Deux supernovas voisines qui ont explosé il y a environ 2,5 et huit millions d'années auraient pu entraîner un appauvrissement échelonné de la couche d'ozone de la Terre, entraînant diverses répercussions sur la vie sur Terre.

En particulier, Il y a deux millions et demi d'années, la Terre changeait radicalement. Le Pliocène, qui était une époque chaude et douce, se terminait et le Pléistocène, une ère de glaciation répétée connue sous le nom d'ère glaciaire, commençait. Les variations naturelles de l'orbite et de l'oscillation de la Terre expliquent probablement le changement climatique, mais l'événement simultané d'une supernova pourrait donner un aperçu de la diversification de la vie à cette époque.

On pense que cette supernova s'est produite entre 163 et 326 années-lumière (50 à 100 parsecs) de la Terre. Pour le point de vue, notre plus proche voisin stellaire, Proxima Centauri, est à 4,2 années-lumière.

Conséquences pour la Terre

Les supernovae peuvent stériliser toutes les planètes habitées à proximité qui se trouvent sur le chemin de leurs rayonnements ionisants nocifs. Les supernovae à proximité pourraient-elles faire des ravages sur la biologie existante de notre planète ? Un chercheur a voulu le savoir. Dr Brian Thomas, un astrophysicien à l'Université Washburn au Kansas, ETATS-UNIS, modélisé les impacts biologiques à la surface de la Terre, basé sur des preuves géologiques de supernovae proches il y a 2,5 millions et 8 millions d'années. Dans son dernier article, Thomas a étudié les rayons cosmiques des supernovae alors qu'ils se propageaient dans notre atmosphère jusqu'à la surface, comprendre leurs effets sur les organismes vivants.

En regardant les archives fossiles au cours de la limite Pliocène-Pléistocène (il y a 2,5 millions d'années), nous voyons un changement dramatique dans les archives fossiles et dans la couverture terrestre à l'échelle mondiale. Thomas dit à Astrobiology Magazine qu'"il y a eu des changements, surtout en Afrique, qui est passé de plus boisé à plus de prairies." Pendant ce temps, les archives géologiques montrent une concentration mondiale élevée de fer-60 (60Fe), qui est un isotope radioactif produit lors d'une supernova.

"Nous nous intéressons à la façon dont les étoiles qui explosent affectent la vie sur Terre, et il s'avère qu'il y a quelques millions d'années, il y a eu des changements dans les choses qui vivaient à l'époque, " dit Thomas. " Il pourrait avoir été relié à cette supernova. "

Par exemple, il y a eu un changement dans l'abondance des espèces au cours de la limite Pliocène-Pléistocène. Bien qu'aucune extinction de masse majeure ne se soit produite, il y avait un taux d'extinction plus élevé en général, plus de spéciation et un changement de végétation.

Pas si mortel

Comment une supernova proche affecterait-elle la vie sur Terre ? Thomas déplore que les supernovae soient souvent illustrées comme "la supernova se déclenche et tout meurt", mais ce n'est pas tout à fait le cas. La réponse se trouve dans l'atmosphère. Au-delà de la crème solaire, la couche d'ozone protège toute la biologie des nuisances, altérant génétiquement le rayonnement ultraviolet (UV). Thomas a utilisé des modèles climatiques mondiaux, des modèles récents de chimie atmosphérique et de transfert radiatif (la propagation du rayonnement à travers les couches de l'atmosphère) pour mieux comprendre comment le flux de rayons cosmiques des supernovae altérerait l'atmosphère terrestre, en particulier la couche d'ozone.

Une chose à noter est que les rayons cosmiques des supernovae ne feraient pas exploser tout sur leur passage en même temps. Le milieu intergalactique agit comme une sorte de tamis, ralentir l'arrivée des rayons cosmiques et des « pluies de fer radioactif » (60Fe) sur des centaines de milliers d'années, Magazine d'astrobiologie de Thomastells. Les particules à plus haute énergie atteindront la Terre en premier et interagiront avec notre atmosphère différemment des particules à plus faible énergie arrivant plus tard. L'étude de Thomas a modélisé l'appauvrissement de l'ozone 100, 300, et 1, 000 ans après que les premières particules d'une supernova ont commencé à pénétrer dans notre atmosphère. De façon intéressante, l'épuisement a culminé (à environ 26 pour cent) pour le cas de 300 ans, battant l'affaire des 100 ans.

Les rayons cosmiques de haute énergie dans le cas des 100 ans traverseraient la stratosphère et déposeraient leur énergie sous la couche d'ozone, l'épuiser moins, tandis que les rayons cosmiques moins énergétiques arrivant pendant l'intervalle de 300 ans déposeraient plus d'énergie dans la stratosphère, appauvrissant considérablement la couche d'ozone.

Une diminution de l'ozone pourrait être une préoccupation pour la vie à la surface. "Ce travail est une étape importante vers la compréhension de l'impact des supernovae proches sur notre biosphère, " dit le Dr Dimitra Atri, un physicien informatique au Blue Marble Space Institute of Science à Seattle, ETATS-UNIS.

Effets mixtes

Thomas a examiné plusieurs effets biologiquement dommageables possibles (érythème, cancer de la peau, cataracte, inhibition de la photosynthèse du phytoplancton marin et dommages aux plantes) à différentes latitudes en raison de l'augmentation du rayonnement UV résultant de l'appauvrissement de la couche d'ozone. Ils ont montré des dommages accrus à tous les niveaux, augmentant généralement avec la latitude, ce qui est logique étant donné les changements que nous voyons dans les archives fossiles. Cependant, les effets ne sont pas également préjudiciables à tous les organismes. Plancton, les principaux producteurs d'oxygène, semblait être peu touché. Les résultats suggèrent également une légère augmentation du risque de coups de soleil et de cancer de la peau chez les humains.

Donc, les supernovae proches entraînent-elles des extinctions de masse ? Ça dépend, dit Thomas. "Il y a un changement plus subtil; au lieu d'un 'effacer tout', certains [organismes] sont mieux lotis et d'autres moins bien." Par exemple, certaines plantes ont montré un rendement accru, comme le soja et le blé, tandis que d'autres usines ont montré une productivité réduite. "Ça rentre, " Thomas déclare, se référant au changement d'espèce dans les archives fossiles.

À l'avenir, Thomas espère développer ce travail et examiner les liens possibles entre l'évolution humaine et les supernovae.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du magazine Astrobiology de la NASA. Explorez la Terre et au-delà sur www.astrobio.net .