hele reeks van deze dingen steeds meer kosmische straling in de Lokale Bel voedt en ons miljoenen jaren kosmische straling geeft."

Of er nu wel of niet één supernova was of een reeks, de supernova-energie die lagen van ijzer-60 over de hele wereld verspreidde, veroorzaakte ook doordringende deeltjes, muonen genaamd, om de aarde te overspoelen, kankers en mutaties veroorzaken, vooral bij grotere dieren.

"De beste beschrijving van een muon zou een heel zwaar elektron zijn, maar een muon is een paar honderd keer zwaarder dan een elektron, "Zei Melott. "Ze zijn erg indringend. Zelfs normaal, er gaan er veel door ons heen. Bijna allemaal passeren ze onschadelijk, toch komt ongeveer een vijfde van onze stralingsdosis door muonen. Maar wanneer deze golf van kosmische straling toeslaat, vermenigvuldig die muonen met een paar honderd. Slechts een kleine factie van hen zal op enigerlei wijze met elkaar omgaan, maar als het aantal zo groot is en hun energie zo hoog, je krijgt meer mutaties en kanker - dit zouden de belangrijkste biologische effecten zijn. We schatten dat het aantal kankergevallen met ongeveer 50 procent zou stijgen voor iets ter grootte van een mens - en hoe groter je bent, hoe erger het is. Voor een olifant of een walvis, de stralingsdosis gaat ver omhoog."

Een supernova van 2,6 miljoen jaar geleden kan verband houden met het uitsterven van megafauna in de zee op de grens tussen Plioceen en Pleistoceen, waar naar schatting 36 procent van de geslachten zou uitsterven. The extinction was concentrated in coastal waters, where larger organisms would catch a greater radiation dose from the muons.

According to the authors of the new paper, damage from muons would extend down hundreds of yards into ocean waters, becoming less severe at greater depths:"High energy muons can reach deeper in the oceans being the more relevant agent of biological damage as depth increases, " zij schrijven.

Inderdaad, a famously large and fierce marine animal inhabiting shallower waters may have been doomed by the supernova radiation.

"One of the extinctions that happened 2.6 million years ago was Megalodon, " Melott said. "Imagine the Great White Shark in 'Jaws, ' which was enormous—and that's Megalodon, but it was about the size of a school bus. They just disappeared about that time. Dus, we can speculate it might have something to do with the muons. In principe, the bigger the creature is the bigger the increase in radiation would have been."

The KU researcher said the evidence of a supernova, or series of them, is "another puzzle piece" to clarify the possible reasons for the Pliocene-Pleistocene boundary extinction.

"There really hasn't been any good explanation for the marine megafaunal extinction, " Melott said. "This could be one. It's this paradigm change—we know something happened and when it happened, so for the first time we can really dig in and look for things in a definite way. We now can get really definite about what the effects of radiation would be in a way that wasn't possible before."