大质量恒星走到生命尽头时,往往会引发威力惊人的超新星爆发,短时间内亮度可照亮整个星系,释放能量堪比太阳一生总释放量,堪称已知宇宙中最猛烈的爆炸。在猎户座方向,距离地球约640光年的参宿四,已演化至红超巨星阶段,步入生命末期,未来大概率会发生超新星爆发。
此前科学界普遍认为,参宿四爆发不会对地球构成实质威胁。核心原因有二:一是超新星爆发最具破坏性的伽马射线暴沿自转轴释放,而参宿四自转轴不指向地球;二是高能光子与粒子流影响范围通常仅100光年左右,远小于地球与参宿四的距离。
但近日发表于《皇家天文学会月刊》的新研究,却提出了不同观点:参宿四爆发或引发地球气候突变,导致全球大降温。碳14成为这项研究的关键“信使”,其生成与宇宙射线密切相关。高能宇宙射线进入地球大气层后,会与氮14发生核反应生成碳14,后者与氧结合成二氧化碳,被植物吸收后,会随树木年轮留存,成为记录碳14浓度的“时间胶囊”。
若地球遭遇超强宇宙射线轰击,大气中碳14会激增,在年轮中留下清晰“指纹”。研究人员通过分析全球古树样本,识别出多起碳14激增事件,与遥远超新星爆发时间高度吻合。其中两个巧合尤为引人注目:12760年前的“新仙女木冰期”,对应约13000年前900光年外船帆座超新星爆发;14320年前的“旧仙女木冰期”,则与15000年前1140光年外霍因加超新星爆发时间契合,排除气候响应延迟与测量误差后,二者关联性显著。
这一关联的原理的是,超新星爆发释放的高能光子影响范围远超此前估算,能大量分解臭氧和甲烷两种温室气体。臭氧本身具有保温作用,甲烷浓度虽低,但温室效应强度是二氧化碳的数十倍,二者对地球温室效应的贡献合计超10%。
两种气体减少会削弱地球保温能力,引发降温。而极地冰盖会形成正反馈:降温扩大冰盖面积,增加太阳辐射反射,进一步加剧降温,最终导致全球性大降温。据此推测,距离更近的参宿四爆发,也可能对地球气候造成类似影响。
目前这一结论尚未定论,研究团队表示将探索其他可能解释。对人类而言,或许未来的科学发现能推翻这一推测——毕竟参宿四爆发引发地球大降温,绝非一个好消息。我们唯有期待科学家深入研究,揭开超新星与地球气候关联的终极答案。