ซุปเปอร์โนวาใกล้โลกที่สิ้นสุด "ยุคของปลา"

 

 

    ลองจินตนาการว่านั่งอ่านหนังสือภายใต้แสงจากดาวที่ระเบิดดวงหนึ่ง ซึ่งสว่างกว่าจันทร์เต็มดวง มันอาจจะดูน่าสนุกแต่เมื่อคิดว่าภาพนี้เป็นการเกริ่นนำสู่หายนะ เมื่อการแผ่รังสีทำลายล้างชีวิตในแบบที่เรารู้จัก รังสีคอสมิคเพชรฆาตจากซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นใกล้ๆ อาจจะเป็นตัวการอยู่เบื้องหลังการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่อย่างน้อยเหตุการณ์หนึ่ง และการได้พบไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดที่จำเพาะในบันทึกชั้นหินบนโลกก็น่าจะยืนยันแนวคิดนี้

      เรามีหลักฐานชัดเจนว่ามีการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่(mass extinction) อย่างน้อย 3 ครั้งที่พอจะระบุต้นเหตุจาก ดาวเคราะห์น้อย, การปะทุภูเขาไฟเป็นวงกว้าง เป็นต้น ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์บอกว่าการระเบิดซุปเปอร์โนวาน่าจะเป็นสาเหตุของการลดจำนวนสปีชีส์ครั้งใหญ่ถึง 75% ในช่วงสิ้นสุดยุคดีโวเนียน(Devonian era) หรือที่มักเรียกกันว่า ยุคแห่งปลา ซึ่งเริ่มด้วยการสูญพันธุ์จำนวนมาก 2 รอบที่เกิดห่างกันราว 10 ล้านปี ที่เรียกว่า เหตุการณ์เคลล์วาสเซอร์ และ ฮันเกนเบิร์ก(Kellwasser & Hangenberg events) ซึ่งยังไม่ทราบสาเหตุที่แน่ชัด

     แต่การศึกษาใหม่โดยมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเปญ Brian Fields ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ได้สำรวจความเป็นไปได้ที่เหตุการณ์ทางดาราศาสตร์เหตุการณ์หนึ่ง จะเป็นตัวการเหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่รอยต่อระหว่างยุคดีโวเนียนกับคาร์บอนนิเฟอรัส(Devonian-Carboniferous boundary) รายงานเผยแพร่ใน Proceedings of the National Academy Of Sciences

ภูมิประเทศในยุคดีโวเนียน

     ทีมมุ่งเป้าไปที่รอยต่อยุคดีโวเนียน-คาร์บอนิเฟอรัส เนื่องจากหินเหล่านั้นประกอบด้วยสปอร์พืชหลายแสนรุ่น ที่ดูเหมือนจะไหม้เกรียมเพราะรังสีอุลตราไวโอเลต ซึ่งเป็นหลักฐานว่ามีความผิดปกติเกิดขึ้นกับชั้นโอโซนอย่างรุนแรงมาก หายนะภัยบนโลกอย่างเช่น กิจกรรมภูเขาไฟขนาดใหญ่ และโลกร้อนขึ้น สามารถทำลายชั้นโอโซนได้ด้วยเช่นกัน แต่หลักฐานของสิ่งเหล่านั้นไม่สอดคล้องกับช่วงเวลาที่เกิด Fields กล่าว เราจึงเสนอว่าอาจมีการระเบิดซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์หนึ่งหรือมากกว่านั้น ซึ่งไกลราว 65 ปีแสงจากโลก อาจจะเป็นตัวการทำให้เกิดการสูญเสียโอโซนอย่างยืดเยื้อยาวนาน

     เพื่อเปรียบเทียบแล้ว อันตรายจากซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นใกล้ที่สุดในปัจจุบันน่าจะมาจากดาวฤกษ์บีเทลจุส(Betelgeuse) ซึ่งอยู่ห่างออกไปกว่า 600 ปีแสง และอยู่ไกลเกินระยะพิฆาตที่ 25 ปีแสงอย่างมาก Adrienne Ertel นักศึกษาในกลุ่มวิจัยของ Fields และผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าว

