Veľká, rýchlo sa pohybujúca hmota, ktorá zasiahne Zem, by určite mohla spôsobiť udalosť hromadného vyhynutia. Takáto teória by si však vyžadovala presvedčivé dôkazy o periodických dopadoch, ktoré podľa všetkého Zem nemá. Obrazový kredit: Don Davis / NASA.

Sú hromadné vyhynutia periodické? A my sme za jeden?

65 miliónov rokov, dopad zničil 30% všetkého života na Zemi. Môže byť ďalšia hrozba?

„To, čo možno tvrdiť bez dôkazov, je možné bez dôkazov odmietnuť.“ -Christopher Hitchens

Pred 65 miliónmi rokov zasiahla Zem obrovský asteroid, asi päť až desať kilometrov rýchlosťou viac ako 20 000 kilometrov za hodinu. V dôsledku tejto katastrofickej kolízie boli vyhubené obrie monštrá zvané dinosaury, ktoré ovládali zemský povrch už viac ako 100 miliónov rokov. V skutočnosti bolo asi 30% všetkých druhov, ktoré v súčasnosti existujú na Zemi, vyhladené. Nebolo to prvýkrát, kedy bola Zem zasiahnutá takým katastrofickým objektom, a vzhľadom na to, čo tam je, pravdepodobne to nebude posledné. Už nejaký čas sa uvažuje o tom, že tieto udalosti sú v skutočnosti periodické a sú spôsobené pohybom Slnka cez galaxiu. Ak je to tak, mali by sme byť schopní predpovedať, kedy sa blíži ďalší, a či žijeme v období výrazne zvýšeného rizika.

Zasiahnutie obrovským kusom rýchlo sa pohybujúcich vesmírnych trosiek je vždy nebezpečenstvo, ale toto nebezpečenstvo bolo najväčšie v prvých dňoch slnečnej sústavy. Obrazový kredit: NASA / GSFC, BENNU'S Journey - Heavy Bombardment.

Vždy existuje nebezpečenstvo hromadného vyhynutia, ale kľúčom k presnému vyčísleniu tohto nebezpečenstva. Hrozby vyhynutia v našej slnečnej sústave - z kozmického bombardovania - vo všeobecnosti pochádzajú z dvoch zdrojov: asteroidový pás medzi Marsom a Jupiterom a Kuiperov pás a Oort sa oblakujú za obežnou dráhou Neptúna. Pokiaľ ide o asteroidový pás, podozrivý (ale nie istý) pôvod vraha dinosaurov, naše šance na zásah veľkým predmetom sa v priebehu času výrazne znižujú. Je na to dobrý dôvod: množstvo materiálu medzi Marsom a Jupiterom sa časom vyčerpáva, bez mechanizmu na jeho doplnenie. Tomu môžeme porozumieť tak, že sa pozrieme na niekoľko vecí: mladé solárne systémy, počiatočné modely našej vlastnej slnečnej sústavy a väčšinu bezvzduchových svetov bez osobitne aktívnych geológií: Mesiac, Ortuť a väčšinu mesiacov Jupitera a Saturn.

Najvyšší výhľad na celý lunárny povrch urobil nedávno lunárny prieskumný orbiter. Maria (mladšie, tmavšie oblasti) je zreteľne menej kráterová ako lunárna vysočina. Obrazový kredit: NASA / GSFC / Arizonská štátna univerzita (zostavil I. Antonenko).

História dopadov v našej slnečnej sústave je doslovne písaná na tvárach svetov ako je Mesiac. Tam, kde sú lunárne vrchy - ľahšie miesta - vidíme dlhoročnú históriu silného kráteru, ktorá siaha až do najstarších dní v slnečnej sústave: pred viac ako 4 miliardami rokov. Vo vnútri je veľké množstvo veľkých kráterov s menšími a menšími krátermi: dôkazy o tom, že na začiatku bola neuveriteľne vysoká miera nárazovej aktivity. Ak sa však pozriete na tmavé oblasti (lunárny maria), môžete vo vnútri vidieť oveľa menej kráterov. Rádiometrické datovanie ukazuje, že väčšina z týchto oblastí je vo veku 3 až 3,5 miliardy rokov, a to dokonca dosť odlišné na to, aby bolo množstvo kráterov oveľa menšie. Najmladšie regióny nachádzajúce sa v Oceanus Procellarum (najväčšia kobyla na Mesiaci) sú staré len 1,2 miliardy rokov a sú najmenej kráterové.

