Dos supernovas cercanas que explotaron hace aproximadamente 2,5 y 8 millones de años podrían haber producido un agotamiento escalonado de la capa de ozono de la Tierra que produjo un ajuste en la vida.
En particular, hace 2,5 millones de años la Tierra cambió drásticamente. El Plioceno, que era una época cálida y suave, estaba terminando y el Pleistoceno, una era de glaciación repetida conocida como la Edad de Hielo, estaba comenzando. Las variaciones naturales en la órbita y el bamboleo de la Tierra probablemente explicaron el cambio en el clima, pero el evento simultáneo de una supernova podría proporcionar información sobre la diversificación de la vida durante esta época.
Se cree que esta supernova ocurrió entre 163 y 326 años luz de distancia (50-100 parsecs) de la Tierra. Como perspectiva, nuestro vecino estelar más cercano, Proxima Centauri, está a 4,2 años luz de distancia. Las supernovas pueden esterilizar cualquier planeta cercano que esté en el camino de su dañina radiación ionizante. ¿Podrían las supernovas cercanas causar estragos en la biología existente de nuestro planeta?.
Brian Thomas, un astrofísico de la Universidad de Washburn en Kansas, modeló los impactos biológicos en la superficie de la Tierra, basándose en la evidencia geológica de las supernovas cercanas de hace 2,5 millones y 8 millones de años. En su último artículo, Thomas investigó los rayos cósmicos de las supernovas a medida que se propagaban a través de nuestra atmósfera a la superficie, para comprender su efecto sobre los organismos vivos.
Al observar el registro fósil durante el límite Plioceno-Pleistoceno (hace 2,5 millones de años), vemos un cambio dramático en el registro fósil y en la cubierta terrestre a nivel mundial. Thomas dijo a Astrobiology Magazine que "hubo cambios, especialmente en Africa, que pasaron de ser más boscosas a más pastizales".
Durante este tiempo, el registro geológico muestra una concentración global elevada de hierro-60 (60Fe), que es un isótopo radiactivo producido durante una supernova. "Estamos interesados en cómo las estrellas explosivas afectan la vida en la Tierra, y resulta que hace unos pocos millones de años hubo cambios en las cosas que vivían en ese momento", dice Thomas. "Podría haber estado conectado a esta supernova".
Por ejemplo, hubo un cambio en la abundancia de especies durante el límite Plioceno-Pleistoceno. Aunque no se produjeron grandes extinciones masivas, hubo una mayor tasa de extinción en general, más especiación y un cambio en la vegetación. ¿Cómo afectaría una supernova cercana la vida en la Tierra?.
Más allá de la protección solar, la capa de ozono protege a toda la biología de la dañina radiación ultravioleta (UV) que altera genéticamente. Thomas utilizó modelos climáticos globales, modelos de química atmosférica recientes y transferencia radiativa (la propagación de la radiación a través de las capas de la atmósfera) para comprender mejor cómo el flujo de los rayos cósmicos de las supernovas alteraría la atmósfera de la Tierra, específicamente la capa de ozono.
Una cosa a tener en cuenta es que los rayos cósmicos de las supernovas no arruinarían todo en su camino a la vez. El medio intergaláctico actúa como una especie de tamiz, ralentizando la llegada de los rayos cósmicos y la "lluvia radiactiva de hierro" (60Fe) durante cientos de miles de años, explicó Thomas.
Las partículas energéticas más altas llegarán primero a la Tierra e interactuarán con nuestra atmósfera de manera diferente que las partículas energéticas más bajas que llegarán más tarde. El estudio de Thomas modeló el agotamiento en el ozono 100, 300 y 1.000 años después de que las partículas iniciales de una supernova comenzaran a penetrar en nuestra atmósfera. Curiosamente, el agotamiento alcanzó su punto máximo (aproximadamente el 26 por ciento) para el caso de 300 años, superando el caso de 100 años. Los rayos cósmicos de alta energía en el caso de 100 años pasarían directamente a través de la estratosfera y depositarían su energía debajo de la capa de ozono, agotando menos, mientras que los rayos cósmicos menos energéticos que llegarían durante el intervalo de 300 años depositarían más energía en el estratosfera, agotando el ozono de manera significativa.
Thomas examinó varios posibles efectos biológicamente dañinos (eritema, cáncer de piel, cataratas, inhibición de la fotosíntesis del fitoplancton marino y daño a las plantas) en diferentes latitudes como resultado del aumento de la radiación UV resultante de una capa de ozono empobrecida. Mostraron un mayor daño en general, generalmente aumentando con la latitud, lo cual tiene sentido dados los cambios que vemos en el registro fósil. Sin embargo, los efectos no son igualmente perjudiciales para todos los organismos. El plancton, los principales productores de oxígeno, parecía estar mínimamente afectado. Los resultados también sugirieron un pequeño aumento en el riesgo de quemaduras solares y cáncer de piel entre los humanos.
Entonces, ¿las supernovas cercanas resultan en extinciones masivas?. Depende, dice Thomas. "Hay un cambio más sutil: en lugar de 'aniquilar todo', algunos organismos están mejor y otros están peor". Por ejemplo, algunas plantas mostraron un aumento en el rendimiento, como la soja y el trigo, mientras que otras plantas mostraron una productividad reducida. "Se ajusta", afirma Thomas, refiriéndose al cambio en las especies en el registro fósil.
