Multiple Supernovaexplosionen in ca. 65 Lichtjahren Entfernung könnten zur Zerstörung der Ozonschicht und zu mehreren aufeinanderfolgenden Aussterbeereignissen an der Devon-Karbon-Grenze vor ungefähr 359 Mio. Jahren beigetragen haben.
Diese Möglichkeit wird in einer Arbeit in den Proceedings of the National Academy of Sciences beschrieben.
Gesteinsproben von der Devon-Karbon-Grenze enthalten missgebildete Pflanzensporen, die von ultraviolettem Licht verbrannt zu sein scheinen.- Indizien für ein lang währendes Ereignis, das durch den Verlust der Ozonschicht verursacht war.
“Irdische Katastrophen wie Vulkanismus großen Ausmaßes und globale Erwärmung können ebenfalls die Ozonschicht zerstören, aber dafür gibt es keine schlüssigen Beweise, was den fraglichen Zeitraum angeht,” so Professor Brian Fields, Forscher am Department of Ecology & Evolutionary Biology and the Biodiversity Institute der University of Kansas.
“Stattdessen schlagen wir eine oder mehrere Supernovaexplosionen vor, ungefähr 65 Lichtjahre von der Erde entfernt, die für den langwierigen Verlust an Ozon verantwortlich waren.”
Professor Fields und seine Kollegen untersuchten mehrere mögliche astrophysikalische Ursachen für die Ozonverluste, wie Meteoriteneinschläge, Sonneneruptionen und Gammablitze.
“Aber solche Events enden schnell und es wäre unwahrscheinlich, dass sie den lang andauernden Abbau des Ozons verursachten, der am Ende des Devonzeitalters passierte,” sagte Jesse Miller, Student am Illinois Center for Advanced Studies of the Universe und dem Department of Astronomy an der University of Illinois.
Andererseits ergibt eine Supernova einen Doppelschlag: sie badet die Erde sofort in zerstörender UV-Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlen. Später prallen Supernova-Trümmer in das Sonnensystem, die den Planeten langlebiger Bestrahlung von durch die Supernova beschleunigter kosmischer Strahlung unterwerfen. Die Zerstörung der Erde und und ihrer Ozonschicht kann für über 100.000 Jahre andauern.
Der Fossilbericht jedoch deutet auf einen Rückgang der Biodiversität über 300.000 Jahre. Dies führt zu der Massenextinktion am Ende des Devons und weist auf die Möglichkeit mehrfacher Katastrophen hin, vielleicht sogar mehrfacher Supernovaexplosionen.
“Das ist voll und ganz möglich. Massive Sterne kommen normalerweise in Clustern zusammen mit weiteren massiven Sternen vor, und weitere Supernovae treten wahrscheinlich bald nach der ersten Explosion auf,” so Miller.
Der Schlüssel zur Aufklärung, ob eine Supernova passierte, wäre der Nachweis der radioaktiven Isotope Plutonium 244 und Samarium 146 in den Gesteinen und Fossilien aus der Zeit des Massenaussterbens.
“Keines dieser Isotopen kommt heutzutage auf der Erde natürlich vor, und der einzige Weg, natürlich auf die Erde zu gelangen, ist der über kosmische Explosionen,” so Zhenghai Liu, Bachelorstudent am Illinois Center for Advanced Studies of the Universe und dem Department of Astronomy an der University of Illinois.
“Plutonium 244 und Samarium 146 zerfallen mit der Zeit,” so Professor Fields.
“Wenn wir somit diese Radioisotope heutzutage frisch auf der Erde finden, wissen wir, dass diese frisch sind und nicht von einer Supernova in der kosmischen Nachbarschaft herrühren und entsprechend auch nicht als „Smoking gun“ taugen.”
Die Forscher haben nun in den Gesteinen der Devon-Karbon-Grenze nach Plutonium 244 und Samarium 146 z7 suchen.
“Die allumfassende Botschaft unserer Studie ist, dass das Leben auf der Erde nicht isoliert existiert,” so Professor Fields.
“Wir sind die Bürger eines umfangreicheren Kosmos, und der Kosmos mischt sich in unser Leben ein, oft unmerklich, aber manchmal fürchterlich.”
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Brian D. Fields et al. Supernova triggers for end-Devonian extinctions. PNAS, published online August 18, 2020; doi: 10.1073/pnas.2013774117
