Nebezpečné kosmické exploze: Způsobily masová vymírání supernovy?
Pokud by nějaká supernova explodovala v nebezpečné blízkosti Sluneční soustavy, mohla by naši planetu zaplavit extrémně silná dávka smrtící radiace – a vyvolat masové vymírání druhů.
Supernova představuje velmi vzácný astronomický úkaz, který nastává na konci poslední vývojové fáze masivní hvězdy. Závěr života obří hmotné stálice má podobu gigantické exploze, jež znamená jakousi její katastrofickou destrukci včetně blízkého okolí. Na krátkou dobu se potenciálním pozorovatelům z daného místa ve vesmíru – například právě ze Země – objeví na obloze „nová hvězda“, jejíž jas během několika následujících týdnů až měsíců slábne, až nakonec přestane být viditelná.
Zmíněná neuvěřitelně intenzivní exploze dokáže nakrátko přezářit i celou galaxii. O jak vzácný astronomický jev se jedná, dokazuje i skutečnost, že se za poslední tisíciletí podařilo v naší Galaxii pozorovat pouhé tři supernovy viditelné pouhýma očima. Poslední z nich, slavná Keplerova supernova, byla na podzim roku 1604 déle než tři týdny dobře rozeznatelná v souhvězdí Hadonoše.
V průběhu minulých milénií, či dokonce milionů let geologického času však byly supernovy ze Země vidět mnohokrát. Mohli na ně nechápavě pohlížet například i dinosauři nebo ještě dříve praobojživelníci a další prvohorní tvorové? Je to velmi pravděpodobné, ačkoliv uvedené nebeské úkazy s pozemskými živými formami nijak neinterferovaly. Nebo snad ano?
Podle již půlstoletí staré hypotézy neznamenají výbuchy supernov pouhou externí záležitost, jež by byla pro směr vývoje života na Zemi zcela neškodná. Daná myšlenka vychází ze znepokojivého předpokladu, že pokud by se explodující mohutná stálice proměnila v supernovu dostatečně blízko Sluneční soustavy, mohla by naši planetu následně zaplavit extrémně silná dávka radiace a vyvolat masové vymírání druhů.
Odvážná teorie
Dle Alvarezovy impaktní teorie z roku 1980 vyhubila dinosaury na konci druhohor, před 66 miliony roků, srážka Země s planetkou. Již deset let před jejím publikováním však byla veřejně prezentována vědecká studie o vymírání na sklonku křídy, za které mohla právě exploze domnělé blízké supernovy. Existují pro takovou představu nějaké solidní důkazy?
Na počátku 70. let vystoupil s hypotézou o vraždící supernově z konce křídy Dale Russell. Tento neortodoxní kanadský paleontolog proslul také coby spoluautor modelu tzv. dinosauroida, hypotetického vysoce inteligentního tvora, jenž vzešel z dinosauřích předků. Díky ochotě přemýšlet nekonvenčně patřil Russell mezi hrstku paleontologů, kteří brali možnost mimozemské příčiny vymírání na konci křídy vážně. Podle něj mohla blízká supernova zaplavit Zemi smrtícím vysokoenergetickým zářením, kterému více čelili velcí tvorové jako dinosauři nebo ptakoještěři, zatímco menší ptáci, obojživelníci, savci, ještěři a další se většinou dokázali schovat, a období nejhoršího ozáření tak s určitými ztrátami přečkat.
Kolegové paleontologové tehdy Russella nebrali příliš vážně, zato astronomové a astrofyzici našli v jeho myšlence zajímavý opěrný bod. Již v roce 1972 pak kanadští astrofyzici V. Hughes a D. Routledge publikovali studii, v níž dokonce sebevědomě oznámili objev pozůstatků skutečného původce masového vymírání na konci křídy!
Gigantický výbuch
Onen pomyslný důkaz měl tvořit velký plynový oblak, který se stále rozpíná rychlostí okolo 6 km/s a jehož střed dnes od nás dělí zhruba 900 ly (světelných let). Hlavní osa přibližně eliptického mračna má mít průměr kolem 4 200 ly a jeho hmotnost se podařilo spočítat na tři miliony sluncí. Následné výzkumy nasvědčovaly, že jde skutečně o pozůstatek gigantické supernovy, která explodovala zhruba před 65 miliony let. Její smrtonosné záření by se k Zemi dostalo za necelých devět století, což z geologického hlediska znamená pouhý okamžik. Pozůstatek po zmíněné supernově má představovat i tzv. Gouldův pás, zahrnující převážně hvězdy existující asi jen 30–50 milionů let, které dle původního předpokladu vznikly postupně jako přímý důsledek supernovy.
Zmíněná exploze se sice odehrála ve větší vzdálenosti než 25 světelných let, kterou dnes považujeme pro Zemi za nebezpečnou, ale extrémní intenzita události měla podle autorů studie tentokrát „hlavní slovo“. Astronomové ji propočítali z dostupných dat a dospěli k závěru, že se jednalo o nevídaně silnou supernovu – a možná dokonce ani nešlo o explozi masivní hvězdy. Rozpínající se prstenec materiálu měl každopádně šířit děsivou „vlnu smrti“, jež zaplavila naši planetu a kromě úžasné podívané na noční i denní obloze vyvolala také velké vymírání druhů. Svět se pak na jistou dobu proměnil v apokalyptickou vizi zmaru a chaosu, s miliony dinosaurů a dalších organismů umírajících různě rychle na nemoci z plíživého a neviditelného ozáření.
