超新星爆炸：地球兩次大滅絕的幕後黑手？

在地球漫長的歷史中，動植物的滅絕速度曾多次飆升至遠超背景水平，其中五次大滅絕事件尤為突出，因為它們導致了大量物種從化石記錄中消失。最為人熟知的是最後一次大滅絕，它讓非鳥類恐龍從地球上消失，但這也是唯一一次找到相應年代隕石坑的滅絕事件。因此，科學家們需要為其他四次大滅絕尋找不同的解釋，特別是針對晚泥盆紀和晚奧陶紀的滅絕事件。

目前並沒有直接證據將超新星爆炸與這些滅絕事件聯絡起來。超新星爆炸會產生過量的放射性同位素，這些同位素會被埋藏在當時的沉積物中。雖然這些同位素的激增曾與地球上的生物變化有過初步關聯，但這些關聯僅限於相對近期的歷史。由於放射性元素會隨時間衰減，而泥盆紀大滅絕發生在3.72億年前，奧陶紀大滅絕則更早7300萬年，像鐵-60這樣的同位素半衰期太短，我們無法從如此久遠的事件中檢測到它們。

目前最被接受的解釋是，這兩次滅絕事件都與大規模冰川期同時發生。冰川期的一個潛在觸發因素是臭氧層的急劇耗損，而這可能是由附近的超新星爆炸引起的，儘管關於爆炸需要多近才能產生這種影響仍存在爭議。最新研究提供了值得重視的理由。

這項研究並非主要針對滅絕事件，而是對距離太陽3260光年內的O型和B型恆星進行了普查，發現了不到25,000顆，儘管外圍恆星的確切距離仍存在不確定性。這項普查有助於理解銀河系的發展和其螺旋臂的形狀，同時也提供了一種計算超新星爆炸頻率的方法。研究人員推測，整個銀河系中超新星爆炸的頻率約為每世紀0.4至0.5次，這略低於之前的估計，原因在於對OB型恆星的普查改進和演化模型的更新。

這也解釋了為何自400多年前望遠鏡發明以來，我們從未在銀河系中觀測到超新星爆炸，這在之前較高的估計中被認為是相當不幸的。研究人員還將他們的成果應用於大滅絕問題。基爾大學的尼克·萊特博士表示：「我們計算了地球附近的超新星爆炸頻率，發現它與地球上由外部力量（如超新星）引發的大滅絕事件頻率一致。」

以65光年為危險區域，萊特及其同事估計，超新星爆炸的平均頻率約為每4億年一次。考慮到在稍長的時間內發生了五次大滅絕，所有滅絕事件都歸因於超新星爆炸的可能性極低，但我們已經對其中一次有了解釋，並對另一次有了一些強烈的線索。

此前已有研究提出，泥盆紀大滅絕可能由超新星爆炸引起，但情況複雜，因為似乎發生了兩次晚泥盆紀滅絕事件，相隔1000萬年。晚奧陶紀滅絕事件更加模糊，但根據預測，在約5億年內會發生1至2次導致滅絕的爆炸，化石記錄足以揭示這些事件，因此它也成為研究的物件。

如果超新星爆炸足夠近，其釋放的伽馬射線和X射線可能會破壞地球的臭氧層，讓過量的紫外線進入地球。這將殺死食物鏈底層的許多生物，引發飢荒浪潮，並導致其他生物的突變和癌症。持續增加的宇宙射線也會減緩地球的恢復。

與冰川期的關聯較不明顯，但臭氧層的破壞可能根據海拔高度對地球產生暖化或冷卻的影響，其非化學破壞的淨效應可能使地球進入冰河時代。然而，還有更多地球上的可能解釋需要考慮，因此這一問題遠未明朗。

我們尚未發現任何中子星或黑洞（超新星爆炸的殘留物）距離地球足夠近，以成為候選者。然而，恆星在銀河系中的不同運動軌跡意味著，數億年前在我們附近爆炸的超新星殘骸，現在可能已經遠在數千光年之外。這項研究已被《皇家天文學會月刊》接受發表，預印本可在arXiv.org上查閱。