使人類站起來的神秘力量是……超新星爆發？

1.

最近，在發表於《地質學雜誌》的一篇論文中，報道了一件有趣的故事：

從800多萬年前開始，超新星爆發時所輻射出的宇宙射線開始轟擊地球，到了260萬年前，這種能量達到峰值，在地球的低層大氣中引發了電子雪崩，並且引起了一系列導致兩足人種（例如「能人」）出現的連鎖反應。

論文的作者是兩名物理學家，他們認為，由超新星爆發導致的大氣電離使得地球沐浴在電子之中，這很可能誘發閃電的大量增加；而大量的閃電會在全球範圍內引發肆虐的野火，燒毀非洲的森林；如此一來，煉獄般的野火讓熱帶稀樹草原取代了大面積的森林棲息地，為智人祖先進化出直立行走的能力多增添了一個理由——他們要適應非洲東北部的那片熱帶稀樹草原。

2.

這一猜測的線索源自於研究人員在地殼中發現了鐵-60，這是鐵的一種放射性同位素，起源於那些生命即將終結的恆星，它們可能隨著在地球附近發生的劇烈超新星爆發事件抵達了地球。有研究表明，地球上的這些鐵-60可能是由一次距離我們123光年之遠的超新星爆發留下的，它大約始於800萬年前，在260萬年前達到頂峰。而那段時期正是從上新世到更新世的過渡時期，那時，東非的是森林開始讓位給開闊的草原。

他們計算了大氣與宇宙射線的電離作用，認為這次超新星使得低層大氣的電離發生率增加了50倍。這是一種在通常情況下不太會發生的事，因為普通的宇宙射線無法深層地穿透大氣層，所以不太會出現低空電離。但這次超新星放出的是能量更高的宇宙射線，它們可以直達地球表面，讓大氣電離。

低層大氣中的電離反應讓大氣中充滿大量可以形成閃電的電子。儘管研究人員無法精確地計算出大氣電離率提高了50倍之後，會導致多少額外的閃電事件，但據他們分析，在離地面1英里左右範圍內的大氣受到了前所未有的影響。

當這些高能宇宙射線擊中大氣中的原子和分子時，會把電子撞擊出來，導致這些電子脫離原子的束縛而四處遊離。在通常情況下的閃電過程中，雲層與雲層之間或雲層與地面之間會有電壓累積，但沒有電流流動，因為它們的周圍沒有足夠的電子來攜帶這些電流。所以，高電壓必須在電子移動之前就已經形成。一旦電子開始移動，它們就會從其他原子中撞擊出更多的電子，形成閃電。電離作用讓整個過程變得更容易開始，所以會產生更多的閃電。

研究人員通過比將宇宙射線轟擊地球的時間與從土壤中發現的碳沉積物進行比較，得出的結果支持了是這種閃電引了發全球森林大火的結論：他們觀察到，從幾百萬年前開始，世界上有了更多的木炭和煤煙。它們到處都是，然而卻沒有人能解釋為什麼這種現象會發生在全世界各地的不同的氣候地區。

論文的作者認為，超新星產生的宇宙射線導致大氣電離便是一種可能的解釋。火災的增加有可能引發了林地向稀樹草原的轉變，讓這些過去是一片森林的地方，變成了遍布著灌木叢的開闊草原。一直以來，研究人類與考古的研究人員都認為非洲東北部的人類進化與這種轉變有關，這種關聯在東非大裂谷地區尤為明顯，在那裡，我們幾乎可以找到所有不同的古人類化石。

3.

不過，這項有趣的研究卻遭到了古人類學家們的質疑。他們給出的論據是，人類直立行走的證據可以追溯到700萬年前，而人類變成完全使用兩足的動物發生在440萬年前。雖然他們也承認，直立行走的進化肯定與草原棲息地有關，但這項研究並沒有給出足夠令人信服的地質證據來證明是野火導致了非洲棲息環境的巨變。更重要的是，這些野火的破壞力取決於超新星能引發的閃電數量的增加程度，但在新的論文中，研究人員表示這是一個他們無法估計的變數。

對此，論文的第一作者物理學教授Adrian Melott解釋說：「人們認為，早在這次活動之前，人類就有用兩條腿獨立行走的趨勢。不過他們主要是為了適應在樹上爬來爬去。然而在向熱帶稀樹大草原轉變之後，我們的祖先才開始需要更經常性地穿過草原、從一棵樹走到另一棵樹，因此變得更加擅長直立行走。這樣他們就能越過草叢的頂部觀察捕食者。人們認為是這種向熱帶稀樹草原的轉變，促進了兩足動物的進化，因為直立行走讓人類祖先變得越來越佔優勢。」

或許，我們還無法輕易地得到一個確切的結論，畢竟許多因素都有可能促成兩足動物的進化。但如果超新星曾真的引發過地球生態環境的劇烈變化，那麼地球是否有可能再次遭受因超新星爆發而引發的這種氣候巨變呢？

論文的作者表示，在可預見的未來，不太可能再發生類似事件。因為在我們附近，最近的一個有望在下一個100萬年里發生超新星爆炸的恆星是參宿四（又稱獵戶座α星），而它與地球的距離大約有652光年。這個距離太過於遙遠，它的影響力遠無法對我們產生什麼巨大幹擾。

參考鏈接：

[1] http://news.ku.edu/2019/03/12/supernovae-zapped-earth-26-million-years-ago-researchers-wonder-if-they-prompted-human

[2] https://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/703418?journalCode=jg

[3] https://www.livescience.com/65579-supernovas-upright-walking.html

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！