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人類祖先能直立行走竟與800萬年前一場超新星爆炸有關

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2019

2019年6月12日07時 今日科學 文匯APP

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▲座落於蛇夫座的開普勒超新星,是銀河系內最後一顆肉眼可見的超新星,距太陽16300光年

科學家提出了不可思議的理論:人類祖先之所以直立行走居然與800萬年前的一場超新星爆炸有關。這場大爆炸導致地球大氣層離子化,讓雲層直達地面的閃電襲擊達到高峰,進而在全球引發森林大火。大火吞噬了非洲東北部的森林,稀樹草原取而代之。為了適應草原的生存環境,智人的祖先加速了向兩足行走的進化。這種進化讓人類的祖先解放了雙手。從建造教堂到設計火箭再到用iPhone自拍,所有這些都是雙手解放的結果。

▲坦尚尼亞的塔蘭吉雷國家公園。

800萬年前的一場超新星爆炸引發全球性野火,大火吞噬了非洲東北部的森林,疏林草原取而代之

美國公共廣播公司2016年報導稱:「過去的1300萬年,銀河系附近的16顆大質量恆星塌陷,隨後發生爆炸,形成巨大的炙熱氣體洞。利用埋藏在全球海底的放射性塵埃,科學家鎖定了距地球最近的超新星爆炸的方位和時間。大質量恆星上演的大規摸宇宙版煙火秀向我們的星球傾瀉了大量放射性宇宙塵埃,最終影響了人類的進化。」

《地質學》雜誌日前刊登的一篇論文也持這種觀點。論文稱:「800萬年前的超新星爆炸用高能宇宙射線轟炸地球,在大約260萬年前達到峰值。這場大爆炸導致地球低層大氣層的電子激增,同時引發了一連串事件。在這些事件的影響下,包括能人(也被稱之為巧手人)在內的古人類進化成兩足行走。」

從樹上蕩來蕩去到直立行走,超新星爆炸在這個人類進化的關鍵節點起到了「加速器」的作用

美國堪薩斯大學物理學與天文學榮譽教授艾德里安·梅洛特是這篇論文的主執筆人。他指出:「在這一事件發生前,古人類據信就已經出現兩足行走的趨勢。但這種變化主要是為了更好地攀爬樹木。隨著森林被疏林草原取代,他們要經常從一棵樹走到另一棵樹,直立行走的能力隨之提高。直立行走讓他們的視線高出草叢,進而觀察捕食者的動向。據信,疏林草原取代森林加速了人類祖先向直立行走的進化,使其成為占據主導地位的行走方式。」

根據全球海床鐵-60沉積層顯示的信息,天文學家認為地球的臨近星系曾發生一場超新星爆炸,爆炸地點距地球100到50秒差距(約合163光年)之間,當時的地球正從上新世向冰河時代過渡。美國公共廣播公司2016年報導稱,這場超新星爆炸距地球很近,向地球海床傾瀉了大量放射性塵埃。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的天文學家布萊恩·菲爾德斯表示:「這是在提醒我們,地球上的生命並非處於與世隔絕的狀態。除了是地球上的生靈,我們還是宇宙的居民。有時候,宇宙中發生的事件會影響我們的生活。」1996年,菲爾德斯的理論預測孕育了一個新的天文學分支——超新星考古學。

梅洛特指出:「通過對海床鐵-60沉積層進行研究,我們發現導致地球大氣層離子化的宇宙射線來自於一顆超新星。地球附近可能存在一個超新星鏈,這一顆距地球最近。這場超新星爆炸導致低層大氣層的離子化提高了50倍。通常情況下,你無法讓低層大氣層離子化,因為宇宙射線無法穿越這麼遠的距離,但超新星爆炸是能量更大的事件,所產生的宇宙射線能夠抵達地球。在這些射線的影響下,大量電子脫離了大氣層。

恆星以猛烈的超新星爆炸的方式結束它們的生命,在此過程中會向太空噴射大量元素和碎片

梅洛特和研究論文合著者、沃西本恩大學的布萊安·托馬斯指出,低層大氣層離子化意味著大量游離電子,增加大氣被閃電擊穿的機率。梅洛特說:「通常情況下,低層大氣層不會發生這種變化。當高能宇宙射線撞擊大氣層中的原子和分子,它們會將電子撞飛,導致電子四處遊走,而不是被原子束縛。」

他指出:「正常情況下,在發生閃電時,雲層之間或者雲層與地面之間的電壓激增,但由於周圍沒有足夠的游離電子,電流無法流動。因此,首先要提高電壓,而後讓電子移動。一旦開始移動,更多的電子會撞出原子中的更多電子,最終形成閃電。在發生離子化的情況下,整個過程的啟動難度更低,因此會出現更多閃電。」

▲超新星殘餘藝術概念圖

梅洛特表示頻繁的閃電襲擊可能引發了全球性火災。在土壤中發現的碳沉積層與宇宙射線轟炸的時間相符,進而證實了這種可能性。他說:「觀測結果表明幾百萬年前的全球木炭和菸灰數量突然增多。這是一種全球性現象,沒有人能夠解釋全球不同氣候帶為何都存在這種現象。」

梅洛特指出:「野火激增據信導致了很多地區的森林被疏林草原取代——森林被大火吞噬,取而代之的是開闊的草地和灌木叢。據信,這與非洲東北部的人類進化有關,尤其是在大裂谷。在大裂谷,科學家發現了大量古人類化石。」

▲阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)拍到的參宿四(獵戶座α星),是迄今為止解析度最高的太陽系外恆星照片。此外,這也是ALMA第一次對一顆恆星的表面進行觀測

梅洛特表示這種大事件不可能在近期內再度發生。未來百萬年內能夠發生超新星爆炸且距離地球最近的恆星是參宿四(獵戶座α星)。這顆恆星距地球大約200秒差距(約合652光年)。「參宿四距地球很遠,即使發生超新星爆炸,影響也無法與這一次相提並論。因此,我們沒有必要擔憂。真正需要擔憂的是太陽質子活動。這種活動會危及我的科技設備。太陽耀斑會導致大規模斷電。想像一下,如果幾個月沒有電,我們的日子該怎麼過。」

梅洛特指出:「在2003年的一篇論文中,科學家估算了一顆超新星的『殺戮區』。他們認為距地球25光年的超新星才能危及地球的安全。我們現在認為距離更遠的超新星同樣不會放地球一馬。它們同樣能夠對地球產生很大影響,這種影響是一個漸變的過程。我們認為40或者50光年的超新星爆炸,甚至150光年外的超新星爆炸都會波及地球,但並不會造成物種大滅絕。」


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