Velika masa koja se brzo kreće koja udara na Zemlju zasigurno bi mogla izazvati događaj masovnog izumiranja. Međutim, takva bi teorija zahtijevala snažne dokaze o povremenim utjecajima, za koje se čini da Zemlja nema. Kreditna slika: Don Davis / NASA.

Jesu li masovna izumiranja periodična? I jesmo li za jedno?

65 milijuna godina, utjecaj je izbrisao 30% svih života na Zemlji. Može li još jedan biti neposredan?

"Ono što se može tvrditi bez dokaza, može se odbaciti bez dokaza." -Kristopher Hitchens

Prije 65 milijuna godina, ogromni asteroid, možda pet do deset kilometara, pogodio je Zemlju brzinom većom od 20 000 milja na sat. Nakon katastrofalnog sudara, uništeni su džinovski behemoti poznati kao dinosaurusi, koji su dominirali zemaljskom površinom više od 100 milijuna godina. U stvari, oko 30% svih vrsta koje su trenutno postojale na Zemlji u to vrijeme je izbrisano. Ovo nije prvi put da je Zemlju pogodio takav katastrofalan objekt, a s obzirom na ono što je vani, vjerovatno neće biti ni posljednje. Ideja koja se razmatra već neko vrijeme jest da su ti događaji zapravo periodični, uzrokovani gibanjem Sunca kroz galaksiju. Ako je to slučaj, trebali bismo moći predvidjeti kada dolazi sljedeći i živimo li u vremenu ozbiljno povećanog rizika.

Udaranje gigantskog komada svemirskih krhotina koje se brzo kreću uvijek je opasnost, ali najveća je bila u ranim danima Sunčevog sustava. Kreditna slika: NASA / GSFC, BENNUOVO PUTOVANJE - Teško bombardiranje.

Uvijek postoji opasnost od masovnog izumiranja, ali ključ je precizno kvantificiranje te opasnosti. Prijetnje izumiranja u našem Sunčevom sustavu - od kozmičkog bombardiranja - uglavnom dolaze iz dva izvora: asteroidni pojas između Marsa i Jupitera, te Kuiperov pojas i Oort oblaci izvan orbite Neptuna. Za asteroidni pojas, za koje se sumnja (ali nije izvjesno) podrijetlo ubojice dinosaura, naše vjerojatnosti da ćemo pogoditi veliki predmet s vremenom se značajno smanjuju. Za to postoji dobar razlog: količina materijala između Marsa i Jupitera s vremenom se smanjuje, bez mehanizma za njegovo punjenje. To možemo shvatiti gledajući nekoliko stvari: mladi Sunčev sustav, rani modeli vlastitog Sunčevog sustava i većina bezračnih svjetova bez posebno aktivnih geologija: Mjesec, Merkur i većina Mjeseca Jupitera i Saturna.

Prikaze lunarne rekonstrukcije nedavno je snimio prikaz najveće razlučivosti cijele mjesečeve površine. Marije (mlađa, mračnija područja) očito su manje kretene od lunarnog gorja. Kreditna slika: NASA / GSFC / Arizona State University (sastavio I. Antonenko).

Povijest utjecaja u našem Sunčevom sustavu doslovno je napisana na licima svjetova poput Mjeseca. Gdje se nalaze mjesečevi visoravni - svjetlija mjesta - možemo vidjeti dugogodišnju povijest teških kratera, koji sežu sve do najranijih dana Sunčevog sustava: prije više od 4 milijarde godina. Unutra je mnogo velikih kratera s manjim i manjim kraterima: dokaz da je na početku postojala nevjerojatno visoka razina aktivnosti udara. Međutim, ako pogledate mračna područja (lunarna maria), unutra možete vidjeti daleko manje kratera. Radiometrijsko datiranje pokazuje da je većina tih područja stara između 3 i 3,5 milijardi godina, pa čak i to je dovoljno drugačije da je količina kratera daleko manja. Najmlađe regije, pronađene u Oceanus Procellarum (najveća kobila na Mjesecu), stare su samo 1,2 milijarde godina i najmanje su kretene.

Veliki sliv koji je ovdje prikazan, Oceanus Procellorum, najveći je i ujedno jedan od najmlađih od svih lunarnih marija, o čemu svjedoči činjenica da je jedan od najmanje sanduka. Kreditna slika: NASA / JPL / svemirski brod Galileo.