Spíš dopad planetky
Od odvážné hypotézy se však postupně upustilo, a to zejména v důsledku pečlivého chemicko-fyzikálního rozboru sedimentů. Když geolog Walter Alvarez se svým týmem objevil v italském Gubbiu neobvykle vysoký obsah iridia ve vzorku jílové vrstvičky K-Pg na přechodu mezi sedimenty křídy a paleogénu, jeho první interpretace nezahrnovala dopad asteroidu, ale právě již dříve zmiňovanou supernovu. Jeho otec Luis Alvarez, nositel Nobelovy ceny za fyziku z roku 1968, potom navrhl pátrat po prvcích, jež by výbuchy supernov v daných vrstvách nepochybně uložily.
K nejlepším ukazatelům takové události by měl patřit izotop plutonia 244Pu s poločasem rozpadu kolem 80 milionů let, a tak vědci zaměřili svoji analýzu vzorků právě uvedeným směrem. Přestože však jejich extrémně detailní a na poměry roku 1980 velmi vyspělé technologie dokázaly detekovat i nejnepatrnější stopy daných prvků, po izotopu 244Pu tehdy nenašli ani stopu. Krásná, byť poněkud znepokojivá teorie se tak rozpadla jako domeček z karet.
Další průběh událostí už nadšení čtenáři geologické a paleontologické literatury dobře znají: Alvarezův kolega Chris McKee postuloval, že třicetinásobné navýšení obsahu vzácného kovu iridia v hraniční vrstvě K-Pg mohl způsobit dopad kometárního jádra či planetky, což otočilo pátrání správným směrem. A supernova byla ze hry venku.
Vymírání v prvohorách
Navzdory svému exotickému popisu reprezentují zmíněné hvězdné exploze zcela reálnou a dnes již poměrně dobře pochopenou událost, k níž ve vesmíru dochází pravidelně. Dinosaury ani jejich další nešťastné souputníky však vražedné záření na konci křídy nepochybně nevyhubilo. Dnes už dobře víme, že na vině byla planetka typu uhlíkatý chondrit o průměru asi 10–15 km, která se srazila se Zemí před 66 miliony let na území současného Mexického zálivu. Po uvedené srážce se dochoval i obří impaktní kráter Chicxulub s průměrem kolem 180 km, identifikovaný teprve začátkem 90. let minulého století.
V roce 2020 se nicméně myšlenka vraždící supernovy v dějinách Země opět vrátila, i když tentokrát pro mnohem starší období konce devonu. Daná prvohorní perioda skončila zhruba před 359 miliony let, tedy asi 120 milionů roků před zrodem prvních dinosaurů. A právě tehdy se odehrálo jedno z pěti hromadných vymírání druhů, která výrazně promluvila do vývoje pozemského života. Katastrofa na sklonku devonu vyhubila přibližně 70 % bezobratlých druhů, stejně jako některé starobylé formy obratlovců – například rybovité pancířnatce – a mnoho dalších.
Smrtící záření
Příčiny popsaného vymírání dodnes tvoří předmět debat a dohadů vědců z mnoha oborů. Odborná práce publikovaná před pěti lety nás přitom možná navádí správným směrem: Zabijákem se tenkrát mohla stát právě relativně blízká supernova. K tomuto překvapivému zjištění dospěli autoři studie díky výzkumu fosilních spor tehdejších rostlin, u nichž bylo možné prokázat poškození silným ultrafialovým zářením. UV paprsky spolu s rentgenovým a gama zářením mohly zničit velkou část zemské atmosféry a následně proniknout až k povrchu planety. Nejhorší úvodní etapa smrtonosné radiace dopadající na Zemi pak trvala až rok.
Ještě horší však byla pozdější fáze účinků supernovy, když do Sluneční soustavy dorazila rázová vlna z exploze a zaplavila naši planetu vysokoenergetickým proudem nabitých částic, které do značné míry zničily ozonovou vrstvu. Vysokoenergetické nestabilní elementární částice zvané miony poté Zemi doslova zaplavily a dostaly se i hluboko pod povrch, do zemské kůry, moří a oceánů.
Zůstává otázkou, jak silné by muselo být poškození zemských ochranných vrstev, aby skutečně došlo k hromadnému vymírání. Podle autorů zmíněné hypotézy by ovšem účinky rázové vlny a zaplavení planety vysokoenergetickou radiací mohly trvat až děsivých sto tisíc roků. A spory i pylová zrna 359 milionů let starých rostlin, poškozených ultrafialovým zářením, takové možnosti skutečně nasvědčují.
Důkazů je zatím málo
Je však tato zdánlivě bizarní představa přijatelná? A můžeme pro ni shromáždit přesvědčivé důkazy? Zatím spíš nikoliv, i když se ji na základě novějších údajů a výzkumů nepodařilo ani vyvrátit. Autoři původní hypotézy si byli vědomi, že exploze supernovy v kritické blízkosti Země by mohla zdejší život úplně vyhladit – k čemuž naštěstí nedošlo. Prezentovali proto myšlenku, že mohla supernova explodovat podstatně dál, konkrétně asi 65 milionů světelných roků od naší planety, a přesto by v případě enormní síly výbuchu dokázala pozemskému životu ublížit. A třeba bychom pak ve fosilním záznamu viděli přesně takovou míru vymírání, jakou skutečně pozorujeme.
Základní problém tkví v tom, že jsme ještě neobjevili žádného hvězdného kandidáta na supernovu, která vybuchla před 359 miliony let. Nemůžeme nijak dokázat, že se taková událost skutečně odehrála, natož že by se stala příčinou pozdně devonského vymírání. Dějiny vědeckého bádání nás ovšem naučily, že bychom měli zůstávat otevření i na první pohled fantastickým a nepravděpodobným myšlenkám. Vždyť ještě před půlstoletím téměř nikdo nevěřil, že by život na Zemi mohla ohrozit srážka s planetkou či kometárním jádrem…
