Wissenschaftler der NASA und der University of Kansas sagen, dass ein Massensterben auf der Erde vor Hunderten von Millionen von Jahren durch eine Sternexplosion ausgelöst worden sein könnte, die als Gammastrahlenausbruch bezeichnet wird. Die Wissenschaftler haben keine direkten Beweise dafür, dass ein solcher Ausbruch das alte Aussterben ausgelöst hat. Die Stärke ihrer Arbeit liegt in ihrer atmosphärischen Modellierung - im Wesentlichen ein „Was wäre wenn“ -Szenario.
Die Wissenschaftler errechneten, dass Gammastrahlung einer relativ nahe gelegenen Sternexplosion, die nur zehn Sekunden lang auf die Erde trifft, bis zur Hälfte der schützenden Ozonschicht der Atmosphäre abbauen kann. Die Wiederherstellung kann mindestens fünf Jahre dauern. Wenn die Ozonschicht beschädigt ist, kann ultraviolette Strahlung der Sonne einen Großteil des Lebens an Land und in der Nähe der Oberfläche von Ozeanen und Seen töten und die Nahrungskette stören.
Gammastrahlenausbrüche in unserer Milchstraße sind in der Tat selten, aber die Wissenschaftler schätzen, dass mindestens einer in der Nähe wahrscheinlich in den letzten Milliarden Jahren die Erde getroffen hat. Es wird angenommen, dass das Leben auf der Erde vor mindestens 3,5 Milliarden Jahren erschienen ist. Diese Forschung, die durch ein Stipendium der NASA für Astrobiologie unterstützt wird, stellt eine gründliche Analyse der Hypothese des Massensterbens dar, die erstmals von Mitgliedern dieses Wissenschaftsteams im September 2003 angekündigt wurde.
"Ein Gammastrahlenausbruch, der innerhalb von 6.000 Lichtjahren von der Erde ausgeht, hätte verheerende Auswirkungen auf das Leben", sagte Dr. Adrian Melott vom Institut für Physik und Astronomie der Universität von Kansas. "Wir wissen nicht genau, wann einer gekommen ist, aber wir sind uns ziemlich sicher, dass er gekommen ist - und seine Spuren hinterlassen hat. Am überraschendsten ist, dass bereits ein 10-Sekunden-Ausbruch jahrelange verheerende Ozonschäden verursachen kann. "
Ein wissenschaftliches Papier, das diesen Befund beschreibt, erscheint in Astrophysical Journal Letters. Der Hauptautor ist Brian Thomas, Ph.D. Kandidat an der University of Kansas, den Melott berät.
Gammastrahlen sind die stärksten bekannten Explosionen. Die meisten stammen aus fernen Galaxien, und ein großer Prozentsatz entsteht wahrscheinlich durch Explosionen von Sternen, die mehr als 15-mal so massereich sind wie unsere Sonne. Ein Ausbruch erzeugt zwei entgegengesetzt gerichtete Strahlen von Gammastrahlen, die in den Weltraum rasen.
Thomas sagt, dass ein Gammastrahlenausbruch vor 450 Millionen Jahren das Aussterben der Ordovizier verursacht haben könnte und 60 Prozent aller wirbellosen Meerestiere getötet hat. Das Leben war weitgehend auf das Meer beschränkt, obwohl es in dieser Zeit Hinweise auf primitive Landpflanzen gibt.
In der neuen Arbeit verwendete das Team detaillierte Computermodelle, um die Auswirkungen eines nahegelegenen Gammastrahlenausbruchs auf die Atmosphäre und die Folgen für das Leben zu berechnen.
Thomas berechnete mit Dr. Charles Jackman vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md., Die Auswirkung eines nahe gelegenen Gammastrahlenausbruchs auf die Erdatmosphäre. Gammastrahlen, eine energiereiche Form von Licht, können molekularen Stickstoff (N2) in Stickstoffatome zerlegen, die mit molekularem Sauerstoff (O2) unter Bildung von Stickoxid (NO) reagieren. NO zerstört Ozon (O3) und erzeugt Stickstoffdioxid (NO2). NO2 reagiert dann mit atomarem Sauerstoff, um NO zu reformieren. Mehr NO bedeutet mehr Ozonzerstörung. Computermodelle zeigen, dass bis zu die Hälfte der Ozonschicht innerhalb von Wochen zerstört wird. Fünf Jahre später sind immer noch mindestens 10 Prozent zerstört.
Als nächstes berechneten Thomas und sein Kommilitone Daniel Hogan, ein Student, die Auswirkung von ultravioletter Strahlung auf das Leben. Tiefseekreaturen, die mehrere Fuß unter Wasser leben, wären geschützt. Oberflächenplankton und anderes Leben in der Nähe der Oberfläche würden jedoch nicht überleben. Plankton ist das Fundament der marinen Nahrungskette.
Dr. Bruce Lieberman, Paläontologe an der Universität von Kansas, kam auf die Idee, dass ein Gammastrahlenausbruch speziell das große Aussterben der Ordovizier 200 Millionen Jahre vor den Dinosauriern verursacht haben könnte. Es wird angenommen, dass eine Eiszeit dieses Aussterben verursacht hat. Ein Gammastrahlenausbruch hätte jedoch frühzeitig zu einem schnellen Aussterben führen und auch den signifikanten Abfall der Oberflächentemperatur auf der Erde auslösen können.
"Eine unbekannte Variable ist die Rate lokaler Gammastrahlen", sagte Thomas. „Die Ausbrüche, die wir heute entdecken, entstanden vor Milliarden von Jahren, bevor sich die Erde bildete. Unter den Milliarden von Sternen in unserer Galaxie besteht eine gute Chance, dass ein massiver Stern in der Nähe explodierte und Gammastrahlen in unsere Richtung schickte. " Die im November 2004 gestartete Swift-Mission wird dazu beitragen, die jüngsten Burst-Raten zu bestimmen. Weitere Teammitglieder sind Dr. Claude Laird von der University of Kansas und Dr. Richard Stolarski, John Cannizzo und Neil Gehrels von der NASA Goddard.
Ursprüngliche Quelle: NASA-Pressemitteilung
