Ученые Калифорнийского университета в Санта-Крусе предполагают, что рост количества и разнообразия вирусов в африканском озере Танганьика 2-3 миллиона лет назад, связан со вспышкой сверхновой. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Излучение сверхновой могло изменить эволюцию вирусов в Африке
Ученые Калифорнийского университета в Санта-Крусе предполагают, что рост количества и разнообразия вирусов в африканском озере Танганьика 2-3 миллиона лет назад, был вызван вспышкой сверхновой.
Иллюстрация рентгеновской взрывной волны сверхновой. Credit: NASA/CXC/M.Weiss
Озеро Танганьика изолировано горами и протянулось вдоль Восточно-Африканского разлома на 600 километров. Это самое глубокое озеро Африки. На его долю приходится 16% доступных мировых запасов пресной воды. Оно существует миллионы лет и в нем сложилась уникальная очень устойчивая экосистема. Почему вдруг в нем 2-3 миллиона лет назад произошла вспышка биоразнообразия — неясно.
Исследователи считают, что взрыв сверхновой привел к выбросу радиации. Излучение было достаточно мощным, чтобы повредить и изменить ДНК живых организмов на Земле и, возможно, это излучение привело к мутациям вирусов в озере Танганьика.
Озеро Танганьика, вид из космоса.
От глубокого космоса до дна океана
Исследования начались на морском дне, где была обнаружена радиоактивная форма железа, которую порождают взрывы звезд. Ученые определили возраст изотопа железо-60 по периоду полураспада. Образцы дали два разных времени: некоторые атомы образовались 6,5 миллионов лет назад, а другие — 2,5 миллиона лет назад.
Ученые установили происхождение изотопа железа, отследив движение Солнечной системы по Млечному пути. Прямо сейчас наша Солнечная система находится в центре огромного участка относительно открытого пространства, называемого Локальным пузырем.
Конфигурация звездных ассоциаций внутри и вокруг Локального пузыря (LB). Левая панель: показана проекция (вид сбоку, горизонталь является плоскостью Галактики) сегодняшнего LB и расположения близлежащих звездных ассоциаций. Затененная область иллюстрирует оболочку пыли, окружающую LB. Направление галактического центра (GC) обозначено стрелкой. Правая панель: показаны положения в галактических координатах близлежащих звездных ассоциаций Tuc-Hor и подгрупп Sco-Cen: Нижний Центавр Креста, Верхний Центавр Волка (UCL) и Верхний Скорпион. Мы ожидаем анизотропию в распределении направлений прибытия космических лучей, которая возникает в результате взрывов сверхновых, происходящих в этих близлежащих звездных ассоциациях.
Земля вошла в пузырь и прошла через его богатую звездной пылью внешнюю оболочку около 6,5 миллионов лет назад. Тогда планета была засеяна более старым железом-60. Затем между 2 и 3 миллионами лет назад, одна из соседних с нами звезд взорвалась, и осыпала Землю еще одной порцией радиоактивного железа.
«Анализ железа-60 — это способ проследить, когда взрывались сверхновые», — говорит соавтор работы Кейтлин Нодзири. — «Мы думаем, что где-то два-три миллиона лет назад неподалеку вспыхнула сверхновая».
Звездные мутации
Когда Нодзири и ее коллеги смоделировали, как выглядела эта сверхновая, они обнаружили, что она выбрасывала на Землю космические лучи в течение 100 000 лет после взрыва. Модель прекрасно объяснила ранее зарегистрированный всплеск радиации, случившийся примерно в то время, и который долго не находил объяснения ученых.
Моделирование сверхновой показало, что ее космические лучи, вероятно, бомбардировали Землю с достаточной интенсивностью, чтобы разорвать нити ДНК. «Мы видели из других статей, что радиация может повреждать ДНК», — говорит Нодзири. — «Это может быть ускорителем эволюционных изменений и мутаций в клетках».
Авторы нашли исследование о скачке разнообразия вирусов в одном из озер африканской Рифтовой долины. Нодзири говорит: «У этих событий схожие временные рамки. И вполне возможно, возросшая диверсификация вирусов вызвана как раз облучением сверхновой. Но это еще предстоит доказать».