我們幾乎不可能理解超新星爆炸的猛烈破壞力。 一顆爆炸的超新星可以在幾周甚至幾個月內比它的宿主星系更耀眼。考慮到一個星系可以包含數千億顆恆星，這似乎幾乎是不可能的。 任何離超新星太近的行星都會被釋放的所有能量完全“消毒”，它的大氣層會被剝離，甚至可能被撕成碎片。
但就像自然界的許多事物一樣，這一切都取決於“劑量”。
因此，一定數量的超新星活動可能是生命存在的必要條件。
超新星的爆炸會鍛造出生命所必需的重元素。超新星爆炸會產生鐵等元素並將其擴散到太空中，以便在恆星和行星的形成過程中被吸收。 沒有它們，我們就不會在這裡。正如丹麥國家空間研究所的亨裡克·斯文斯馬克（Henrik Svensmark）教授所言：“地球上的生命似乎是在超新星活動的影響下進化出來的。”
但一篇新的研究文章揭示了超新星支援生命的另一種方式。地球附近的超新星活動可能導致了大氣中更多的氧氣。而氧氣對於複雜生命來說是必不可少的。
氧氣處於一長串因果關係的末端，這一切都始於超新星釋放的銀河宇宙射線（GCR）。
這篇研究文章的標題是“超新星的速率和有機質的埋藏”。作者正是亨裡克·斯文斯馬克教授，他是哥本哈根丹麥國家空間研究所太陽系物理系的物理學家和教授。這篇論文發表在《地球物理研究快報》雜誌上。
文章的開頭寫道：“地球上的生命似乎是在鄰近太陽的超新星活動的影響下進化的。”有證據表明，氣候、雲層和來自超新星的宇宙射線之間存在聯絡。
當重恆星爆炸時，它們會產生由具有巨大能量的基本粒子組成的宇宙射線。宇宙射線傳播到我們的太陽系，有些射線會與地球的大氣層相撞，從而結束它們的旅程。在這裡，它們負責電離大氣。
這些宇宙射線產生的電離能在地球上層大氣中形成氣溶膠。這會增加雲層的形成。雲層阻擋太陽輻射到達地球表面，使氣候降溫。氣候越涼爽，極地地區和中緯度地區之間的溫差就越大。這些差異造成了更強的風和洋流，進而推動了更強的營養迴圈。
上圖：該圖顯示了超新星爆發率和海洋中微量元素或營養物質之間的關係。黃鐵礦中含有營養物質，是海洋中營養物質的代表。圖頂部的彩色帶表示氣候溫暖期(橙色)，寒冷期(藍色)，冰川期(白色和藍色的孵化條)，以及最後的冰川峰值(黑色和白色孵化條)。地質時期的縮寫有:Cm寒武系、O奧陶系、S志留系、D泥盆系、C石炭系、P二疊紀、Tr三疊紀、J侏羅系、K白堊紀、Pg古近系、Ng新近系。
更強的營養迴圈，意味著更多的生命所需的化學元素被輸送到海洋上部200米，靠近大陸架，那裡的生物生產力是最高的。當生物生產力提高時，會有更多的生物生存和死亡，當它們死亡時，它們會作為有機物落到海底，被包裹在沉積物中。因此，這篇研究論文的標題是“超新星的速率和有機質的埋藏”。
在地質時間尺度上，超新星活動可以劇烈波動，幅度高達幾百倍。因此，對氣候的影響可以在長時間尺度上顯現出來。
上圖：該圖顯示了隨著時間的推移，超新星的活動和由超新星產生的有機物水平的增加。上面的面板顯示了超新星的活動，下面的面板顯示了海洋沉積物中的有機物含量。超新星爆炸的頻率來自於星團資料和以前研究的開放星團資料。上面的面板顯然與下面的面板相關聯。作者表示，在過去的5億年裡，這種相關性更明顯，但越往後看，就越不清楚了。
那麼，增加的有機物是如何導致更多氧氣的呢？我們繼續。
海洋沉積物中的有機物以碳12的形式存在。生命傾向於較輕的C12同位素，而不是C13，沉積物中C12與C13的比值揭示了在地質時間尺度上存在生命。
所有這些活動都會對地球上的氧氣產生影響。當有機物進入沉積物時，它就成為氧氣的間接來源。如果所有的有機物質都暴露在大氣中，那麼它就會在分解的過程中與大氣中的氧氣發生反應，並將氧氣從大氣中抽出。相反，由於有機物被掩埋，氧氣留在了大氣中。而複雜的生命需要氧氣。
如果，沒有附近的超新星和它們產生的銀河宇宙射線（GCR），這種情況是不會發生的。如果附近沒有足夠的超新星活動，氣候就會變暖。風和洋流會變得更弱，也會使營養物質流動更少。將化學養分輸送到海洋生物生產區所需的強勁上升流將不復存在。氣候變暖的後果是生物生產力下降，因為洋流和大氣風會變弱。生物生產力的降低，意味著海洋沉積物中有機物（C12）的減少。作者在文中寫道：“海洋-大氣系統中的有效動能，決定了海洋和大氣中營養物質的混合和運輸。”
上圖：這張圖片展示了現代地球的洋流。所有這些洋流結合在一起形成溫鹽環流，也被稱為海洋傳送帶。這條帶，加上風和河流的地表徑流，驅動著地球的營養迴圈。
亨裡克·斯文斯馬克教授表示：“一個有趣的結果是，將有機物轉移到沉積物中是氧氣的間接來源。光合作用從光、水和二氧化碳中產生氧氣和糖。然而，如果有機物質不進入沉積物，氧氣和有機物質就會變成二氧化碳和水。有機物的掩埋，阻止了這種逆反應。因此，超新星間接地控制氧氣的產生，而氧氣是所有複雜生命的基礎。”
含氧光合作用和有機物掩埋是氧氣的主要來源，而氧氣支撐著複雜生命的進化。新的證據表明，在宇宙射線對雲層和氣候的影響下，地球上的生命和超新星之間存在著非同尋常的聯絡。
很明顯，超新星的活動和地球上的生命都取決於“劑量”。根據一些科學證據，一些超新星離地球太近，導致了地球的部分滅絕。超新星爆炸可能引發了奧陶紀大滅絕，這是地球歷史上滅絕數量第二大的物種滅絕。如果，其中一個離地球太近，就會使地球徹底絕育。但根據這項研究，一些超新星活動透過刺激營養迴圈和增加大氣中的氧氣，幫助推動了地球上的生命。
我們習慣於認為，附近的超新星對地球上的生命具有潛在的毀滅性，事實也的確如此。但這項研究表明，就像自然界的許多事物一樣，“劑量”才是關鍵。
如果我們周圍沒有超新星活動，地球上的生命可能看起來會和現在大不相同。
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