De straling van supernovae heeft de evolutie misschien wel een handje geholpen

Volgens astrofysici van de Universiteit van Kansas werd het vroege leven op aarde herhaaldelijk getest door de kosmische winden van een supernova 300 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. De nachten werden wekenlang opgelicht door een spookachtig blauw, terwijl alle dieren, op het land of in ondiep water, bestraald werden met een dosis straling vergelijkbaar met een CT scan. De kosmische straling zou sterk genoeg zijn om de hele troposfeer van de planeet te ioniseren. Mogelijk is het een verklaring voor een van de massaextincties uit het aardse verleden.

Het werk van de groep werd maandag gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters. Zoals de hoofdauteur, fysicus Adrian Melott, waren de resultaten onverwacht. "Ik dacht dat het effect veel kleiner zou zijn," zei hij in een statement. "De supernova was erg ver weg – meer dan 300 miljoen lichtjaren."

Terwijl het blauwe licht waarschijnlijk weken heeft aangehouden, vertelde Melott, zou de kosmische straling misschien wel honderden of duizenden jaren aangehouden hebben. "Kosmische straling met een hoog energieniveau kan de atmosfeer doordringen," zei hij. "Ze breken moleculen af en rukken de elektronen van de atomen. Dat gaat zo door tot aan de bodem van de aarde, terwijl het normaal alleen op grote hoogte gebeurt."

Melott suggereert dat de kans op kanker in deze jaren veel hoger was. Dat zou mutaties in het evolutionaire proces hebben versneld. In april publiceerde hij al een inmiddels bekend geworden studie in Nature, over de effecten van twee andere supernovae. De effecten die ontstonden op aarde vanwege de straling van die kosmische explosies was nog altijd meetbaar in materiaal dat ze onder de Atlantische, Indische en de Stille oceaan vandaan haalden. Radionucleïdes van ijzer-60 die via interstellaire stofdeeltjes op aarde zijn terechtgekomen bleken over de hele aarde verspreid te zijn. Dit was het gevolg van twee grote fluctuaties die 1,5 tot 3,2 miljoen jaar geleden en 6,5 tot 8,7 miljoen jaar geleden plaatsvonden.

"Zouden deze supernova's een significant effect hebben op het aardse klimaat en de organismen – en misschien zelfs wel de evolutie van mensen?" vroeg Melott zich destijds al af. Het antwoord op die vraag lijkt nu "waarschijnlijk" te zijn.

De meest recente stoot van kosmische straling komt overeen met de mariene massaextinctie tijdens de overgang van Plioceen naar het Pleistoceen tijdperk. Zo werd eerder al gedacht dat die massaextinctie aan de omstandigheden in de kosmos gekoppeld was, omdat onderzoekers in de jaren 90 en begin 2000 al ijzer-60 tegenkwamen onderwater. Wat vooral interesse wekt is de toename in muonstraling op de aardbodem (muons zijn zwaardere versies van elektronen).

"Wanneer we de effecten van fotonstraling en kosmische straling combineren, zien we dat een supernova op 100 [parseconden] maar een klein effect kan hebben op aardse organismen en dat de chemische veranderingen zoals afbraak van ozon heel zwak zijn," legt het artikel uit. "De ionisatie van de troposfeer kan dat effect echter voor duizenden jaren vergroten. Bestraling door muons kan daardoor op de aardbodem en het oceaanoppervlak met 20 keer toenemen wat de algehele sterkte van straling op aarde verdriedubbelt."

Het artikel sluit af met de conclusie dat de effecten van muonstraling op de aardbodem heel anders zou moeten zijn dan de astrofysische straling die we doorgaans zien bij UV straling en ozonafbraak. Deze effecten zijn misschien meetbaar in fossielen, maar dat moeten we nog zien.