Le esplosioni di supernovae sono tra gli eventi più violenti e spettacolari dell’universo. Quando una stella massiccia giunge al termine della sua vita e collassa, esplodendo come una supernova, rilascia un’enorme quantità di energia e disperde nello spazio elementi pesanti come il ferro. Tuttavia, la portata di questi eventi non si limita al solo rilascio di energia: le loro conseguenze possono estendersi ben oltre i confini della stella, influenzando anche i pianeti circostanti e la vita che vi abita. È questo lo scenario indagato da un recente studio, che esplora l’impatto di supernovae vicine sulla Terra e sullo sviluppo della biodiversità.
Un team di scienziati ha recentemente pubblicato uno studio su Astrophysical Journal Letters intitolato “Life in the Bubble: How a nearby supernova left ephemeral footprints on the cosmic-ray spectrum and imprints indeleble on life“, che indaga l’effetto delle esplosioni di supernovae sulla Terra negli ultimi milioni di anni. L’autrice principale dello studio, Caitlyn Nojiri della UC Santa Cruz, e il suo team, suggeriscono che una o più supernovae vicine potrebbero aver alterato significativamente l’ambiente del nostro pianeta, contribuendo alla diversificazione della vita attraverso un’esposizione aumentata alle radiazioni cosmiche.
Tracce di supernovae nei sedimenti terrestri
Uno degli indizi più intriganti sull’influenza delle supernovae vicine sulla Terra proviene dai sedimenti del fondo marino, dove sono stati trovati due accumuli dell’isotopo di ferro Fe60. Questo isotopo è un prodotto delle esplosioni di supernova e i due accumuli principali risalgono a circa due-tre milioni di anni fa e a circa cinque-sei milioni di anni fa. Secondo gli scienziati, questi depositi non sono casuali: sono il segno distintivo di esplosioni cosmiche che hanno “bombardato” il nostro pianeta con radiazioni.
Le radiazioni cosmiche che seguirono queste esplosioni, dicono gli autori dello studio, potrebbero aver avuto effetti notevoli sulla vita terrestre. Come sottolinea il team: “La vita sulla Terra è in continua evoluzione sotto la continua esposizione alle radiazioni ionizzanti sia di origine terrestre che cosmica“. Anche se la radiazione terrestre diminuisce lentamente su scale temporali di miliardi di anni, quella cosmica segue cicli differenti. La quantità di radiazione a cui il nostro pianeta è esposto varia in base alla posizione del Sistema Solare nella galassia e agli eventi cosmici come le supernovae.
Il potenziale impatto delle radiazioni cosmiche
Secondo i ricercatori, una delle esplosioni di supernova che ha creato il recente accumulo di Fe60 potrebbe aver avuto luogo nell’associazione stellare Upper Centaurus Lupus, a circa 140 parsec dalla Terra, o nell’associazione Tucana Horologium, a circa 70 parsec. L’esplosione di una stella in queste regioni potrebbe aver “irrorato” il nostro pianeta con una quantità di radiazioni tale da potenziare il tasso di mutazioni genetiche. Secondo lo studio, “l’attività di supernova (SN) nelle vicinanze ha il potenziale per aumentare i livelli di radiazione sulla superficie terrestre di diversi ordini di grandezza, con impatti profondi sull’evoluzione della vita“.
Il nostro Sistema Solare si trova attualmente all’interno di una “bolla” di gas caldo e rarefatto, nota come Bolla Locale, creata proprio da esplosioni di supernovae. Si stima che siano state necessarie almeno 15 esplosioni di questo tipo negli ultimi 15 milioni di anni per creare questa struttura, che si estende per quasi 1.000 anni luce. La Terra è entrata in questa bolla circa cinque-sei milioni di anni fa, in coincidenza con l’accumulo di ferro più antico nei sedimenti marini. Gli autori dello studio sostengono che questo accumulo antico non proviene da una singola esplosione, ma dal passaggio del Sistema Solare attraverso questa bolla.
L’effetto delle radiazioni sulla diversificazione della vita
Le implicazioni biologiche di queste dosi aumentate di radiazioni cosmiche sono ancora in fase di studio, ma gli autori suggeriscono che potrebbero aver influenzato il tasso di mutazione degli organismi sulla Terra, potenzialmente contribuendo alla diversificazione delle specie. “Le rotture a doppio filamento nel DNA possono potenzialmente portare a mutazioni e saltare nella diversificazione delle specie“, scrivono i ricercatori. Anche se le dosi di radiazioni causate da supernovae vicine non sarebbero state sufficienti a causare estinzioni di massa, potrebbero aver accelerato il tasso di mutazione, favorendo un’evoluzione più rapida.
Un interessante parallelo viene fatto con un recente studio del 2024, che ha osservato un’accelerazione del tasso di diversificazione del virus nel lago Tanganica, in Africa, proprio durante il periodo in cui si ritiene che il nostro pianeta sia stato colpito dalle radiazioni di una supernova. Anche se non è ancora chiaro se vi sia un legame diretto, i ricercatori non escludono che le radiazioni cosmiche abbiano avuto un ruolo in questo fenomeno. “Sarebbe interessante capire meglio se questo può essere attribuito all’aumento della dose di radiazioni cosmiche che prevediamo abbia avuto luogo durante quel periodo“, aggiungono gli autori.
Il ruolo delle radiazioni nell’evoluzione
La radiazione cosmica è sempre stata parte integrante dell’ambiente terrestre, e gli eventi cosmici, come le esplosioni di supernova, hanno il potenziale di alterare significativamente i livelli di radiazioni a cui è esposta la Terra. Tuttavia, il suo ruolo preciso nell’evoluzione della vita rimane in gran parte inesplorato. “È quindi certo che la radiazione cosmica è un fattore ambientale chiave quando si valuta la vitalità e l’evoluzione della vita sulla Terra“, scrivono gli autori nella loro conclusione. Tuttavia, la soglia esatta oltre la quale le radiazioni diventano un fattore di mutazioni favorevoli o dannose non è ancora stata stabilita con certezza.
“La soglia esatta può essere stabilita solo con una chiara comprensione degli effetti biologici della radiazione cosmica“, spiegano Nojiri e colleghi. In particolare, il ruolo dei muoni, particelle subatomiche che dominano a livello del suolo, rimane poco compreso.
Un’eredità stellare
Lo studio suggerisce che le esplosioni di supernovae non solo contribuiscono alla creazione di elementi pesanti come il ferro, ma potrebbero anche aver giocato un ruolo fondamentale nella diversificazione della vita sulla Terra. Anche se non possiamo ancora quantificare con precisione l’impatto delle radiazioni cosmiche sull’evoluzione, è chiaro che il nostro ambiente spaziale ha esercitato una forza potente e invisibile sullo sviluppo della vita.
Senza le supernovae, la Terra potrebbe essere un pianeta molto diverso da quello che conosciamo oggi.
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