超新星爆發可能引發非洲古代病毒多樣性激增

當超新星在我們銀河系附近爆炸時，最直接的效果就是強烈的光和宇宙射線，這些都會影響我們的上層大氣。隨後，爆炸中形成的元素會被拋射到地球。其中，對於研究最為重要的是鐵-60，古代沉積物中的鐵-60峰值讓我們意識到古代天文事件的發生。

在340萬至170萬年前，鐵-60的激增表明當時發生了某種地球外的事件，儘管對於這一峰值持續如此之久的原因存在不同的解釋。一個研究團隊在模擬這一事件的過程中，還將其與病毒多樣性聯絡起來，認為來自杜鵑座-時鐘座星群（Tucana-Horolgium association）的超新星可能使地球上的輻射水平升高，足以影響DNA——特別是位於中非坦噶尼喀湖的生物——即使有大氣層和磁層的保護，仍導致突變顯著增加，這一過程持續了大約一萬年。

加州大學聖克魯茲分校的天文學本科生Caitlyn Nojiri正在研究天文學，而非病毒學，但在一個試圖確定最新鐵-60峰值來源的專案中，她可能將這兩者聯絡了起來。Nojiri在一份宣告中表示：「鐵-60是一種追溯超新星發生時間的方式。我們認為在200萬至300萬年前，附近發生了一次超新星爆炸。」

Nojiri與兩位UCSC學者提出，鐵-60可能來自兩個星群之一的超新星：上豺狼座星群（Upper Centaurus Lupus association）和杜鵑座-時鐘座星群。這兩個星群的恆星年齡和運動表明它們分別在1500萬和4000萬年前在星團中形成，並自那時起逐漸分離。

根據鐵-60峰值的時間（200萬至300萬年前）以及我們對這些恆星運動的瞭解，如果來源是上豺狼座星群，它距離地球約460光年；如果是杜鵑座-時鐘座星群，則距離只有一半。大多數超新星，特別是核心塌縮超新星，被認為來自這些星群，因為只有最大、壽命最短的恆星才會經歷這種爆炸，而這些恆星沒有足夠的時間遠離它們誕生的星團。

如果超新星發生在上豺狼座星群，由於距離較遠，地球受到的輻射量會少四倍，低於一項研究中發現的誘導DNA雙鏈斷裂的閾值。然而，如果發生在杜鵑座-時鐘座星群，雖然不會導致大規模滅絕，但可能會使突變率升高，足以增加新物種出現的速度。

瞭解超新星的距離非常重要，因為它讓我們能夠在當前高能宇宙輻射譜的背景下模擬產生的輻射。作者寫道：「附近的超新星活動有可能使地球表面的輻射水平提高幾個數量級，這預計會對生命演化產生深遠影響。」

他們提到之前的一項研究揭示了非洲裂谷坦噶尼喀湖中病毒的急劇增加，該湖擁有全球地表湖泊五分之一的淡水。Nojiri表示：「我們不能說它們有直接關聯，但它們的時間框架相似。」她還補充道：「發現這些超遠距離的事件如何影響我們的生活或地球的宜居性，真的非常酷。」

很少有本科生能夠在同行評審的論文中擔任第一作者，更不用說在知名研討會上發言了。Caitlyn Nojiri做到了這兩點，並希望攻讀天體物理學博士學位。她的研究被認為如此出色，以至於她成為首位受邀在宇宙學與天體粒子物理中心（Center for Cosmology and AstroParticle Physics）研討會上發言的UCSC本科生。資深作者Enrico Ramirez-Ruiz教授此前曾鼓勵Nojiri申請UC LEADS專案，這是一個旨在幫助來自代表性不足群體的學生克服科學領域劣勢的計劃。

Ramirez-Ruiz表示：「來自不同背景的人為科學帶來了不同的視角，並能以非常不同的方式解決問題。這是一個展示物理學中多元視角之美以及這些聲音重要性的例子。」該研究已發表在《天體物理學雜誌通訊》上，並開放存取。