Explosões de supernovas próximas podem ameaçar a vida na Terra? : Alerta Ciência
A atmosfera protetora da Terra abrigou vida durante milhares de milhões de anos, criando um refúgio onde a evolução produziu formas de vida complexas como nós.
A camada de ozônio desempenha um papel crítico na proteção da biosfera contra a radiação UV mortal. Bloqueia 99% da poderosa emissão UV do Sol. A magnetosfera da Terra também nos protege.
Mas o Sol é relativamente manso. Quão eficazes são o ozônio e a magnetosfera na proteção de poderosas explosões de supernovas?
A cada milhão de anos – uma pequena fracção dos 4,5 mil milhões de anos de vida da Terra – uma estrela massiva explode a 100 parsecs (326 anos-luz) da Terra. Sabemos disso porque nosso Sistema Solar fica dentro de uma enorme bolha no espaço chamada Bolha local.
É uma região cavernosa do espaço onde a densidade do hidrogênio é muito menor do que fora da bolha. Uma série de explosões de supernovas nos 10 a 20 milhões de anos anteriores esculpiu a bolha.
As supernovas são perigosas e quanto mais próximo um planeta estiver de uma delas, mais mortais serão os seus efeitos. Os cientistas especularam sobre os efeitos que as explosões de supernovas tiveram na Terra, perguntando-se se provocaram extinções em massa ou pelo menos extinções parciais.
A explosão de raios gama e os raios cósmicos de uma supernova podem esgotar o ozônio da Terra e permitir que a radiação UV ionizante atinja a superfície do planeta. Os efeitos também podem criar mais partículas de aerossol na atmosfera, aumentando a cobertura de nuvens e causando resfriamento global.
Um novo artigo de pesquisa em Nature Communications Terra e Meio Ambiente examina explosões de supernovas e seus efeitos na Terra. É intitulado “A atmosfera da Terra protege a biosfera das supernovas próximas.“
O autor principal é Theodoros Christoudias do Centro de Pesquisa do Clima e da Atmosfera, Instituto de Chipre, Nicósia, Chipre.
A Bolha Local não é a única evidência de supernovas de colapso do núcleo (SNe) próximas nos últimos milhões de anos. Os sedimentos oceânicos também contêm 60Fe, um isótopo radioativo de ferro com meia-vida de 2,6 milhões de anos.
SNe expulsar 60Fe para o espaço quando explodem, indicando que uma supernova próxima explodiu há cerca de 2 milhões de anos. Há também 60Fe em sedimentos que indicam outra explosão SN há cerca de 8 milhões de anos.
Os pesquisadores correlacionaram uma explosão SN com o Extinção do Devoniano tardio cerca de 370 milhões de anos atrás. Em um papelos pesquisadores encontraram esporos de plantas queimados pela luz ultravioleta, uma indicação de que algo poderoso destruiu a camada de ozônio da Terra.
Na verdade, a biodiversidade da Terra diminuiu durante cerca de 300.000 anos antes da extinção do Devoniano Superior, sugerindo que múltiplos SNe poderiam ter desempenhado um papel.
A camada de ozônio da Terra está em constante fluxo. À medida que a energia UV chega, ela quebra as moléculas de ozônio (O3). Isso dissipa a energia UV e os átomos de oxigênio se combinam novamente em O3. O ciclo se repete.
Esta é uma versão simplificada da química atmosférica envolvida, mas serve para ilustrar o ciclo. Uma supernova próxima poderia sobrecarregar o ciclo, esgotando a densidade da coluna de ozônio e permitindo que raios UV mais mortais alcancem a superfície da Terra.
Mas no novo artigo, Christoudias e seus colegas autores sugerem que a camada de ozônio da Terra é muito mais resistente do que se pensava e fornece ampla proteção contra SNe dentro de 100 parsecs.
Embora investigadores anteriores tenham modelado a atmosfera da Terra e a sua resposta a um SN próximo, os autores dizem que melhoraram esse trabalho.
Eles modelaram a atmosfera da Terra com um modelo de Sistemas Terrestres com Química Atmosférica (EMAC) para estudar o impacto de explosões SNe próximas na atmosfera da Terra.