Tu uvedená veľká kotlina, Oceanus Procellorum, je najväčšou a zároveň jednou z najmladších zo všetkých lunárnych marií, o čom svedčí skutočnosť, že je jednou z najmenej kráterových. Snímka: kozmická loď NASA / JPL / Galileo.

Z tohto dôkazu môžeme vyvodiť, že asteroidový pás sa časom znižuje, pretože rýchlosť kráteru klesá. Hlavnou myšlienkovou školou je, že sme ju ešte nedosiahli, ale v určitom okamihu v priebehu nasledujúcich niekoľkých miliárd rokov by mala Zem zažiť svoj posledný veľký asteroidný štrajk, a ak je na svete stále život, posledné hromadné vyhynutie. udalosť, ktorá vznikla v dôsledku takejto katastrofy. Asteroidový pás predstavuje dnes menšie nebezpečenstvo ako kedykoľvek predtým.

Ale Oortov oblak a Kuiperov pás sú rôzne príbehy.

Kuiperov pás je umiestnením najväčšieho počtu známych objektov v slnečnej sústave, ale Oortov oblak, slabší a vzdialenejší, obsahuje nielen oveľa viac, ale je pravdepodobnejšie, že ho bude rušiť prechádzajúca hmota ako iná hviezda. Obrazový kredit: NASA a William Crochot.

Mimo Neptúna vo vonkajšej slnečnej sústave existuje obrovský potenciál pre katastrofu. Stovky tisíc - ak nie milióny - veľkých kúskov ľadu a skaly čakajú na miernej obežnej dráhe okolo nášho Slnka, kde prechádzajúca hmota (ako Neptún, ďalší Kuiperov pás / Oortov oblačný objekt alebo prechádzajúca hviezda / planéta) má potenciál gravitačne ho narušiť. Prerušenie by mohlo mať mnoho následkov, ale jedným z nich je vrhnúť ho do vnútornej slnečnej sústavy, kde by mohla prísť ako skvelá kométa, ale kde by sa mohla tiež zraziť s naším svetom.

Každých 31 miliónov rokov sa Slnko pohybuje galaktickou rovinou a prechádza oblasťou s najväčšou hustotou, pokiaľ ide o galaktickú šírku. Obrazový kredit: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (z hlavnej ilustrácie galaxie), modifikovaný používateľom Wikimedia Commons Cmglee.

Interakcie s Neptúnom alebo inými objektmi v Kuiperovom páse / Oortovom oblaku sú náhodné a nezávislé na všetkom, čo sa deje v našej galaxii, je však možné, že prechádza oblasťou bohatou na hviezdy - ako je galaktický disk alebo jedným z našich špirálových ramien. - môže zvýšiť pravdepodobnosť búrky s kométami a šance na útok na kométu na Zemi. Keď sa Slnko pohybuje po Mliečnej dráhe, je na ňom obežná dráha: približne raz za 31 miliónov rokov prechádza galaktickou rovinou. Je to iba orbitálna mechanika, pretože Slnko a všetky hviezdy sledujú eliptické cesty okolo galaktického centra. Niektorí ľudia však tvrdia, že existujú dôkazy o pravidelných zánikoch v tom istom časovom horizonte, čo by mohlo naznačovať, že tieto vyhynutia sú vyvolané búrkou komét každých 31 miliónov rokov.

Percento druhov, ktoré zanikli počas rôznych časových intervalov. Najväčším známym vyhynutím je Permsko-triasová hranica pred asi 250 miliónmi rokov, ktorej príčina je stále neznáma. Obrazový kredit: používateľ Wikimedia Commons Smith609, s údajmi od Raup & Smith (1982) a Rohde a Muller (2005).

Je to prijateľné? Odpoveď nájdete v údajoch. Môžeme sa pozrieť na hlavné prípady vyhynutia na Zemi, o čom svedčia fosílne záznamy. Metóda, ktorú môžeme použiť, je spočítať počet rodov (o jeden krok viac druhový ako „druh“ v klasifikácii živých bytostí; pre človeka je „rod“ v homo sapiens našim rodom), ktorý existuje v ktoromkoľvek danom čase. Môžeme to urobiť tak, že sa vrátime o viac ako 500 miliónov rokov v čase, a to vďaka dôkazom nájdeným v sedimentárnej hornine, čo nám umožní zistiť, aké percento obidve existovalo a tiež odumrelo v danom intervale.

