爆発した星が先史時代の捕食者を絶滅させた可能性

地球は虚空に浮かんでいるとはいえ、真空状態にあるわけではありません。地球は宇宙からの物質の衝突を絶えず受けており、毎日降り注ぐ微小隕石や、太陽や遠くの恒星からの放射線の雨などがその例です。時には、恐竜を絶滅させた巨大な小惑星のように、宇宙からの物質が人間を傷つけたり、死に至らしめたりすることもあります。しかし、多くの場合、星の破片は地球や月へと落下し、その後、平和に地球に定着し、永遠に、あるいは少なくとも科学者が掘り起こすまでそこに留まります。

クアンタマガジン

オリジナルストーリーは、数学、物理科学、生命科学の研究の進展や動向を取り上げることで科学に対する一般の理解を深めることを使命とする、シモンズ財団の編集上独立した出版物であるQuanta Magazineから許可を得て転載されました。

暗黒物質は、もし存在するとすれば、おそらく後者のカテゴリーに属するでしょう。もし仮説上の弱い相互作用をする巨大粒子（WIMP）が実在するならば、それらが通常の物質と衝突し、惑星の岩石記録の奥深くに化石の痕跡を残している可能性があります。今月初めに私が報告したように、物理学者のチームが暗黒物質探索の一環として、そのような化石の痕跡を探す新しい方法を提案しました。

しかし、地球における宇宙ゴミの探査には長い歴史があります。他の研究者たちは、地球の地殻中に天体物理学的粒子の化石証拠が見つかる可能性があることを実証しています。一部の研究者は、これらの宇宙現象が地球にどのような影響を与えているのか、さらには進化の過程を変えたのかどうかについても考察しています。新たな研究では、爆発した恒星からの高エネルギー粒子が、ほぼ同時期に絶滅した先史時代の巨大ザメ、メガロドンを含む多くの大型動物の絶滅に寄与した可能性があることが示唆されています。

「興味深い偶然だ」と、カンザス大学の天体物理学者で新しい論文の著者であるエイドリアン・メロット氏は語った。

星が死ぬと、その残骸は宇宙に流れ出ます。これらの星の残骸の中には、鉄などの元素の同位体、あるいはその変種が含まれます。そのような同位体の一つである鉄60は、地球上では稀ですが、超新星には豊富に存在します。2016年と2017年、天体物理学者たちは、地球の海底と月で発見された鉄60の起源を、地球の銀河系近傍にあった2つの古代の超新星まで遡りました。研究者によると、1つは約260万年前、もう1つは650万年前から870万年前の間に発生したとのことです。

「多くの物質は明確な残留物を残さないだろうが、鉄60は残留物を残す」とメロット氏はインタビューで述べた。「これは何かが起こっているという決定的な証拠だ」

このような決定的な証拠を踏まえ、メロット氏は、少なくとも1950年代から科学者たちが考えてきた疑問に目を向けた。それは、これらの超新星が地球とその生命にどのような影響を与えるのか、という問いだ。メロット氏は新たな論文の中で、超新星がミューオンと呼ばれる素粒子のシャワーを放出し、それがDNAに損傷を与え、生物の広範囲にわたる変異、さらには種の絶滅につながる可能性があると述べている。

ミューオンはいわば超重量電子のようなものです。陽子や電子よりも地球の大気圏をはるかに容易に通過することができます。「ミューオンは地上に到達し、人間に衝突し、その一部は人間と相互作用してDNAに損傷を与えます」とメロット氏は言います。「地上の生命に影響を与えるには絶好の位置にあるのです。」

メロット氏は、約260万年前の超新星爆発によって、大気中を流れるミューオンの流量が数百倍に増加したという仮説を立てた。彼と共著者らは、人間サイズの動物の癌発生率は50%増加した可能性があると推定した。マンモスやメガロドン（スクールバスほどの大きさ）の場合、放射線量はさらに深刻だっただろうとメロット氏は述べた。

超新星が地球上の生命に影響を与える可能性があるという考えは、全く新しいものではありません。古生物学者のオットー・シンデヴォルフは1950年代に、超新星が大型動物の突然変異を引き起こした可能性があると提唱しました。しかし、彼の理論は広く受け入れられませんでした。1968年には、天文学者のKD・テリーとW・H・タッカーが、大量絶滅は近隣の恒星の爆発によって引き起こされた可能性があると示唆し、この仮説はその後も何度か再検証されてきました。

しかし、ほとんどの理論は、大量死の原因を直接的な突然変異ではなく、広範囲にわたる気候変動に求めています。例えば、超新星爆発は地球のオゾン層を消滅させ、海洋プランクトンやサンゴ礁に壊滅的な被害をもたらす可能性があります。また、デンマーク工科大学のヘンリック・スベンスマルク氏は電子メールで、超新星爆発は過剰な宇宙線を発生させ、それが雲の形成を促し、「宇宙線の冬」をもたらす可能性もあると述べています。

スヴェンスマルク氏の研究は、地球の地質学的記録が、超新星関連宇宙線の予想される放射量と一致するケースがあることを示しています。また、物理学者ジョン・エリス氏とデイヴィッド・シュラム氏による1995年の論文では、大量絶滅のペースと一致するように、数億年ごとに壊滅的な超新星爆発が発生する可能性があると結論づけています。

260万年前の単一の超新星爆発が直接的に絶滅を招いたというメロットの仮説について、彼はいくつかの証拠を挙げている。260万年前の鮮新世と更新世の境界では、海洋生物の属の約36%が絶滅し、そのほとんどは沿岸海域であった。大型動物はこれらの地域でより高いミューオン線量を浴びただろうとメロットは指摘する。

しかし、鉄60やWIMPとは異なり、ミューオンの痕跡は化石記録に残らないため、ミューオンと絶滅との直接的な関連性を証明することはほぼ不可能だ。「これらのミューオンは実際には何の痕跡も残さないでしょう」とメロット氏は述べた。

死にゆく星から放出されるミューオンシャワーや鉄60が絶滅と直接結びつくわけではないとしても、その存在は深遠な真実を証明している。地球とそこにあるすべてのものは宇宙の一部であり、宇宙から切り離されたものではないのだ。星々は確かに私たちの運命への答えを握っているのかもしれない。

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