Iz ovih dokaza možemo zaključiti da je asteroidni pojas s vremenom sve manji i sve manji, kako brzina kratera opada. Vodeća škola mišljenja je da je još nismo postigli, ali u nekom trenutku tijekom sljedećih nekoliko milijardi godina, Zemlja bi trebala doživjeti svoj konačni veliki napad asteroida, a ako na svijetu još živi, ​​posljednje masovno izumiranje događaj koji proizlazi iz takve katastrofe. Asteroidni pojas predstavlja manju opasnost, danas nego ikad prije u prošlosti.

Ali Oortov oblak i Kuiperov pojas različite su priče.

Kuiperov pojas mjesto je najvećeg broja poznatih objekata u Sunčevom sustavu, ali Oortov oblak, blijeđi i udaljeniji, ne samo da sadrži mnogo više, već je vjerovatno da će ga uznemiriti prolazna masa poput druge zvijezde. Bonus slike: NASA i William Crochot.

Izvan Neptuna u vanjskom Sunčevom sustavu postoji ogroman potencijal za katastrofu. Stotine tisuća - ako ne i milijuni - velikih komada leda i stijena čekaju u jakoj orbiti oko našeg Sunca, gdje prolazna masa (poput Neptuna, još jednog Kuiperovog pojasa / Oortovog oblačnog objekta ili prolazne zvijezde / planeta) ima potencijal da ga gravitacijski poremeti. Poremećaj bi mogao imati bilo koji broj ishoda, ali jedan od njih je odvesti ga prema unutarnjem Sunčevom sustavu, gdje bi mogao stići kao sjajan komet, ali gdje bi se mogao sudariti s našim svijetom.

Svakih 31 milijun godina ili tako nešto, Sunce se kreće kroz galaktičku ravninu, prelazeći područje najveće gustoće u smislu galaktičke širine. Kreditna slika: NASA / JPL-Caltech / R. Ozljeda (glavne ilustracije galaksije) koju je izmijenio korisnik Wikimedia Commons Cmglee.

Interakcije s Neptunom ili drugim objektima u Kuiperovom pojasu / oblaku Oorta slučajne su i neovisne o bilo čemu što se događa u našoj galaksiji, ali moguće je da prolazak kroz regiju bogatu zvijezdama - poput galaktičkog diska ili jednog od naših spiralnih krakova - mogao bi povećati izglede oluje komete i mogućnost udara komete na Zemlju. Dok se Sunce kreće Mliječnim putem, u orbitu se nalazi jedan zanimljiv trenutak: otprilike jednom svakih 31 milijun godina ono prođe kroz galaktičku ravninu. Ovo je samo orbitalna mehanika, jer Sunce i sve zvijezde slijede eliptične staze oko galaktičkog središta. Ali neki ljudi tvrde da postoje dokazi o povremenim izumiranjima na istom vremenskom rasponu, što bi moglo upućivati ​​na to da ova izumiranja pokreće oluja kometa svakih 31 milijun godina.

Postotak vrsta koje su izumrle u raznim vremenskim intervalima. Najveće poznato izumiranje je permijsko-trijasna granica prije oko 250 milijuna godina, čiji je uzrok još uvijek nepoznat. Kreditna slika: Wikimedia Commons korisnik Smith609, s podacima Raup & Smith (1982) i Rohde i Muller (2005).

Je li to uvjerljivo? Odgovor možete pronaći u podacima. Možemo promatrati glavne događaje izumiranja na Zemlji, kako svjedoče snimci fosila. Metoda koju možemo upotrijebiti je da brojimo rodove (jedan korak više generičkih od „vrsta“ u načinu na koji klasificiramo živa bića; za ljudska bića „homo“ u homo sapiensu je naš rod) koji postoje u bilo kojem trenutku. To možemo učiniti unatrag više od 500 milijuna godina, zahvaljujući dokazima pronađenim u sedimentnoj stijeni, koji nam omogućuju da vidimo koliki je postotak postojao, a također izumro u bilo kojem intervalu.