Usando o EMAC, os autores dizem ter modelado “a complexa dinâmica da circulação atmosférica, a química e os feedbacks do processo” da atmosfera da Terra.
Estes são necessários para “simular a perda de ozônio estratosférico em resposta à ionização elevada, levando à nucleação induzida por íons e ao crescimento de partículas para CCN” (núcleos de condensação de nuvens).
“Assumimos um SN representativo próximo com taxas de ionização GCR (raio cósmico galáctico) na atmosfera que são 100 vezes os níveis atuais”, escrevem eles. Isso se correlaciona com uma explosão de supernova a cerca de 100 parsecs ou 326 anos-luz de distância.
“A destruição máxima da camada de ozônio sobre os pólos é menor do que o atual buraco antropogênico na camada de ozônio sobre a Antártida, o que equivale a uma perda da coluna de ozônio de 60-70%”, explicam os autores.
“Por outro lado, há um aumento do ozono na troposfera, mas está bem dentro dos níveis resultantes da recente poluição antropogénica”.
Mas vamos direto ao assunto. Queremos saber se a biosfera da Terra é segura ou não.
A destruição média máxima do ozônio estratosférico devido a 100 vezes mais radiação ionizante do que o normal, representativa de um SN próximo, é de cerca de 10% globalmente. É quase a mesma diminuição que a nossa poluição antropogénica causa. Não afetaria muito a biosfera.
“Embora significativo, é improvável que tais alterações no ozono tenham um grande impacto na biosfera, especialmente porque a maior parte da perda de ozono ocorre em latitudes elevadas”, explicam os autores.
Mas isso é para a Terra moderna. Durante o Pré-Cambriano, antes da vida explodir numa multiplicação de formas, a atmosfera tinha apenas cerca de 2% de oxigénio. Como um SN afetaria isso?
“Simulamos uma atmosfera com 2% de oxigénio, uma vez que isto provavelmente representaria condições em que a biosfera emergente em terra ainda seria particularmente sensível à destruição da camada de ozono”, escrevem os autores.
“A perda de ozônio é de cerca de 10–25% nas latitudes médias e uma ordem de grandeza menor nos trópicos”, escrevem os autores. Em níveis mínimos de ozônio nos pólos, a radiação ionizante de um SN poderia, na verdade, acabar aumentando a coluna de ozônio.
“Concluímos que é improvável que estas mudanças no ozono atmosférico tenham tido um grande impacto na biosfera emergente em terra durante o Cambriano”, concluem.
E quanto ao resfriamento global?
O arrefecimento global aumentaria, mas não numa extensão perigosa. Nos oceanos Pacífico e Sul, o CCN poderá aumentar até 100%, o que parece muito. “Estas mudanças, embora relevantes do ponto de vista climático, são comparáveis ao contraste entre a atmosfera pré-industrial imaculada e a atmosfera poluída dos dias de hoje”.
Eles estão dizendo que isso resfriaria a atmosfera na mesma proporção que a estamos aquecendo agora.
Os pesquisadores ressaltam que seu estudo diz respeito a toda a biosfera, não a indivíduos. “Nosso estudo não considera os riscos diretos à saúde de humanos e animais resultantes da exposição a radiações ionizantes elevadas”, escrevem.
Dependendo das circunstâncias individuais, os indivíduos podem ser expostos a níveis perigosos de radiação ao longo do tempo. Mas, no geral, a biosfera continuaria funcionando apesar de um aumento de 100 vezes na radiação UV. Nossa atmosfera e magnetosfera podem lidar com isso.
“No geral, descobrimos que é improvável que o SNe próximo tenha causado extinções em massa na Terra”, escrevem os autores.
“Concluímos que a atmosfera e o campo geomagnético do nosso planeta protegem eficazmente a biosfera dos efeitos do SNe próximo, o que permitiu que a vida evoluísse na terra ao longo das últimas centenas de milhões de anos.”
Este estudo mostra que a biosfera da Terra não sofrerá muito enquanto as explosões de supernovas mantiverem distância.
Este artigo foi publicado originalmente por Universo hoje. Leia o artigo original.