     ทีมได้ศึกษาเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์อื่นๆ ที่อาจเป็นสาเหตุให้เกิดโอโซนพร่อง เช่น การชนของอุกกาบาต, การปะทุจากดวงอาทิตย์ และการปะทุรังสีแกมมา(gamma-ray burst) แต่เหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นและจบรวดเร็ว และไม่น่าจะเป็นสาเหตุให้เกิดการพร่องหายโอโซนอย่างเนิ่นนาน ที่เกิดในช่วงสิ้นยุคดีโวเนียนได้ Jesse Miller นักศึกษาและผู้เขียนร่วมการศึกษาอีกคน กล่าว

     ในทางตรงกันข้าม ซุปเปอร์โนวาจะทำให้เกิดผลกระทบแบบปล่อยหมัดหนึ่ง-สอง นักวิจัยกล่าว การระเบิดได้ส่งรังสีอุลตราไวโอเลตความถี่สูง, รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา มาอาบโลกในทันที และต่อมา คลื่นการระเบิดก็ชนกับก๊าซรอบข้าง สร้างการกระแทกที่ผลักดันให้อนุภาคมีความเร็วสูงขึ้น ด้วยรูปแบบนี้ ซุปเปอร์โนวาจึงสร้างรังสีคอสมิคขึ้นมาซึ่งเป็นนิวเคลียสอะตอมที่มีพลังงานสูง อนุภาคมีประจุเหล่านี้ที่เป็นอันตราย น่าจะอาบโลกถึง 1 แสนปี และรังสีคอสมิคยังน่าจะรุนแรงมากพอที่จะทำลายชั้นโอโซนและทำให้เกิดรังสีหลุดรอดลงมาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตได้ยาวนาน ค่อนข้างสอดคล้องกับหลักฐานจากทั้งการสูญเสียความหลากหลายและการแปรสภาพสปอร์พืชโบราณที่พบในหินจากยุคดังกล่าว

ทีมนักวิจัยตั้งสมมุติฐานว่าซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นไกลออกไปราว 65 ปีแสงอาจจะทำให้ชั้นโอโซนพร่องหายไปและเกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่(mass extinction) ตามมาบนโลกในช่วงปลายยุคดีโวเนียนเมื่อ 359 ล้านปีก่อน ภาพนี้เป็นการจำลองซุปเปอร์โนวาชนและบีบอัดตัวกับลมสุริยะ วงโคจรของโลก(เส้นประสีน้ำเงิน) และดวงจันทร์(จุดสีแดง) แสดงตามขนาดจริง

     อย่างไรก็ตาม หลักฐานฟอสซิลบ่งชี้ว่าการลดลงของความหลากหลายทางชีวภาพที่นาน 3 แสนปี นำไปสู่การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ช่วงดีโวเนียน-คาร์บอนิเฟอรัส ซึ่งบอกถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดหายนะภัยหลายๆ ครั้ง อาจจะเป็นกระทั่งซุปเปอร์โนวาที่เกิดหลายครั้ง นี่เป็นไปได้ทั้งหมด Miller กล่าว ดาวมวลสูงมักจะอยู่ด้วยกันเป็นกระจุกกับดาวมวลสูงอื่นๆ และซุปเปอร์โนวาอื่นๆ ก็น่าจะเกิดขึ้นไม่นานหลังจากซุปเปอร์โนวาแรกเกิดขึ้น โดยซุปเปอร์โนวาแรกๆ สร้างอันตรายพอสมควรให้กับโลก และซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์สุดท้ายเป็นอันตรายมากที่สุด