Tada možemo tražiti obrasce u tim događajima izumiranja. Najlakši način da to učinite, kvantitativno, jest izvršiti Fourierovu transformaciju tih ciklusa i vidjeti gdje se pojavljuju (ako igdje) obrasci. Ako bismo vidjeli događaje masovnog izumiranja svakih 100 milijuna godina, na primjer, gdje je svaki put opao velik broj rodova s ​​tim točno razdobljem, tada bi Fourierova transformacija pokazala ogroman skok u frekvenciji 1 / (100 milijuna godine). Pa da se odmah pozabavimo: što pokazuju podaci o izumiranju?

Mjera biološke raznolikosti i promjene u broju rodova koji postoje u bilo kojem trenutku, radi utvrđivanja najvažnijih događaja izumiranja u posljednjih 500 milijuna godina. Kreditna slika: Wikimedia Commons korisnik Albert Mestre, s podacima iz Rohdea, RA i Mullera, RA

Postoje neki relativno slabi dokazi za šiljak s učestalošću od 140 milijuna godina, a drugi, nešto jači šiljak u 62 milijuna godina. Gdje se nalazi narančasta strelica, možete vidjeti gdje će se pojaviti periodika od 31 milijuna godina. Ove dvije šiljke izgledaju ogromno, ali to je samo u odnosu na ostale šiljke, koji su potpuno beznačajni. Koliko su objektivno snažne ove dvije šiljke, koje su nam dokaz periodičnosti?

Ovaj lik prikazuje Fourierovu transformaciju događaja izumiranja u posljednjih 500 milijuna godina. Narančasta strelica, koju je umetnuo E. Siegel, pokazuje gdje bi se uklopila periodičnost od 31 milijun godina. Kreditna slika: Rohde, RA i Muller, RA (2005). Ciklusi u fosilnoj raznolikosti. Priroda 434: 209-210.

U vremenskom okviru od samo ~ 500 milijuna godina, možete uklopiti samo tri moguća masovna izumiranja od 140 milijuna godina i samo oko 8 mogućih 62 milijuna godina događaja. Ono što vidimo ne odgovara događaju koji se događa svakih 140 milijuna ili svakih 62 milijuna godina, ali radije ako vidimo događaj u prošlosti, veća je vjerojatnost da ćemo imati drugi događaj u 62 ili 140 milijuna godina u prošlosti ili budućnosti , Ali kao što jasno možete vidjeti, nema dokaza o periodičnosti 26–30 milijuna godina u tim izumiranjima.

Ako počnemo gledati kratere koje nalazimo na Zemlji i geološki sastav sedimentne stijene, ideja se u potpunosti raspada. Od svih utjecaja koji se događaju na Zemlji, manje od jedne četvrtine njih potječe od predmeta koji potječu iz oblaka Oorta. Još gore, od granica između geoloških vremenskih razdoblja (trijasni / jurski, jurski / kredni ili granici krede / paleogeni), i geoloških zapisa koji odgovaraju događajima izumiranja, samo događaj od prije 65 milijuna godina pokazuje karakteristične pepeo i sloj prašine koji povezujemo s velikim utjecajem.

Granični sloj krede-paleogena vrlo je različit u sedimentnoj stijeni, ali tanki sloj pepela i njegov elementarni sastav uči nas o izvanzemaljskom podrijetlu udarca koji je izazvao masovno izumiranje. Kreditna slika: James Van Gundy.

Ideja da su masovna izumiranja periodična je zanimljiva i uvjerljiva, ali dokaza jednostavno nema. Ideja da Sunčevo prolazak kroz galaktičku ravninu uzrokuje periodične utjecaje također pokazuje veliku priču, ali opet, nema dokaza. Zapravo znamo da zvijezde dolaze izvan dosega Oortovog oblaka svakih pola milijuna godina, ali sigurno smo trenutno raspoređeni između tih događaja. U doglednoj budućnosti Zemlja nije izložena povećanom riziku od prirodne katastrofe koja dolazi iz Svemira. Umjesto toga, čini se da našu najveću opasnost predstavlja jedno mjesto na koje smo se svi bojali pogledati: sebe.

Starts With A Bang je sada na Forbesu, a objavljen je na Mediumu zahvaljujući našim pristalicama Patreona. Ethan je autor dvije knjige, Beyond The Galaxy i Treknology: The Science of Star Trek od Tricorders do Warp Drive-a.