Potom môžeme hľadať vzory v týchto udalostiach vyhynutia. Najjednoduchším spôsobom, ako to urobiť kvantitatívne, je uskutočniť Fourierovu transformáciu týchto cyklov a zistiť, kde sa objavujú vzory (ak sú kdekoľvek). Keby sme napríklad videli udalosti hromadného vyhynutia každých 100 miliónov rokov, napríklad, keď došlo k veľkému poklesu počtu rodov s týmto presným obdobím zakaždým, potom by Fourierova transformácia ukázala obrovský nárast pri frekvencii 1 / (100 miliónov rokov). Poďme na to priamo: čo ukazujú údaje o zániku?

Miera biodiverzity a zmeny počtu rodov, ktoré v danom čase existujú, s cieľom identifikovať najvýznamnejšie prípady vyhynutia za posledných 500 miliónov rokov. Obrazový kredit: Používateľ Wikimedia Commons Albert Mestre, s údajmi od Rohde, RA a Muller, RA

Existujú relatívne slabé dôkazy o špičke s frekvenciou 140 miliónov rokov a ďalšie, o niečo silnejšie špičke po 62 miliónoch rokov. Kde je oranžová šípka, vidíte, kde by sa mala vyskytnúť periodicita 31 miliónov rokov. Tieto dva hroty vyzerajú obrovské, ale to je len relatívne k ostatným hrotom, ktoré sú úplne zanedbateľné. Aké objektívne sú tieto dva hroty, ktoré sú našim dôkazom periodicity?

Tento obrázok ukazuje Fourierovu transformáciu udalostí vyhynutia za posledných 500 miliónov rokov. Oranžová šípka, ktorú vložil E. Siegel, ukazuje, kam by sa mohla dostať periodicita 31 miliónov rokov. Kredit za obrázok: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Cykly fosílnej diverzity. Náture 434: 209-210.

V časovom rámci len ~ 500 miliónov rokov sa tam zmestia iba tri možné 140 miliónov rokov masové vyhynutia a iba asi 8 možných 62 miliónov rokov. To, čo vidíme, sa nezhoduje s udalosťou, ktorá sa koná každých 140 miliónov alebo každých 62 miliónov rokov, ale skôr, ak uvidíme nejakú udalosť v minulosti, existuje zvýšená šanca na ďalšiu udalosť v minulosti alebo v budúcnosti po 62 alebo 140 miliónoch rokov. , Ako však jasne vidíte, neexistujú dôkazy o periodicite 26 - 30 miliónov rokov v týchto zánikoch.

Ak sa však začneme zaoberať krátermi, ktoré nájdeme na Zemi a geologickým zložením sedimentárnej horniny, nápad sa úplne rozpadne. Zo všetkých dopadov, ktoré sa vyskytujú na Zemi, menej ako štvrtina z nich pochádza z objektov pochádzajúcich z Oortovho oblaku. A čo je ešte horšie, z hraníc medzi geologickými časovými harmonogramami (triasové / jurské, jurské / kriedové alebo kriedové / paleogénne hranice) a geologickými záznamami, ktoré zodpovedajú vyhynutým udalostiam, iba udalosť spred 65 miliónov rokov ukazuje charakteristickú popol a - prachová vrstva, ktorú spájame s veľkým dopadom.

Hraničná vrstva kriedy a paleogénu je v sedimentárnej hornine veľmi zreteľná, ale je to tenká vrstva popola a jej elementárne zloženie, ktoré nás učí o mimozemskom pôvode impaktora, ktorý spôsobil hromadné vyhynutie. Snímka: James Van Gundy.

Myšlienka, že hromadné vyhynutia sú periodické, je zaujímavá a presvedčivá, ale dôkazy pre ňu jednoducho neexistujú. Myšlienka, že prechod Slnka cez galaktickú rovinu spôsobuje periodické dopady, tiež rozpráva skvelý príbeh, ale opäť neexistujú žiadne dôkazy. V skutočnosti vieme, že hviezdy prichádzajú do dosahu Oortovho oblaku približne každých pol milióna rokov, ale v súčasnosti sme medzi týmito udalosťami určite dobre rozmiestnení. V dohľadnej budúcnosti nie je na Zemi zvýšené riziko prírodnej katastrofy spôsobenej vesmírom. Namiesto toho to vyzerá, že naše najväčšie nebezpečenstvo predstavuje jedno miesto, na ktoré sa všetci bojíme: na seba.

Začíname s A Bang je teraz na Forbes a znovu publikovaný na Medium vďaka našim podporovateľom Patreonu. Ethan je autorom dvoch kníh Beyond the Galaxy a Treknology: Science of Star Trek od Tricorders po Warp Drive.