     ทีมบอกว่ากุญแจสู่การพิสูจน์ว่ามีซุปเปอร์โนวาเกิดขึ้น น่าจะเป็นการค้นหาไอโซโทปกัมมันตรังสี พลูโตเนียม-244 และ ซามาเรียม-146 ในหินและฟอสซิลที่สะสมในช่วงเวลาที่เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ครั้งนั้น ทุกวันนี้บนโลกไม่พบไอโซโทปเหล่านี้ในธรรมชาติแล้ว และหนทางเดียวที่พวกมันจะมาที่นี่ได้ก็คือผ่านการระเบิด Zhenghai Liu นักศึกษาและผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าว ไอโซโทปกัมมันตรังสีที่ก่อตัวในซุปเปอร์โนวาก็เหมือนกับกล้วยที่ยังดิบ Fields กล่าว เราคุณเห็นกล้วยดิบในอิลลินอยส์ คุณจะรู้เลยว่าพวกมันสดใหม่ และคุณก็รู้ว่าอิลลินอยส์ปลูกกล้วยไม่ได้ ก็เหมือนกับกล้วย Pu-244 และ Sm-146 มีการสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้น ถ้าเราพบไอโซโทปกัมมันตรังสีเหล่านี้บนโลกในปัจจุบัน เราก็รู้ว่าพวกมันเพิ่งเกิดใหม่และไม่มีก่อตัวขึ้นที่นี่ ก็จะเป็นควันปืนของซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นใกล้ๆ

     นักวิจัยยังไม่ได้สำรวจหา Pu-244 และ Sm-146 ในหินจากช่วงรอยต่อยุคดีโวเนียน-คาร์บอนิเฟอรัส ทีมของ Field บอกว่าการศึกษาของพวกเขามุ่งเป้าไปที่การจำแนกรูปแบบหลักฐานในบันทึกทางธรณีวิทยาที่น่าจะชี้ไปถึงการระเบิดซุปเปอร์โนวา แต่ข้อความที่คาดไม่ถึงจากการศึกษาของเราก็คือชีวิตบนโลกไม่ได้ปรากฏอยู่อย่างโดดเดี่ยว Fields กล่าว เราเป็นประชากรของอวกาศขนาดใหญ่กว่า และอวกาศก็แทรกแซงชีวิตของเรา บางครั้งก็น้อยนิดจนไม่รู้สึก แต่บางครั้งก็ถาโถมเกรี้ยวกราด

     งานวิจัยใหม่นี้ไม่ได้เป็นทีมวิจัยทีมแรกที่พบความเชื่อมโยงที่เป็นไปได้ระหว่างซุปเปอร์โนวากับเหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ ยกตัวอย่างเช่น ทีมวิจัยอีกทีมเพิ่งเสนอว่าซุปเปอร์โนวาน่าจะเป็นต้นเหตุให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งย่อมๆ ในช่วงสิ้นยุคไพลโอซีน(Pliocene) เมื่อประมาณ 2.6 ล้านปีก่อน แนวคิดเช่นนี้เกิดขึ้นมาเรื่อยๆ จากที่เราทราบดีถึงกรณีความตายจากเบื้องต้น การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในช่วงสิ้นยุคครีเตเชียส(Cretaceous) เมื่อ 66 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นที่รู้จักดีว่าได้กวาดล้างไดโนซอร์ที่ไม่ใช่นก(non-avian dinosaur) น่าจะเกิดขึ้นจากดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งซึ่งมีความกว้าง 10 กิโลเมตรชนโลก

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่ง พุ่งเข้าชนโลกในพื้นที่ทะเลตื้นแห่งหนึ่ง ซึ่งปัจจุบันคือ คาบสมุทรยูคาตัง ในเมกซิโก การชนได้สร้างผลกระทบอย่างรุนแรง จนกวาดล้างไดโนซอร์เกือบหมดเป็นการสิ้นสุดยุคครีเตเชียส เปิดทางให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ขึ้นมาครองโลกแทน

      เหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สิ้นสุดยุคดีโวเนียนและยุคครีเตเชียส เป็นสองในห้าเหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่นักวิทยาศาสตร์พบ อย่างไรก็ตาม ก็มีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ว่าเรากำลังอยู่ในยุคการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ครั้งที่ 6 ซึ่งเกิดขึ้นด้วยน้ำมือมนุษย์เป็นหลัก จากโลกร้อนขึ้นและการทำลายธรรมชาติ

แหล่งข่าว sciencedaily.com : exploding stars may have caused mass extinction on Earth, study shows
             sciencealert.com : an exploding star 65 light-years from Earth may have triggered a mass extinction   
               iflscience.com : evidence supernovas caused one of Earth’s major extinctions
                space.com : did a supernova cause Earth’s mass extinction 360 million years ago?